CN110927080A - 光学检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种光学检测装置，包括光源、接收单元以及第一光学组件。该光源用以发出光线。该接收单元包括分光部以及感测部，其中，该分光部用以从入射的该光线中分出具有一预设波段的光线，而该感测部用以接收具有该预设波段的该光线，且该分光部与该感测部被封装在一起以形成单一组件。该第一光学组件用以将该光线转变为汇聚或准直光线，并设置于该光源与该接收单元之间。

Description

光学检测装置
技术领域
本发明是有关于一种光学检测装置，特别是指一种具有高检测信赖度的光学检测装置。
背景技术
请参阅图1，图1描述了已知的光学检测装置1的光学路径。具体而言，光源2发出光线，该光线经由第一透镜3汇聚，并通过入射狭缝4而形成一平行光。该平行光入射分光镜5，分光镜5将该平行光依照不同的波长分离出连续的光谱带。旋转该分光镜5使得该连续光谱带中具有预射波段的光线正好入射一出射狭缝6，而出射狭缝6则用于让具有该预射波段的该光线通过。具有该预射波段的该光线接着通过被检测物7，经由第二透镜8汇聚，并入射感测组件9，以得到具有该预射波段的该光线的透过率。值得注意的是，旋转分光镜5可以得到具有不同波段的光线，最后再藉由光谱的透过率分析侦测被检测物7中目标物的含量。其中，分光镜5也可以被光栅(Grating)所取代。
于上述结构中，分光镜5通常是藉由一马达(未绘示)来旋转以得到具有不同波段的光线，然而，因为该马达在运转时会产生震动，可能导致通过出射狭缝6的该光线具有不属于该预设波段的其他波段(即产生误差)。此外，分光镜5的震动也会使该光线通过出射狭缝6、被检测物7与感测组件9的路径产生改变，进而使得感测组件9接收到的光能量不稳定。简言之，若不能有效地掌控分光镜5的震动，已知的光学检测装置1在结构上会产生检测信赖度不足的问题。
以检测尿液来判断被检测者是否罹患糖尿病为例(即被检测物7为尿液)，若不能有效地控制光线的波段或光能量，则尿液中的目标物(例如葡萄糖、尿蛋白或酮体)可能就不容易被检测到，因而无法准确地判断被检测者是否罹患糖尿病。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种光学检测装置，不但提高检测信赖度，也大大简化了整体结构。其中，该可调式滤光片也可以用分光器(Beam Spliter)来取代。
本发明光学检测装置的其中一实施例包括光源、接收单元以及第一光学组件。该光源用以发出光线。该接收单元包括分光部以及感测部，其中，该分光部用以从入射的该光线中分出具有一预设波段的光线，而该感测部用以接收具有该预设波段的该光线，且该分光部与该感测部彼此连接或彼此相邻。该第一光学组件用以将该光线转变为汇聚或准直光线，并设置于该光源与该接收单元之间。
在另一实施例中，该分光部是利用微机电系统(MEMS)加工技术所制成的法布里-珀罗干涉器(FPI)，且该分光部与该感测部形成单一组件。
在另一实施例中，该第一光学组件位于被检测物与该接收单元之间，该光线入射该被检测物，该被检测物吸收一部分的该光线，并让另一部分的该光线通过，而通过该被检测物的该光线通过该第一光学组件转变为汇聚或准直光线，并到达该接收单元。
在另一实施例中，该光源到该第一光学组件的距离是该第一光学组件到该接收单元的距离的1～5倍。
在另一实施例中，该光学检测装置更包括第二光学组件，该第二光学组件设置于该光源与该被检测物之间，该光线被该第二光学组件转变为汇聚或准直光线，并入射该被检测物，而该光源到该第二光学组件的距离是该第一光学组件到该接收单元的距离的0.1～10倍。
在另一实施例中，该第一光学组件位于该光源与被检测物之间，该光源被该第一光学组件转变为汇聚或准直光线，并入射该被检测物，该被检测物吸收一部分的该光线，并让另一部分的该光线通过，而通过该被检测物的该光线入射该接收单元，该光源到该第一光学组件的距离是该第一光学组件到该接收单元的距离的0.2～5倍。
在另一实施例中，该第一光学组件可以是透镜或凹面镜。
在另一实施例中，该第二光学组件可以是透镜或凹面镜。
在另一实施例中，至少一光圈设于该第二光学组件与被检测物之间，其中该光圏为固定光圈或可调整式的光圈，其中该光源的光线入射至光圈时形成一夹角，而该角度的范围约为1～30度。
