CN108051423A - 一种血液光学检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种血液光学检测装置和方法。所述血液光学检测装置包括光源、微型阵列光纤柱、光谱仪、光纤、数据线和数据处理端，所述微型阵列光纤柱由成对排列的微型光纤针柱构成，所述微型光纤针柱具有反射膜和透光膜，所述微型阵列光纤柱与所述光源之间、所述微型阵列光纤柱与所述光谱仪之间均通过所述光纤连接，所述光谱仪与所述数据处理端之间通过所述数据线连接；使用所述装置进行血液检测的方法包括：所述光源射出光，所述光经由其中一个微型光纤针柱进入血液与血液成分发生光谱拉曼效应，再经由另一个微型光纤针柱出射，所述光谱仪对所述出射光进行分光并将分光后的光信号转换成电信号，所述数据处理端对所述电信号通过数学模型进行分析计算，得出检测结果。

Description

一种血液光学检测方法和装置

技术领域

本发明涉及一种血液光学检测方法和装置。

背景技术

血液成分含量可反映人体的某些身体状况。常规的血液成分检测分析，大多需要通过针刺手指末梢皮肤或静脉抽出大量血液来采集血样，然后通过光谱或化学等技术方法化验分析得到血液中生化指标的数值。血液成分检测分析方法主要有用显微镜检查血液中的细胞种类和大小、用气相色谱液相色谱和质谱等光谱光学的技术方法、用酶联免疫吸附试验等方法。现有血液成分的检测方式疼痛、存在感染风险、检测结果等待时间较长。而且现有检测方法存在假阳性率较高，测试方法复杂，仪器昂贵，耗时较长等不同问题和瓶颈。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种血液光学检测方法和装置。所述检测装置利用光谱检测技术，通过由成排成列的多个微型光纤针柱构成的微型阵列光纤柱来实现实时快速检测人体血液；由于单个微型光纤针柱在刺入人体皮肤时，与皮肤的接触面积非常小，对神经末梢的刺激极为轻微，由此引起的疼痛感大为减轻，并且单个微型光纤针柱的直径非常小，刺入人体皮肤后引起的创伤极为细微，当光纤针柱抽出之后不会有血液流出，从而大大提高装置使用的舒适度。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种血液光学检测装置，包括光源、微型阵列光纤柱、光谱仪、光纤、数据线和数据处理端，所述微型阵列光纤柱与所述光源之间、所述微型阵列光纤柱与所述光谱仪之间均通过所述光纤连接，所述光谱仪与所述数据处理端之间通过所述数据线连接；

所述微型阵列光纤柱由成排成列的多个微型光纤针柱构成，每个微型光纤针柱上均设有反射膜和透光膜，所述微型光纤针柱两两成对，所述反射膜成45°且在两两成对的微型光纤针柱内相对放置，所述透光膜放置在两两成对微型光纤针柱的相对侧，其中一个微型光纤针柱作为光的入射口径，另一个微型光纤针柱作为光的出射口径，通过所述两两成对的微型光纤针柱从而构成完整的光路闭环，光在所述光路闭环中与血液成分发生反应产生拉曼散射光；

所述光谱仪用于对所述微型阵列光纤柱传输来的拉曼散射光进行分光并将光信号转换成电信号；

所述数据处理端用于对经所述光谱仪获得的电信号通过数学模型进行分析计算，从而得出检测结果。

本发明提供的血液光学检测装置相比现有技术能够实时、且更加快速的进行血液检测分析，其原因在于：微型光纤针柱成对设计构成微型阵列光纤柱，单个微型光纤针柱的直径非常小，这样的设计使得微型光纤针柱在刺入人体皮肤时，与皮肤接触的面积非常小，对神经末梢的刺激极为轻微，在相同的力的作用下，压强大，所以使用本发明的微型光纤针柱在穿刺皮肤时非常省力，并且多个微型光纤针柱刺入软组织可起到组织松懈功效，由此引起的疼痛感也将大为减轻，人体不会有强烈的疼痛感，再者单个微型光纤针柱的直径非常小，刺入人体皮肤后引起的创伤非常小，抽出之后不会有血液流出，提高了人使用时的舒适感，从而使得本发明检测装置检测过程快速、高效、无污染，对于减轻被检者痛苦、及时准确用药、提高医疗效果具有重要意义。

