CN107966410A - 胆红素测量装置 - Google Patents

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陈红宇
尹洪兵
敖堂东
黄鹏
林仪
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated

Abstract

本发明提供了一种胆红素测量装置，包括：光学装置和镜头。光学装置包括用于将测试光线向外发射的入射通道和用于接收反射光线的接收通道。镜头包括两端开口的筒状主体及设于所述筒状主体一端的起偏器和检偏器，所述起偏器覆盖并贴所述入射通道的端面，所述检偏器覆盖并贴合所述接收通道的端面。本发明的胆红素测量装置采用偏振光技术，设置起偏器和检偏器，通过起偏器获得偏振光，检偏器滤过非偏振光，从而只有偏振光被检测到，消除来自皮肤表面的反射光，增大用于计算血液中胆红素的蓝光和绿光的差异，提高计算结果的准确性和精度。

Description

胆红素测量装置
技术领域
本发明涉及医学设备领域，尤其涉及一种胆红素测量装置。
背景技术
胆红素在血液组织及组织间液中积累，使皮肤、粘膜、巩膜及某些体液出现黄染，临床上称为黄疸。新生儿高胆红素血症是新生儿期常见疾病，严重可导致核黄疸，会引起胆红素脑障碍，因此，临床上对新生儿黄疸需要进行动态观察，以便及时发现和治疗。
现有的胆红素测量装置是利用经皮胆红素和总血清胆红素成线性关系，通过测量经皮胆红素浓度估算出总血清胆红素的浓度。测量时，蓝光(460nm)、绿光(550nm)光源交替发光，入射皮肤，经皮肤出射光携带皮肤组织信息，胆红素对460nm波长光具有很好的吸收特性，根据朗伯比尔定律，胆红素浓度值与其对460nm波长吸光度存在一定关系，但同时考虑到血红蛋白在460nm也具有一部分吸收，会对胆红素关于该波长的吸收情况产生一定影响，干扰测量。为去除血红蛋白影响，寻找550nm波长作为第二波长，因为其血红蛋白吸收能力与前者相同，且无胆红素吸收，两个波长在皮肤组织内的光吸收差值将得到经皮胆红素浓度值相关信号，此信号值与胆红素浓度存在线性关系，根据回归方程Y＝a+b*X求得的数值，由此求出总血清胆红素浓度值。
但现有胆红素测量装置所检测到的反射光为表皮反射的光与皮下组织反射的光之和。在其它条件相同，仅入射光的波长不同时，界面反射的光强是不同的。因此，两路光强度相减并不能抵消表皮反射的光，得到的经皮胆红素浓度值就会不准确，进而总血清胆红素浓度值也会不准确。
发明内容
本发明在于提供一种胆红素测量装置，以解决现有技术中胆红素浓度值准确度低的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种胆红素测量装置，包括：光学装置和镜头；光学装置包括用于将测试光线向外发射的入射通道和用于接收反射光线的接收通道；镜头包括两端开口的筒状主体及设于所述筒状主体一端的起偏器和检偏器，所述起偏器覆盖并贴合所述入射通道的端面，所述检偏器覆盖并贴合所述接收通道的端面。
优选地，所述起偏器和所述检偏器位于同一平面且同圆心。
优选地，所述起偏器的透振方向与所述检偏器的透振方向之间的夹角为90度。
优选地，所述起偏器和所述检偏器两者其中之一固定，另一可绕轴线旋转调节以将所述起偏器的透振方向与所述检偏器的透振方向的夹角调整为90度。
优选地，所述入射通道为入射光纤，所述接收通道为接收光纤，所述入射光纤与所述接收光纤同轴心；所述检偏器与所述接收光纤卡接固定，所述起偏器绕轴线旋转调节。
优选地，所述筒状主体的内壁涂有黑色层。
优选地，所述镜头往远离所述光学装置的方向渐缩口径。
优选地，所述镜头可拆卸式地与所述光学装置连接。
优选地，所述测试光线由高亮LED光源发出，包括蓝光LED光源和绿光LED光源，所述蓝光LED光源为以波长460nm为中心半峰宽为10nm的光源，所述绿光LED光源为以波长550nm为中心半峰宽为10nm的光源。
优选地，所述高亮LED光源的驱动电路为恒流驱动电路，驱动所述蓝光LED光源和绿光LED光源发光。