在另一实施例中，至少一光圈设于该第二光学组件与该接收单元之间或设于该接收单元的入光表面，且该光圏值可为一固定光圈或可调整的光圈，其中该光源的光线入射至该光圈时形成一夹角，而该角度的范围约为1～30度。
实施本发明的光学检测装置，具有以下有益效果：该光学检测装置包括一利用微机电系统(Micro Electromechanical System，简称MEMS)加工技术所制成的可调式滤光片(Tunable Filter)，该可调式滤光片被包装加入到接收单元，该接收单元能取代已知的分光镜(或光栅)、狭缝与感测组件，不但提高检测信赖度，也大大简化了整体结构。其中，该可调式滤光片也可以用分光器(Beam Spliter)来取代。
附图说明
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：
图1为已知的光学检测装置的光学路径的示意图。
图2为本发明的第一实施例的光学检测装置的示意图。
图3为图2中的接收单元的方块图。
图4为本发明的第二实施例的光学检测装置的示意图。
图5为本发明的第三实施例的光学检测装置的示意图。
图6为本发明的第五实施例的光学检测装置的示意图。
图7为本发明的第六实施例的光学检测装置的示意图。
图8为本发明的第九实施例的光学检测装置的示意图。
图9是三个不同入射角的透光率的曲线图，这三个不同的入射角由三条不同类型的线表示。
具体实施方式
请参阅图2，本发明的第一实施例光学检测装置10包括光源11、第一光学组件13以及接收单元15。其中，光学检测装置10用以侦测被检测物20中至少一目标物的含量。以下详细说明这些组件的组装：
于第一实施例中，光源11可为发光二极管(Light-Emitting Diode，简称LED)，并可用以发出光线(未绘示)，而第一光学组件13用以将发散的光线转变为汇聚/准直光线，并被设置于光源11与接收单元15之间。其中，第一光学组件13可以是双凸透镜、平凸透镜或新月透镜，换句话说，第一光学组件13的面形不受限于图式的示意，重点在于具有聚光或准直光线的功能。
请参阅图3，接收单元15包括可调式滤光镜(Tunable Filter)151以及感测部153，其中，可调式滤光镜151为利用微机电系统(Micro Electromechanical System，简称MEMS)加工技术所制成的法布里-珀罗干涉器(Fabry-Perot Interferometer，简称FPI)，并可用以从入射光线中选取出具有一预设波段的光线，而感测部153为铟鉫砷(InGaAs)探测器。需特别说明的是，由于采用微机电系统(MEMS)加工技术，可调式滤光镜151相较于已知的分光镜在体积上缩小了许多。此外，可调式滤光镜151与感测部153更被封装在一起以形成微型的单一组件，或者两者连接在一起，或者两者彼此相邻以形成微型的单一组件，使得搭载有接收单元15的光学检测装置10可以达到简化结构、微型化与易于携带的效果。于另一实施例中，可调式滤光镜151可以用分光器(Beam Spliter)来取代。
又如图2所示，于第一实施例中，光源11到第一光学组件13的距离D1是第一光学组件13到接收单元15的距离D2的1～5倍，该距离比例是为了较佳的聚光效率，而聚光效率等于光源11到第一光学组件13的第一距离D1与第一光学组件13到接收单元15的第二距离D2之比率，也等于光源11的直径与感测部153的直径之比率,考虑市售的光源面积和感测部面积,故第一距离D1与第二距离D2的距离比为1～5倍，更进一步地说，光源11到第一光学组件13的距离D1与第一光学组件13到接收单元15的距离D2比约为2:1。
操作时，光源11所发出的该光线入射被检测物20，而被检测物20吸收一部分的该光线，并让另一部分的该光线通过第一光学组件13，而通过第一光学组件13的该光线被转变为汇聚/准直光线，最终入射接收单元15。光源11所发出的该光线具有复数个波段，可调式滤光镜151从具有这些波段的该光线中选取出具有该预设波段的该光线，而具有该预设波段的该光线则由感测部153所接收。经过多次选取后，各波段的光线将由可调式滤光镜151选取出，并由感测部153接收。具体而言，该光线通过被检测物20后，各波段的光线会被被检测物20中的该目标物吸收掉不同程度的光能量，因而最终可藉由光谱的透过率分析来判断被检测物20中该目标物的含量。
