CN110638466B - 一种定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定位装置及方法，涉及医疗器械领域。用于解决激光无法及时对准血管而造成检测错误的问题。该装置包括：高频激光发生器，激光光纤，平面镜，自动推进装置，超声探头，声电转换器和电信号处理器；激光光纤用于将激光倾斜照射在平面镜上，以使平面镜将激光反射到被测面上；超声探头用于探测超声信号，并转换为电信号；电信号处理器用于将电信号与设定阈值进行比较，当确定电信号大于设定阈值时，确定被测面上被激光照射的位置为定位点，并向自动推进装置发送停止信号；自动推进装置用于控制平面镜与平面镜推进装置之间的夹角，当自动推进装置接收到停止信号时，控制平面镜固定在当前角度。

Description

一种定位装置及方法

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，更具体的涉及一种定位装置及方法。

背景技术

目前无创血糖仪的研制如火如荼在全世界进行，在各种无创血糖检测方法中，近红外光谱无创血糖检测技术是目前投入研究最多的无创光谱检测技术之一。估计全世界至少有100个科研小组正在研究近红外无创血糖检测技术，其主要集中在美、日、德的大学或公司的研究所内，包括美国的Iowa大学、M.Robinson小组、桑迪亚国立实验室与新墨西哥医科大学Haaland为首的研究小组、Futrex公司、Integ公司、CME Telemetrix公司、日本三井金属公司等。近年来，国内近红外光谱无创血糖检测技术也正在逐渐展开。中科院长春光机与物理所和吉林大学的丁东等人利用红外技术进行了大量的血糖无创的基础研究。北京大学医学部的沈韬等人利用傅立叶变换中红外光谱法对血糖进行非损伤性测定。

作为血糖检测的明星产品“腕部无创血糖仪”研制最为火热。但是腕部无创血糖仪存在一定的技术难点，手腕在移动时激光无法自动及时的对准血管，为后续的监测结果造成误差。

发明内容

本发明实施例提供一种定位装置及方法，能够解决现有技术中手腕在移动时激光无法自动及时的对准血管而造成后续检测结果存在误差的问题。

本发明实施例提供了一种定位装置，包括：高频激光发生器，激光光纤，平面镜，自动推进装置，超声探头，声电转换器和电信号处理器；

所述激光光纤用于将所述高频激光发生器产生的激光倾斜照射在所述平面镜上，以使所述平面镜将所述激光反射到被测面上；

所述超声探头用于探测来被测面反射的超声信号，并通过所述声电转换器将所述超声信号转换为电信号；

所述电信号处理器用于将所述电信号与设定阈值进行比较，当确定所述电信号大于设定阈值时，确定所述被测面上被激光照射的位置为定位点，并向所述自动推进装置发送停止信号；

所述自动推进装置用于控制所述平面镜与所述平面镜推进装置之间的夹角，当所述自动推进装置接收到所述停止信号时，控制所述平面镜固定在当前角度。

优选地，还包括有供电模块；

所述供电模块分别与所述自动推进装置，所述声电转换器和所述电信号处理器电联接。

优选地，所述高频激光发生器，所述激光光纤，所述平面镜，所述自动推进装置，所述超声探头，所述声电转换器和所述电信号处理器设置在跟踪定位盒内；

所述平面镜的反射面朝向所述跟踪定位盒的底面并与所述跟踪定位盒的底面呈45°夹角。

优选地，所述跟踪定位盒的底面为高透光的透明材质，并在所述底面开设小孔，所述小孔用于设置所述超声探头；

所述超声探头为3.5MHz-10MHz的非聚焦超声探头。

优选地，所述自动推进装置为微型高精度低速直线伸缩电机。

本发明实施例还提供一种定位方法，包括：

探测到被测面反射的超声信号，将所述超声信号转换为电信号；

当所述电信号大于设定阈值时，向自动推进装置发送停止信号，以使所述自动推进装置控制平面镜固定在当前角度；其中，所述被测面上被激光照射的位置为定位点。

优选地，所述将所述超声信号转换为电信号之后，还包括：

当确定所述电信号小于设定阈值时，向所述自动推进装置发送启动信号，以使所述自动推进装置调节所述平面镜的角度，直至高频激光发生器发射的激光通过所述平面镜反射到所述定位点上。