优选地，所述微型阵列光纤柱安装在横向卡槽上，所述横向卡槽上设有成排成列的安装孔。

优选地，在所述微型阵列光纤柱外围设置具有盒底开口的盒形结构，所述盒形结构用于罩在所述微型阵列光纤柱上方。

优选地，所述盒形结构两侧设置光纤接口，用于连接所述光纤。

优选地，所述盒形结构设置有固定装置，用于在检测时固定在人体上，所述盒形结构与所述固定装置可拆分式连接。

进一步地，可将所述盒形结构设置在一固定支架上，被检者在接受检测时只需将被检部位置于所述盒形结构下方即可。

进一步地，所述血液光学检测装置还包括消毒装置，用于在每次检测结束后对所述微型阵列光纤柱进行消毒处理，减少感染风险。

优选地，所述光源为激光器，用于发射激光。

优选地，所述数据处理端为电脑。

优选地，所述数据线具有COM接口。

采用所述血液光学检测装置检测血液的方法，包括以下步骤，

1)连接并设定好光源、微型阵列光纤柱、光谱仪、光纤、数据线和数据处理端；

2)将所述微型阵列光纤柱插入到皮肤或血管中；

3)所述光源射出光，所述光由所述光纤入射到所述微型阵列光纤柱的微型光纤针柱，经由成对微型光纤针柱的其中一个微型光纤针柱进入血液中，所述光在血液中与血液里的成分发生反应产生拉曼散射光，所述拉曼散射光再经由所述成对微型光纤针柱的另一个微型光纤针柱出射；

4)所述光谱仪接收出射的所述拉曼散射光并对所述拉曼散射光进行分光，所述光谱仪将分光后的光信号转换成电信号并发送至所述数据处理端；

5)所述数据处理端对所述电信号通过数学模型进行分析计算，从而得出检测结果。

优选地，以步骤3)所述的方法来获取血液的拉曼光谱。

本发明所提供的检测方法更快速、高效、无污染，主要体现在：1)现有的血液成分检测通常需要被检者先排队抽血，将血液样品送给医务人员进行化验，然后等待化验结果，这个过程大概持续半个小时，而使用本发明所提供的血液光学检测装置，被检者的血液拉曼光谱直接通过所述光谱仪进行分光和处理后上传至所述数据处理端，实时进行处理，直接可拿到结果，整个过程只需几分钟，大大缩短了被检者的等待时间；2)本发明所提供的血液检测方法不用抽出血液进行化验，减少了血液的二次污染风险，检测结果更准确。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：1)单个微型光纤针柱的直径非常小，所述微型光纤针柱在刺入人体皮肤时，与皮肤接触的面积非常小，在相同的力的作用下，压强大，所以使用所述微型光纤针柱在穿刺皮肤时非常省力，并且所述微型光纤针柱造成的创伤口极为细微，检测结束后不会有血液流出；2)成排成列设置的多个微型光纤针柱构成微型阵列光纤柱，因为多个微型光纤针柱刺入皮肤软组织时可起到软组织松懈功效，所以这样的设计使得所述微型阵列光纤柱刺入皮肤软组织时引起的疼痛感大为减轻，人体不会有强烈的疼痛感；3)所述微型阵列光纤柱通过所述光谱仪与所述数据处理端相连，实时检测，实时传输检测数据，所述数据处理端实时分析得到检测结果，整个检测过程快速、高效；4)被检者快速得到检测结果，减少了等待时间，而且被检者拿到检测结果可以及早准确用药，提高医疗效率；5)使用本发明提供的血液光学检测装置和检测方法不用抽出血液进行化验分析，减少了血液在采集过程中的二次污染，使检测结果更准确；6)本发明的血液光纤检测装置结构简单、操作方便，便于医护人员使用。