值得注意的是，由于使用具微机电系统(MEMS)加工技术的接收单元15，光学检测装置10的光学路径相较于已知的光学路径更为简单，减少了操作过程中产生误差的机会。此外，由于第一光学组件13位于被检测物20与接收单元15之间，该光线在进入接收单元15前会先被转变为汇聚/准直光线，使光能量能更为集中，进而使感测部153能接收到强度更高的光线。当第一光学组件13放置在被检测物20与接收单元15之间，接收单元15接收的光量最大，光学检测装置10的结构最紧凑，有利于拿取和摆放被检测物20。简言之，藉由精准的微机电操作与光能量的集中，光学检测装置10的检测信赖度也得以提高。
以操作光学检测装置10来检测尿液中物质(例如葡萄糖、尿蛋白或酮体)的含量为例，当光源11所发出的该光线入射到尿液时，尿液中的特定物质(例如葡萄糖、尿蛋白或酮体)将吸收各波段的光线，使得各波段的光线的光能量产生不同程度的下降，其中，特定物质会对具有一特定波段的光线的光能量造成较大程度的下降，并对具有其它波段的光线的光能量造成较小程度的下降。接收单元15接收通过尿液与第一光学组件13的该光线，最终则藉由光谱的透过率分析来判断尿液中特定物质的含量。其中，葡萄糖对应的特定波段可为1600～1800奈米(nm)，尿蛋白对应的特定波段可为2100～2350奈米(nm)，酮体包括乙酸乙酯、β-羟基丁酸(酯)(β-hydroxybutyrate)和丙酮(acetone/propanone)。当被检测者尿液中葡萄糖、尿蛋白与酮体等物质的含量太高时，代表该被检测者可能拥有糖尿病。
其中，较佳实施中，该光源11可以设置于一反射器(未示出)之焦点，有点类似手电筒的光源会设置在一类似半弧形反射器的焦点上，以令光线可以有准直的效果，可以改善信躁比(S/N)，也可以减小方向角，并且可以抑制光量损失。
请参阅图4，本发明的第二实施例光学检测装置10’包括光源11、第一光学组件13以及接收单元15。与第一实施例不同的是，第一光学组件13是设置于光源11和被检测物20之间。当第一光学组件13放置在光源11和被检测物20之间时，光在进入用于容纳被检测物20的容器(未示出)之前会聚或准直。因此，可以减小容器的尺寸，使得光学检测装置10’的体积可以进一步减小。而且，放置在光源11和被检测物20之间的第一光学组件13可以弥补被检测物20和接收单元15之间缺少光学组件的缺点。光源11到第一光学组件13的距离D1是第一光学组件13到接收单元15的距离D2的0.2～5倍，该距离比例是为了较佳的聚光效率，而聚光效率等于光源11到第一光学组件13的第一距离D1与第一光学组件13到接收单元15的第二距离D2之比率，也等于光源直径与感测部的直径之比率,考虑市售的光源面积和传感器面积,故第一距离D1与第二距离D2的距离比为0.2～5倍，更进一步地说，光源11到第一光学组件13的距离D1与第一光学组件13到接收单元15的距离D2比约为4：3、1：5或1：2。操作时，光源11所发出的光线(未绘示)被第一光学组件13转变为汇聚/准直光线，再入射被检测物20，被检测物20吸收一部分的该光线，并让另一部分的该光线通过，而通过被检测物20的该光线最后入射接收单元15。其余组件的设置与操作与前述第一实施例类似，故不在此赘述。
请参阅图5，本发明的第三实施例光学检测装置10”包括光源11、第一光学组件13’以及接收单元15。与第一实施例不同的是，第三实施例的第一光学组件13’为凹面镜。操作时，光源11所发出的光线(未绘示)入射被检测物20，被检测物20吸收一部分的该光线，并让另一部分的该光线通过，而通过被检测物20的该光线被第一光学组件13’反射而转变为汇聚光线，并入射接收单元15。其余组件的设置、距离比与操作与前述第一实施例类似，故不在此赘述。
于第四实施例中，第一光学组件13’被修改为设置于光源11和被检测物20之间，换句话说，光源11所发出的光线(未绘示)先被第一光学组件13’反射而转变为汇聚光线，并入射被检测物20，被检测物20吸收一部分的该光线，并让另一部分的该光线通过，而通过被检测物20的该光线入射接收单元15。第四实施例与第二实施例的差别在于，第一光学组件13’为凹面镜。其余组件的设置与操作与前述第二或第三实施例类似，其中第四实施例的距离比与前述第二实施例类似，故不在此赘述。