优选地，所述高频激光发生器的频率为0.1MHz～0.5MHz，波长为1000nm～2000nm，脉冲时间宽度为1～30ns，脉冲能量为50～100uJ。

优选地，所述探测到被测面反射的超声信号具体包括：

当所述高频激光发生器发射的激光通过所述平面镜反射到定位点上时，所述定位点因热弹性膨胀产生的声波或压力波形成所述超声信号。

优选地，所述定位点为手臂前部血管、颈部血管或踝部血管。

本发明实施例提供了一种定位装置，包括：高频激光发生器，激光光纤，平面镜，自动推进装置，超声探头，声电转换器和电信号处理器；所述激光光纤用于将所述高频激光发生器产生的激光倾斜照射在所述平面镜上，以使所述平面镜将所述激光反射到被测面上；所述超声探头用于探测来被测面反射的超声信号，并通过所述声电转换器将所述超声信号转换为电信号；所述电信号处理器用于将所述电信号与设定阈值进行比较，当确定所述电信号大于设定阈值时，确定所述被测面上被激光照射的位置为定位点，并向所述自动推进装置发送停止信号；所述自动推进装置用于控制所述平面镜与所述平面镜推进装置之间的夹角，当所述自动推进装置接收到所述停止信号时，控制所述平面镜固定在当前角度。该装置将来自于被测面上的超声信号转换为电信号，通过电信号与设定阈值的比较，确定该电信号对应的被测面是否存在定位点，基于是否存在定位点来确定是否向自动推进装置发送停止信号。该装置中根据探测到被测面上的超声信号，从而确定被测面上被激光照射的点是否为定位点，能够进行快速定位；进一步地，当确定被测面上被激光照射的点并非为定位点时，通过自动推进装置快速调整平面的角度，可以再次探测被测面的超声信号，通过在被测面上进行多次快速探测从而快速确定定位点。该装置提供了快速并准确的确定定位点，解决了现有技术中手腕在移动时激光无法自动及时的对准血管而造成后续检测结果存在误差的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种定位装置结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种定位方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示例性的示出了本发明实施例提供的一种定位装置结构示意图，如图1所示，该装置主要包括：高频激光发生器1，激光光纤2，平面镜3，自动推进装置4，超声探头5，声电转换器6和电信号处理器7。

需要说明的是，在本发明实施例中，上述高频激光发生器1，激光光纤2，平面镜3，自动推进装置4，超声探头5，声电转换器6和电信号处理器7均设置在跟踪定位盒内，该定位装置除了包括有跟踪定位盒之外，还包括有表带，通过该表带，可以将跟踪定位盒固定在手腕上。

具体地，跟踪定位盒的底面为高透明材质，并且为了能够使得超声探头5方便探测到被测面上反射的超声信号，优选地，在跟踪定位盒的底面开设有一个小孔，该小孔用于设置超声探头5。在本发明实施例中，对超声探头5的大小不做具体限定，由于小孔的大小与超声探头5相匹配，因此，对小孔的具体尺寸也不做具体限定。

进一步地，本发明实施例所提供的超声探头5为非聚焦超声探头5，其工作频率为10MHz或3.5MHz。

具体地，激光光纤2用于将高频激光发生器1产生的激光倾斜照射在平面镜3上，进一步地，照射到平面镜3上的激光会被平面镜3反射到被测面上。在本发明实施例中，当激光照射到被测面上之后，被测面内的会因为弹性膨胀而产生声波或者压力，当产生的声波或者压力会进一步地形成超声信号，而定位装置所包括的超声探头5正好用于探测来自被测面反射的超声信号，超声探头5将探测到的超声信号发送至声电转换器6，声电转换器6将接收到的超声信号转换为电信号。

进一步地，声电转换器6将转换后的电信号发送至电信号处理器7，在本发明实施例中，电信号处理器7一方面会接收声电转换器6发送的电信号，另一方面会将接收到的电信号与存储的设定阈值进行比较，并根据电信号与设定阈值的比较结果，确定激光是否已经照射到被测面上的定位点上。

具体地，当电信号处理器7确定电信号大于设定阈值，则可以确定激光已经照射到被测面上的定位点了。由于已经确认激光照射到定位点了，则不需要在调整平面镜3的角度，从而照射到被测面的上激光就不会移动了，因此，电信号处理器7需要向自动推进装置4发送停止运行信号，当自动推进装置4接收到该停止运行信号时，则自动推进装置4控制平面镜3固定在当前角度。