附图说明

图1为实施例的血液光学检测装置的示意图；

图2为实施例的微型阵列光纤柱的示意图；

图3为实施例的光通过微型光纤针柱的光路示意图；

图中：1、光源；2、微型阵列光纤柱；3、光谱仪；4、电脑；5、光纤；6、数据线；7、盒形结构；8、光纤接口；9、固定装置；301、微型光纤针柱；302、微型光纤针柱；A、反射膜；B、反射膜；C、透光膜。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例1

如图1所示，一种血液光学检测装置，包括光源1、微型阵列光纤柱2、光谱仪3、光纤5、数据线6和电脑4。所述微型阵列光纤柱2与所述光源1之间、所述微型阵列光纤柱2与所述光谱仪3之间均通过所述光纤5连接。所述光谱仪3与所述电脑4之间通过所述数据线6连接。所述微型阵列光纤柱2经由成排成列的安装孔安装在横向卡槽上。在所述微型阵列光纤柱2外围设置具有盒底开口的盒形结构7，所述盒形结构7用于罩在所述微型阵列光纤柱2上方。所述盒形结构7两侧设置光纤接口8，用于连接所述光纤5。所述盒形结构7设置有固定装置9，用于在检测时固定在人体上，所述盒形结构7与所述固定装置9可拆分式连接。所述光源1为激光器，用于发射激光。所述数据线6具有COM接口。

作为实施例的优选实施方式，所述盒形结构7还可安装在一固定支架上，所述固定支架上设置有升降装置，所述升降装置与所述盒形结构7相连用于控制所述盒形结构7升降，被检者将被检部位置于所述固定支架下方，所述升降装置控制所述盒形结构7下降，所述微型阵列光纤柱2刺入人体皮肤，进行血液检测，检测结束后，所述升降装置控制所述盒形结构7上升，下一个被检者将被检部位置于所述固定支架上方，开始另一次检测过程。

作为实施例的优选实施方式，所述血液光学检测装置还可包括消毒装置，所述消毒装置与所述微型阵列光纤柱2相连，在所述微型阵列光纤柱2完成一次检测结束后，利用所述消毒装置对所述微型阵列光纤柱2进行消毒处理，减少感染风险。

如图2、图3所示，所述微型阵列光纤柱2由成对排列的微型光纤针柱构成。微型光纤针柱301和微型光纤针柱302构成一对微型光纤针柱，微型光纤针柱301具有反射膜A和透光膜C。微型光纤针柱302具有反射膜B和透光膜C。微型光纤针柱301作为光的入射口径，微型光纤针柱302作为光的出射口径。入射光进来，经由微型光纤针柱301进入血液中，遇所述反射膜A反射，然后穿过所述微型光纤针柱301的所述透光膜C、流动血液和所述微型光纤针柱302的所述透光膜C，到达所述微型光纤针柱302的所述反射膜B，再次反射离开所述微型光纤针柱302，形成了一个完整的闭合光路。在此过程中，光进入血液中发生散射，少部分散射光的波长会增大或减小，形成拉曼散射，从而实现光谱拉曼效应。拉曼光谱属于分子的振动光谱，通过检测血液的拉曼光谱可以知道被检血液含有哪种成分。

所述光谱仪3对所述微型阵列光纤柱2传输来的拉曼散射光进行分光并将光信号转换成电信号。所述电脑4对经所述光谱仪3获得的电信号通过数学模型进行分析计算，从而得出检测结果。

采用所述血液光学检测装置检测血液的方法，包括以下步骤，

1)连接并设定好光源1、微型阵列光纤柱2、光谱仪3、光纤5、数据线6和电脑4，所述微型阵列光纤柱2与所述光源1之间、所述微型阵列光纤柱2与所述光谱仪3之间均通过所述光纤5连接，所述光谱仪3与所述电脑4之间通过所述数据线6连接；

2)将所述微型阵列光纤柱2插入到皮肤下或血管中，所述微型阵列光纤柱2经由成排成列的安装孔安装在横向卡槽上，所述微型阵列光纤柱2上方罩有盒形结构7用于保护所述微型阵列光纤柱2，所述固定装置9将罩有所述盒形结构7的所述微型阵列光纤柱2固定；

