CN105011907A

CN105011907A - 一种针对腹部出血的检测设备

Info

Publication number: CN105011907A
Application number: CN201510347013.0A
Authority: CN
Inventors: 李韪韬; 王红珂; 钱志余
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2015-11-04

Abstract

本发明公开了一种针对腹部出血的检测设备，将近红外光谱技术应用于对腹部的检测中去，可以对腹部进行无创检测。所述系统包括：光源与检测模块、信号处理模块、数据采集模块、MCU、存储模块、电源模块以及显示模块。其核心在于光源与检测模块的设计。单片机控制24路发光二极管的发光频率及发光强度，由雪崩二极管将探测到的光信号转换为电信号。测得的电信号经过信号处理模块后送入存储模块进行存储，然后利用该存储数据进行图像重构，从而获得腹部的出血信息。本发明同时具有对出血位置和出血深度的实时监测功能，可以快速、准确的对腹部进行监测，实现了对腹部出血的便携、无创检测。

Description

一种针对腹部出血的检测设备

技术领域

本发明涉及腹部出血检测技术领域，尤其涉及一种针对腹部出血的检测设备。

背景技术

尽管国际上对腹部出血的诊断方法进行深入研究并有了重大的突破，为腹部出血的诊断和治疗提供了新的技术和途径，但在国际技术范畴领域，仍存在阻碍腹部出血检测进一步完善的关键技术，还未形成一种针对腹部出血的便携、无创检测设备。

现有的腹部出血诊断方法有：实验室检查、腹部超声检查、腹部CT检查、诊断性腹腔穿刺灌洗、放射性核素显像检查、腹腔镜等。但是这些诊断方法大都存在一些缺陷：如操作繁琐、诊断准确率低、有创检测等。因此如何研制出一种便携、无创、实时、快速的腹部出血检测设备成为业界关注的重要课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉的缺陷，提供一种针对腹部出血的检测设备。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种针对腹部出血的检测设备，包含光源模块、检测模块、信号处理模块、数据采集模块、MCU、电源模块和显示模块；

所述检测模块通过信号处理模块和数据采集模块相连，所述MCU分别和光源模块、数据采集模块、显示模块相连，所述电源模块分别和光源模块、检测模块、信号处理模块、数据采集模块、MCU、显示模块相连；

所述光源模块包含若干个双波长的发光二极管，所述双波长发光二极管的波长分别为760nm和850nm；

所述检测模块用于接收所述光源模块发出后经人体组织吸收反射的光信号，并将其转化为模拟电信号传递给所述信号处理模块；

所述信号处理模块用于对接收到的模拟电信号进行滤波和放大，并将处理过后的模拟电信号传递给所述数据采集模块；

所述数据采集模块用于将接受到的模拟电信号转换为数字信号，并将转化后的数字信号传递给所述MCU；

所述MCU用于控制光源模块进行发光，并将接受到的数字信号转化成图像信号后控制显示模块进行显示。

作为本发明一种针对腹部出血的检测设备进一步的优化方案，所述光源模块包含24个双波长的发光二极管。

作为本发明一种针对腹部出血的检测设备进一步的优化方案，所述检测模块包含若干个雪崩二极管。

作为本发明一种针对腹部出血的检测设备进一步的优化方案，所述雪崩二极管的个数为12个。

作为本发明一种针对腹部出血的检测设备进一步的优化方案，所述雪崩二极管的外部设有金属屏蔽罩，所述金属屏蔽罩上设有面向被检测部位的窗口。

作为本发明一种针对腹部出血的检测设备进一步的优化方案，所述金属屏蔽罩的窗口处设有光纤，所述光纤和金属屏蔽罩内的雪崩二极管相连。

作为本发明一种针对腹部出血的检测设备进一步的优化方案，所述雪崩二极管采用具有高灵敏度和响应时间的光电二极管。

作为本发明一种针对腹部出血的检测设备进一步的优化方案，所述数据采集模块采用PCI-6251数据采集卡。

作为本发明一种针对腹部出血的检测设备进一步的优化方案，所述信号处理模块包含I/V转化电路、前置放大电路、锁相环电路和低通滤波电路，其中，所述I/V转化电路一端和所述检测模块相连，另一端通过前置放大电路和锁相环电路的一端相连；所述锁相环电路的另一端通过低通滤波电路和所述数据采集模块相连。

作为本发明一种针对腹部出血的检测设备进一步的优化方案，还包含存储模块，所述存储模块和MCU相连，用于存储所述MCU接收到的数字信号。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1. 利用体液和血液对特定波长近红外光的不同吸收，实现了对腹部出血情况的检测；

2. 采用多光源多检测器的设计方案，有效的提高了检测深度和空间分辨率；

3. 使用方便，便携、无创检测。

附图说明

图1 是本发明的模块示意图；

图2 是本发明中光源模块和检测模块的结构示意图；

图3 是本发明中检测获得的信号数字矩阵示意图；

图4 是本发明中光源模块工作的时序示意图；

图5 是本发明中信号处理模块的模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

参照图1所示，本发明公开了一种针对腹部出血的检测设备，包含光源模块、检测模块、信号处理模块、数据采集模块、MCU、存储模块、电源模块和显示模块；

所述检测模块通过信号处理模块和数据采集模块相连，所述MCU分别和光源模块、数据采集模块、存储模块、显示模块相连，所述电源模块分别和光源模块、检测模块、信号处理模块、数据采集模块、MCU、存储模块、显示模块相连；