进一步地，当电信号处理器7确定电信号小于设定阈值，则可以确定激光并未照射到被测面的定位点上时，由于确认激光当前未照射到定位点上，则需要调整平面镜3的角度以使激光在被测面上移动，基于此，电信号处理器7需要向自动推进装置4发送启动信号，当自动推进装置4接收到启动信号时，自动推进装置4控制平面镜3调整其与高频激光发生器1发出的激光之间的角度，直至激光通过平面镜3反射到定位点上。

需要说明的是，本发明实施例提供的自动推进装置4为微型高精度低速直线伸缩电机，通过直线移动调整平面镜3与高频激光发生器1发出的激光之间的角度，由于自动推进装置4与平面镜3通过传输光纤固定连接，所以当自动推进装置4启动或者停止运动时，则平面镜3会随之静止或者运动。

在本发明实施例中，平面镜3的反射面朝向跟踪定位盒的底面并与跟踪定位盒的底面呈45°夹角。

需要说明的是，该定位装置还包括有供电模块8，该供电模块8分别与自动推进装置4，声电转换器6和电信号处理器7电联接。

在本发明实施例中，高频激光发生器1的频率为0.1MHz～0.5MHz，波长为1000nm～2000nm，脉冲时间宽度为1～30ns，脉冲能量为50～100uJ。

为了能够清楚的介绍本发明实施例提供的一种定位装置，以下详细介绍定位装置的具体应用方法，即介绍一种定位方法，图2为本发明实施例提供的一种定位方法流程示意图，如图2所示，该方法主要包括以下步骤：

步骤101，探测到被测面反射的超声信号，将所述超声信号转换为电信号；

步骤102，当所述电信号大于设定阈值时，向自动推进装置4发送停止信号，以使所述自动推进装置4控制平面镜3固定在当前角度；其中，所述被测面上被激光照射的位置为定位点。

在步骤101之前，需要先确定使用的激光器是否可以应用到定位方法或者定位装置中，在本发明实施例中，为了避免使用的激光器对操作者或者被定位对象造成损伤，优选地，选择高频激光发生器1为光源，该高频激光发生器1可以发射出特定频率的激光，该区域电磁波是非电离的，作为激发光声信号的光源，可安全应用于人类。进一步地，高频激光发生器1发出的激光需要通过平面镜3反射到被测面上，而且与平面镜3连接的自动推动装置可以对平面镜3的角度进行调节。

但激光通过平面镜3反射到被测面上时，被测面因热弹性膨胀产生的声波或压力波可以形成超声信号。举例来说，当被测面为腕部皮肤时，当激光照射在腕部皮肤内的组织时，皮肤内的组织热弹性膨胀产生的声波或压力波是由于轻微的升温所导致的一定的超声信号。

在步骤101中，当超声探头5检测到来自被测面反射的超声信号时，超声探头5将检测到的超声信号发送至声电转换器6，声电转换器6将接收到的超声信号转换为电信号，进一步地，将电信号发送至电信号处理器7。

在步骤102中，电信号处理器7接收到电信号之后，将该电信号与存储的设定阈值进行比较，若电信号处理器7确定电信号大于设定阈值，则可以确定激光已经照射到被测面上的定位点了；若电信号处理器7确定电信号小于设定阈值，则可以确定激光并未照射到被测面的定位点上时，由于确认激光当前未照射到定位点上。

进一步地，由于已经确认激光照射到定位点了，则不需要在调整平面镜3的角度，从而照射到被测面的上激光就不会移动了，因此，电信号处理器7需要向自动推进装置4发送停止运行信号，当自动推进装置4接收到该停止运行信号时，则自动推进装置4控制平面镜3固定在当前角度。

进一步地，由于确认激光当前未照射到定位点上，则需要调整平面镜3的角度以使激光在被测面上移动，基于此，电信号处理器7需要向自动推进装置4发送启动信号，当自动推进装置4接收到启动信号时，自动推进装置4控制平面镜3调整角度，直至激光通过平面镜3反射到定位点上。

需要说明的是，本发明实施例提供的一种定位装置可以应用在血管定位领域中，即可以将被测面设定为手臂前部皮肤、颈部皮肤或踝部皮肤，而定位点设定为手臂前部血管、颈部血管或踝部血管。进一步地，当定位点设置为手臂前部血管、颈部血管或踝部血管时，则跟踪定位盒也可以称为血管跟踪定位盒。