由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：本发明的胆红素测量装置采用偏振光技术，设置起偏器和检偏器，通过起偏器获得偏振光，检偏器滤过非偏振光，从而只有偏振光被检测到，消除来自皮肤表面的反射光，增大用于计算血液中胆红素的蓝光和绿光的差异，提高计算结果的准确性和精度。
附图说明
图1为本发明胆红素测量装置优选实施例的示意图；
图2为本发明胆红素测量装置优选实施例起偏器和检偏器的示意图；
图3为本发明胆红素测量装置优选实施例的工作原理图。
其中，附图标记说明如下：1、胆红素测量装置；11、镜头；111、筒状主体；112、起偏器；113、检偏器；12、光学装置；121、入射通道；122、接收通道；13、高亮LED光源；14、驱动电路；15、分光镜；16、滤光镜；17、光电转换电路；181、A/D转换；182、MCU；19、显示屏。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
参阅图1和图2，本发明提供一种胆红素测量装置1，包括：光学装置12和镜头11。光学装置12包括用于将测试光线向外发射的入射通道121和用于接收反射光线的接收通道122。镜头11包括两端开口的筒状主体111及设于筒状主体111一端的起偏器112和检偏器113，起偏器112覆盖并贴合入射通道121的端面，检偏器113覆盖并贴合接收通道122的端面。本发明的胆红素测量装置1在镜头11处设置起偏器112和检偏器113，采用偏振光技术，消除来自皮肤表面的反射光，增大用于计算血液中胆红素的蓝光和绿光的差异，提高计算结果的准确性和精度。
较优地，起偏器112和检偏器113位于同一平面且同圆心。起偏器112允许入射光中振动方向与起偏器112振动方向在同一平面上的光透过，所透过的光称为偏振光。检偏器113允许与其透振方向一致的偏振光通过。光线经过起偏器112后形成特定角度偏振光，偏振光照射到人体皮肤后，一部分经表皮反射后进入检偏器113，一部分进入皮下组织经反射、折射后进入检偏器113。本实施例中，检偏器113的偏振角度设计为与起偏器112的偏振角度垂直即起偏器112的透振方向与检偏器113的透振方向之间的夹角为90度。所以，经表皮反射后的光振动方向与检偏器透振方向成90度故不能通过检偏器113，故不会进入接收光纤而被检测到，但经过皮下组织反射回来的光因振动方向与检偏器透振方向不成90度故可通过检偏器113进入接收光纤被检测到。其他实施例中，起偏器112的透振方向与检偏器113的透振方向之间的夹角还可以为其他角度，可根据实际需要而设定。
为将起偏器112的透振方向与检偏器113的透振方向的夹角调整为90度，起偏器112和检偏器113两者其中之一固定，另一可绕轴线旋转调节。具体地，在本实施例中，入射通道121为入射光纤，接收通道122为接收光纤，且入射光纤与接收光纤同轴心，且检偏器113与接收光纤卡接固定，起偏器112绕轴线旋转调节。其他实施例中，可将起偏器112与入射光纤卡接固定，检偏器113绕轴线旋转调节，可根据需要而设定。
较优地，筒状主体111的内壁涂有黑色层，是为了避免不经过皮肤反射的光线进入检偏器113。当光线反射至筒状主体111的内壁时，黑色层就会吸收这些光线，而不会像其他颜色(非黑色)那样继续反射使这些光线通过检偏器113而进入接收光纤，导致所检测到的反射光就不准，会造成测量误差。
为减少外界光线的干扰进而导致检测数据的不准确，镜头11往远离光学装置12渐缩口径。
另，镜头11可拆卸式地与光学装置12连接，使得现有的胆红素测量装置通过简单的与镜头11搭配即可使用，且方便维修、更换。
胆红素测量装置1的测试光线由高亮LED光源13发出。高亮LED光源13包括蓝光LED光源和绿光LED光源，蓝光LED光源为以波长460nm为中心半峰宽为10nm的光源，绿光LED光源为以波长550nm为中心半峰宽为10nm的光源。蓝光LED光源和绿光LED光源不仅可以避免其他波长光源的干扰，提高胆红素测量装置1的准确度，还可以避免紫外线对皮肤造成损伤。且LED光源的工作电压低、耗电量少、性能稳定、寿命长、体积小，从而使胆红素测量装置1小型化且节能环保。