3)所述光源1射出光，所述光经由所述光纤5传输并入射到所述微型阵列光纤柱2，微型光纤针柱301和微型光纤针柱302两两成对，其中，微型光纤针柱301作为光的入射口径，微型光纤针柱302作为光的出射口径，入射光经由所述微型光纤针柱301进入血液中，所述入射光在血液中与血液里的成分发生反应产生拉曼散射光，所述拉曼散射光再经由所述微型光纤针柱302射出；

4)所述光谱仪3接收出射的所述拉曼散射光并对所述拉曼散射光进行分光，所述光谱仪3将分光后的光信号转换成电信号并发送至所述电脑4；

5)所述电脑4对所述电信号通过数学模型进行分析计算，从而得出检测结果。

作为实施例的优选实施方式，以步骤3)所述的方法来获取血液的拉曼光谱，通过检测血液的拉曼光谱可以知道被检血液含有哪种成分。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。

Claims (10)

1.一种血液光学检测装置，其特征在于，包括光源、微型阵列光纤柱、光谱仪、光纤、数据线和数据处理端，所述微型阵列光纤柱与所述光源之间、所述微型阵列光纤柱与所述光谱仪之间均通过所述光纤连接，所述光谱仪与所述数据处理端之间通过所述数据线连接；

所述微型阵列光纤柱由成排成列的多个微型光纤针柱构成，每个微型光纤针柱上均设有反射膜和透光膜，所述微型光纤针柱两两成对，所述反射膜成45°且在两两成对的微型光纤针柱内相对放置，所述透光膜放置在两两成对微型光纤针柱的相对侧，其中一个微型光纤针柱作为光的入射口径，另一个微型光纤针柱作为光的出射口径，通过所述两两成对的微型光纤针柱从而构成完整的光路闭环，光在所述光路闭环中与血液成分发生反应产生拉曼散射光；

所述光谱仪用于对所述微型阵列光纤柱传输来的拉曼散射光进行分光并将光信号转换成电信号；

所述数据处理端用于对经所述光谱仪获得的电信号通过数学模型进行分析计算，从而得出检测结果。

2.如权利要求1所述的血液光学检测装置，其特征在于，所述微型阵列光纤柱安装在横向卡槽上，所述横向卡槽上设有成排成列的安装孔。

3.如权利要求1所述的血液光学检测装置，其特征在于，在所述微型阵列光纤柱外围设置具有盒底开口的盒形结构，所述盒形结构用于罩在所述微型阵列光纤柱上方。

4.如权利要求1所述的血液光学检测装置，其特征在于，所述盒形结构两侧设置光纤接口，用于连接所述光纤。

5.如权利要求1所述的血液光学检测装置，其特征在于，所述盒形结构设置有固定装置，用于在检测时固定在人体上，所述盒形结构与所述固定装置可拆分式连接。

6.如权利要求1所述的血液光学检测装置，其特征在于，所述光源为激光器，用于发射激光。

7.如权利要求1所述的血液光学检测装置，其特征在于，所述数据处理端为电脑。

8.如权利要求1所述的血液光学检测装置，其特征在于，所述数据线具有COM接口。

9.采用权利要求1-8任一项所述的血液光学检测装置检测血液的方法，其特征在于，包括以下步骤，

1)连接并设定好光源、微型阵列光纤柱、光谱仪、光纤、数据线和数据处理端；

2)将所述微型阵列光纤柱插入到皮肤或血管中；

3)所述光源射出光，所述光由所述光纤入射到所述微型阵列光纤柱的微型光纤针柱，经由成对微型光纤针柱的其中一个微型光纤针柱进入血液中，所述光在血液中与血液里的成分发生反应产生拉曼散射光，所述拉曼散射光再经由所述成对微型光纤针柱的另一个微型光纤针柱出射；

4)所述光谱仪接收出射的所述拉曼散射光并对所述拉曼散射光进行分光，所述光谱仪将分光后的光信号转换成电信号并发送至所述数据处理端；

5)所述数据处理端对所述电信号通过数学模型进行分析计算，从而得出检测结果。

10.如权利要求9所述的检测血液的方法，其特征在于，以步骤3)所述的方法来获取血液的拉曼光谱。