综上所述，本发明实施例提供了一种定位装置，包括：高频激光发生器，激光光纤，平面镜，自动推进装置，超声探头，声电转换器和电信号处理器；所述激光光纤用于将所述高频激光发生器产生的激光倾斜照射在所述平面镜上，以使所述平面镜将所述激光反射到被测面上；所述超声探头用于探测来被测面反射的超声信号，并通过所述声电转换器将所述超声信号转换为电信号；所述电信号处理器用于将所述电信号与设定阈值进行比较，当确定所述电信号大于设定阈值时，确定所述被测面上被激光照射的位置为定位点，并向所述自动推进装置发送停止信号；所述自动推进装置用于控制所述平面镜与所述平面镜推进装置之间的夹角，当所述自动推进装置接收到所述停止信号时，控制所述平面镜固定在当前角度。该装置将来自于被测面上的超声信号转换为电信号，通过电信号与设定阈值的比较，确定该电信号对应的被测面是否存在定位点，基于是否存在定位点来确定是否向自动推进装置发送停止信号。该装置中根据探测到被测面上的超声信号，从而确定被测面上被激光照射的点是否为定位点，能够进行快速定位；进一步地，当确定被测面上被激光照射的点并非为定位点时，通过自动推进装置快速调整平面的角度，可以再次探测被测面的超声信号，通过在被测面上进行多次快速探测从而快速确定定位点。该装置提供了快速并准确的确定定位点，解决了现有技术中手腕在移动时激光无法自动及时的对准血管而造成后续检测结果存在误差的问题。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种定位装置，其特征在于，包括：高频激光发生器，激光光纤，平面镜，自动推进装置，超声探头，声电转换器和电信号处理器；

所述激光光纤用于将所述高频激光发生器产生的激光倾斜照射在所述平面镜上，以使所述平面镜将所述激光反射到被测面上；

所述超声探头用于探测来被测面反射的超声信号，并通过所述声电转换器将所述超声信号转换为电信号；

所述电信号处理器用于将所述电信号与设定阈值进行比较，当确定所述电信号大于设定阈值时，确定所述被测面上被激光照射的位置为定位点，并向所述自动推进装置发送停止信号；当确定所述电信号小于设定阈值时，向所述自动推进装置发送启动信号；

所述自动推进装置用于控制所述平面镜与所述平面镜推进装置之间的夹角，当所述自动推进装置接收到所述停止信号时，控制所述平面镜固定在当前角度；当所述自动推进装置接收到所述启动信号时，调节所述平面镜的角度，直至高频激光发生器发射的激光通过所述平面镜反射到所述定位点上。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括有供电模块；

所述供电模块分别与所述自动推进装置，所述声电转换器和所述电信号处理器电联接。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高频激光发生器，所述激光光纤，所述平面镜，所述自动推进装置，所述超声探头，所述声电转换器和所述电信号处理器设置在跟踪定位盒内；

所述平面镜的反射面朝向所述跟踪定位盒的底面并与所述跟踪定位盒的底面呈45°夹角。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述跟踪定位盒的底面为高透光的透明材质，并在所述底面开设小孔，所述小孔用于设置所述超声探头；

所述超声探头为3.5MHz-10MHz的非聚焦超声探头。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述自动推进装置为微型高精度低速直线伸缩电机。

6.一种定位方法，其特征在于，包括：

探测到被测面反射的超声信号，将所述超声信号转换为电信号；

当所述电信号大于设定阈值时，向自动推进装置发送停止信号，以使所述自动推进装置控制平面镜固定在当前角度；其中，所述被测面上被激光照射的位置为定位点；

当确定所述电信号小于设定阈值时，向所述自动推进装置发送启动信号，以使所述自动推进装置调节所述平面镜的角度，直至高频激光发生器发射的激光通过所述平面镜反射到所述定位点上。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述高频激光发生器的频率为0.1MHz～0.5MHz，波长为1000nm～2000nm，脉冲时间宽度为1～30ns，脉冲能量为50～100uJ。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述探测到被测面反射的超声信号具体包括：

当所述高频激光发生器发射的激光通过所述平面镜反射到定位点上时，所述定位点因热弹性膨胀产生的声波或压力波形成所述超声信号。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述定位点为手臂前部血管、颈部血管或踝部血管。

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