所述MCU用于控制光源模块进行发光，将接受到的数字信号存储在存储模块中，同时将接受到的数字信号转化成图像信号后控制显示模块进行显示。

光源模块包含24个双波长的发光二极管，发光波长为760nm和850nm，检测模块包括12个雪崩二极管。如图2所示，24个光源按4＊6排列，形成一个9cm＊12cm的矩形，每行（列）光源等间距分布。12个检测器按图中所示进行分布，每一个检测器与相邻两个光源等间距放置，从而实现对腹部更为精确的检测。

实际工作中光源模块中的发光二极管S1-S24采用轮流发光的方式。当一个发光二极管发光时，雪崩二极管D1-D12均采集散射出的光强信号。

该检测设备共有12个雪崩二极管，24个双波长的发光二极管，考虑到每个发光二极管有两个波长，因此对信号采集后所形成的数字矩阵大小为24*12*2，如图3所示。图中下标i表示第i个光源，j表示第j个检测器，如D_i,j表示第i个光源的光强被第j个检测器接收所测得的值。

24个发光二极管由MCU控制，按照一定的时序和频率发光。以S1-S6为例，其时序图如图4所示。

采用具有高灵敏度和响应时间的雪崩二极管，由于待检测的光信号比较微弱，在检测过程中很容易受到背景杂光的干扰，从而将待检测信号完全淹没在噪声中，为了将背景干扰降到最低，为雪崩二极管设计了金属屏蔽罩，金属屏蔽罩既可以起到屏蔽背景杂光的作用，也可以起到电磁屏蔽的作用，防止信号处理电路产生电磁波对光电倍增管的影响。

该金属屏蔽罩设有窗口，以供雪崩二极管吸收从腹部反射的光。

还可以进一步优化，在金属屏蔽罩的窗口处设置光纤，并将光纤与雪崩二极管相连。由于雪崩二极管输出的是电流信号，而后续电路是基于电压信号而设计的，因此，需要由I/V转换电路将电流信号转换为电压信号。

金属屏蔽罩窗口处的光纤采用石英单模光纤，工作波长为200-1200nm，芯径1mm，总长1m。

信号处理模块包括：I/V转化电路，前置放大电路，锁相环电路和低通滤波电路，它们依次连接。检测模块将光信号转化为电流信号，然后由I/V转化电路将电流信号转换为电压信号。电压信号依次经过前置放大电路的信号放大，锁相环电路和低通滤波电路的噪声滤除后输出模拟电信号给数据采集模块。其原理图如图5所示。

数据采集模块将上述经检测模块、信号处理模块输出的模拟电信号转换为数字信号，输出给上位机；数据采集模块的信号输入范围为0～10V，为实现多路信号同时采集，选取具有16位模拟输出，速度1.25 M/s的PCI-6251高速数据采集卡进行数据采集。

MCU接收到采集到的数字矩阵后，首先将数据存储到存储模块中，然后采用重建算法利用采集到的数字矩阵可以获得体内的出血信息，并初步重建出出血的部位，接着将这些信息转化为图像信息，并通过显示模块来进行显示。

本发明的针对腹部出血的检测设备不仅可以对腹部的出血信息进行判别，还可以对出血位置及深度进行图像重建，实现了腹部出血的便携、无创检测，进一步提高了检测的准确性和安全性。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种针对腹部出血的检测设备，其特征在于，包含光源模块、检测模块、信号处理模块、数据采集模块、MCU、电源模块和显示模块；

2.根据权利要求1所述的针对腹部出血的检测设备，其特征在于，所述光源模块包含24个双波长的发光二极管。

3.根据权利要求1所述的针对腹部出血的检测设备，其特征在于，所述检测模块包含若干个雪崩二极管。

4.根据权利要求3所述的针对腹部出血的检测设备，其特征在于，所述雪崩二极管的个数为12个。

5.根据权利要求3所述的针对腹部出血的检测设备，其特征在于，所述雪崩二极管的外部设有金属屏蔽罩，所述金属屏蔽罩上设有面向被检测部位的窗口。

6.根据权利要求5所述的针对腹部出血的检测设备，其特征在于，所述金属屏蔽罩的窗口处设有光纤，所述光纤和金属屏蔽罩内的雪崩二极管相连。

7.根据权利要求3所述的针对腹部出血的检测设备，其特征在于，所述雪崩二极管采用具有高灵敏度和响应时间的光电二极管。

8.根据权利要求1所述的针对腹部出血的检测设备，其特征在于，所述数据采集模块采用PCI-6251数据采集卡。

9.根据权利要求1所述的针对腹部出血的检测设备，其特征在于，所述信号处理模块包含I/V转化电路、前置放大电路、锁相环电路和低通滤波电路，其中，所述I/V转化电路一端和所述检测模块相连，另一端通过前置放大电路和锁相环电路的一端相连；所述锁相环电路的另一端通过低通滤波电路和所述数据采集模块相连。

10.根据权利要求1所述的针对腹部出血的检测设备，其特征在于，还包含存储模块，所述存储模块和MCU相连，用于存储所述MCU接收到的数字信号。