请参阅图6，本发明的一第五实施例光学检测装置10”’包括光源11、第一光学组件13、第二光学组件17以及接收单元15。与第一实施例不同的是，第五实施例更将第二光学组件17设置于光源11与被检测物20之间，且第二光学组件17为双凸透镜、平凸透镜或新月透镜。当光学检测装置10”’设置有第一光学组件13和第二光学组件17时，且第一光学组件13和第二光学组件17设计成接近具有准直镜的效果时，而令光学检测装置10”’的组件的配置可以容许更大误差但却不影响分析结果，例如，被检测物20的摆放位置可以稍微倾斜的摆放，且第一光学组件13和第二光学组件17之间的距离也可以更弹性，且用于容纳被检测物20的容器(未示出)的壁的厚度也是可以相对弹性的。而且，由于光在进入容器之前会聚或准直，所以容器的尺寸可以缩小，从而可以进一步减小光学检测装置10”’的体积。操作时，光源11所发出的光线(未绘示)通过第二光学组件17转变为汇聚/准直光线，并入射被检测物20，被检测物20吸收一部分的该光线，并让另一部分的该光线通过，而通过被检测物20的该光线被第一光学组件13转变为汇聚/准直光线，并入射接收单元15。其中，聚光效率等于光源11到第二光学组件17的第三距离D3与第一光学组件13到接收单元15的第二距离D2之比率，也等于光源直径与感测部的直径之比率,考虑市售的光源面积和传感器面积,故第三距离D3与第二距离D2的距离比为0.1～10倍，该距离比例是为了较佳的聚光效率。其余组件的设置与操作与前述第一实施例类似，故不在此赘述。
请参阅图7，本发明的一第六实施例光学检测装置10””包括光源11、第一光学组件13、第二光学组件17’以及接收单元15。与第五实施例不同的是，第六实施例的第二光学组件17’为凹面镜。操作时，光源11所发出的光线(未绘示)先被第二光学组件17’反射而转变为汇聚光线，并入射被检测物20，被检测物20吸收一部分的该光线，并让另一部分的该光线通过，而通过被检测物20的该光线通过第一光学组件13转变为汇聚/准直光线，并入射接收单元15。其余组件的设置、距离比与操作与前述第五实施例类似，故不在此赘述。
于第七实施例中，第一光学组件(未绘示)为凹面镜，而第二光学组件(未绘示)为双凸透镜、平凸透镜或新月透镜。换句话说，光源(未绘示)所发出的光线(未绘示)通过该第二光学组件转变为汇聚/准直光线，并入射被检测物(未绘示)，该被检测物吸收一部分的该光线，并让另一部分的该光线通过，而通过该被检测物的该光线被该第一光学组件反射而转变为汇聚光线，并入射接收单元(未绘示)。其余组件的设置、距离比与操作与前述第五实施例类似，故不在此赘述。
于第八实施例中，第一光学组件(未绘示)为凹面镜，而第二光学组件(未绘示)也为凹面镜。换句话说，光源(未绘示)所发出的光线(未绘示)先被该第二光学组件反射而转变为汇聚光线，并入射被检测物(未绘示)，该被检测物吸收一部分的该光线，并让另一部分的该光线通过，而通过该被检测物的该光线又被该第一光学组件反射而转变为汇聚光线，并入射接收单元(未绘示)。其余组件的设置、距离比与操作与前述第五实施例类似，故不在此赘述。
参考图8，图8示出了本发明第九实施例的光学检测装置100，并且光学检测装置100从图2的光学检测装置10进行了修改。根据本发明第九实施例的光学检测装置100包括光源11，第一光学组件13，第二光学组件17，接收单元15和光圈21。光圈21被配置为调节允许通过光圈21的光量并且设置在接收单元15的表面上。在操作期间，由光源11发射的第一光束(未示出)被第二光学组件17转换成会聚或准直光并进入被检测物20。被检测物20吸收第一光束的一部分并允许第一光束的其它部分通过。然后，第一光束的其它部分由第一光学组件13转换成会聚或准直光，通过穿过光圈21调节数量并由接收单元15接收。其他组件的布置和操作第九实施例与上述第五实施例的那些类似，因此省略其描述。