高亮LED光源的驱动电路14为恒流驱动电路，驱动蓝光LED光源和绿光LED光源发光，保证胆红素测量装置1的光源亮度的稳定性和一致性，避免由于光源的波动造成测量误差。
参阅图3，本发明的胆红素测量装置1工作原理如下：胆红素测量装置1接触皮肤并按压启动测试，高压LED光源13发射光线，光线经入射光纤到达起偏器112，经过起偏器112后透过偏振光到达皮肤。一部分偏振光经表皮反射后进入检偏器113，一部分进入皮下组织经反射、折射后进入检偏器113，检偏器113只允许经过皮下组织反射回来的光进入接收光纤，因为经过皮下组织反射回来的光与入射光角度成90度故可以通过。到达接收光纤的光经分光镜15按照50:50比例进入滤光镜16(460nm滤光片和550nm滤光片)后照射进入光电转换电路17转换成电信号，再经数据处理系统的A/D转换181和MCU182对数据进行转换、采集、处理及分析，计算得出经皮胆红素浓度(TCB)，基于该经皮胆红素浓度(TCB)估算总血清胆红素浓度(TSB)，并在显示屏19上显示所测结果。本发明的胆红素测量装置1能快速、准确的检测新生儿胆红素浓度，减少新生儿患病风险。
上述分光镜15，滤光镜16，光电转换电路17，A/D转换181，MCU182，显示屏19等的具体结构及设置可参照现有技术，此处不再详细介绍。
由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：本发明的胆红素测量装置采用偏振光技术，设置起偏器和检偏器，通过起偏器获得偏振光，检偏器滤过非偏振光，从而只有偏振光被检测到，消除来自皮肤表面的反射光，增大用于计算血液中胆红素的蓝光和绿光的差异，提高计算结果的准确性和精度。
以上仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种胆红素测量装置，其特征在于，包括：
光学装置，包括用于将测试光线向外发射的入射通道和用于接收反射光线的接收通道；
镜头，包括两端开口的筒状主体及设于所述筒状主体一端的起偏器和检偏器，所述起偏器覆盖并贴合所述入射通道的端面，所述检偏器覆盖并贴合所述接收通道的端面。
2.根据权利要求1所述的胆红素测量装置，其特征在于，所述起偏器和所述检偏器位于同一平面且同圆心。
3.根据权利要求2所述的胆红素测量装置，其特征在于，所述起偏器的透振方向与所述检偏器的透振方向之间的夹角为90度。
4.根据权利要求3所述的胆红素测量装置，其特征在于，所述起偏器和所述检偏器两者其中之一固定，另一可绕轴线旋转调节以将所述透振方向与所述检偏器的透振方向的夹角调整为90度。
5.根据权利要求4所述的胆红素测量装置，其特征在于，所述入射通道为入射光纤，所述接收通道为接收光纤，所述入射光纤与所述接收光纤同轴心；所述检偏器与所述接收光纤卡接固定，所述起偏器绕轴线旋转调节。
6.根据权利要求1所述的胆红素测量装置，其特征在于，所述筒状主体的内壁涂有黑色层。
7.根据权利要求6所述的胆红素测量装置，其特征在于，所述镜头往远离所述光学装置的方向渐缩口径。
8.根据权利要求1所述的胆红素测量装置，其特征在于，所述镜头可拆卸式地与所述光学装置连接。
9.根据权利要求1所述的胆红素测量装置，其特征在于，所述测试光线由高亮LED光源发出，包括蓝光LED光源和绿光LED光源，所述蓝光LED光源为以波长460nm为中心半峰宽为10nm的光源，所述绿光LED光源为以波长550nm为中心半峰宽为10nm的光源。
10.根据权利要求9所述的胆红素测量装置，其特征在于，所述高亮LED光源的驱动电路为恒流驱动电路，驱动所述蓝光LED光源和绿光LED光源发光。
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