在第九实施例中，值得注意的是，光圈21的尺寸是可调的，使得允许通过光圈21的光量可以由光圈21的尺寸确定。光圈21的尺寸越大，由接收单元15接收的光的能量越大。光圈21的尺寸越小，接收单元15接收的光的能量越小。如图8所示，穿过第一光学组件13的第一光束的其它部分以入射角θ入射到光圈21上。由于光圈21的尺寸是可调的，入射角θ也可以由光圈21的尺寸确定。光圈21的尺寸越大，入射角θ越大。光圈21的尺寸越小，入射角θ越小。在这种布置中，入射角θ的范围为1至30度。1～30度为可能的合理范围值，优选为1～15度，但是较佳实施例为2.5～11.5度，而以合理的5％公差范围，较佳实施例范围可以是2.375至12.075度。此外，图9描绘了光谱的光谱分辨率受入射角θ的影响。如图9所示，入射角θ越大(例如θ＝10度)，光谱分辨率越低。入射角θ越小(例如θ＝2.5度)，光谱分辨率越高。总之，光谱的光谱分辨率和光的能量都可以通过光圈21的大小来确定。因此，用户可以调节光谱的光谱分辨率和光的能量，以满足分析光谱透射率的最佳条件。
在第九实施例中，光圈21的尺寸是可调的。然而，应该理解，光圈21的尺寸可以固定以满足特定条件。
在第九实施例中，光圈21设置在接收单元15上(第一位置)。然而，可以理解的是，光圈21可以设置在第一光学组件13和接收单元15之间(第二位置)，被检测物20和第一光学组件13之间(第三位置)，或者第二光学组件17和被检测物20之间(第四位置)(其中在图2的实施例中，该光圈可设于该光源11和被检测物20之间)。其中该光学装置可以设至少一光圈，而为了达到相同的入射角度，设在第一位置(光圈21设置在接收单元15的表面上)，第二位置(光圈21设置在第一光学组件13和接收单元15之间)，第三位置(光圈21设置在被检测物20和第一光学组件13)，第四位置(光圈21设置在第二光学组件17和被检测物20之间)的光圈孔径大小为第三位置>第二位置>第一位置>第四位置)，下表以图8来说明，当光圈分别位于各个位置时，其接收角度而要达到相同接收角度部分，在不同位置的光圈之孔径大小也不同，但基本上都会符合光圈孔径大小为第三位置>第二位置>第一位置>第四位置，其中虽然仅以单一镜片作为光圈的范例说明，但有两组镜片之实施例也是适用的。
表一
Figure BDA0002209515120000101
本发明的光学检测装置10、10’、10”、10”’、10””使用具微机电系统(MEMS)加工技术的接收单元来使量测操作更精准稳定，且结构更简化，并藉由将光学组件设置于光源与接收单元之间来集中光能量，使得检测信赖度得以提高。

Claims (10)

1.一种光学检测装置，其特征在于，包括：
光源，用以发出光线；
接收单元，包括分光部以及感测部，其中，该分光部用以从入射的该光线中分出具有一预设波段的光线，而该感测部用以接收具有该预设波段的该光线，且该分光部与该感测部彼此连接或彼此相邻；以及
第一光学组件，用以将该光线转变为汇聚或准直光线，并设置于该光源与该接收单元之间。
2.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，该分光部是利用微机电系统加工技术所制成的法布里-珀罗干涉器，且该分光部与该感测部形成单一组件。
3.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，该第一光学组件位于被检测物与该接收单元之间，该光线入射该被检测物，该被检测物吸收一部分的该光线，并让另一部分的该光线通过，而通过该被检测物的该光线通过该第一光学组件转变为汇聚或准直光线，并到达该接收单元。
4.如权利要求3所述的光学检测装置，其特征在于，该光源到该第一光学组件的距离是该第一光学组件到该接收单元的距离的1～5倍。
5.如权利要求3所述的光学检测装置，其特征在于，更包括第二光学组件，该第二光学组件设置于该光源与该被检测物之间，该光线被该第二光学组件转变为汇聚或准直光线，并入射该被检测物，而该光源到该第二光学组件的距离是该第一光学组件到该接收单元的距离的0.1～10倍。
6.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，该第一光学组件位于该光源与被检测物之间，该光源被该第一光学组件转变为汇聚或准直光线，并入射该被检测物，该被检测物吸收一部分的该光线，并让另一部分的该光线通过，而通过该被检测物的该光线入射该接收单元，该光源到该第一光学组件的距离是该第一光学组件到该接收单元的距离的0.2～5倍。
7.如权利要求1、3或6所述的光学检测装置，其特征在于，该第一光学组件是透镜或凹面镜。
8.如权利要求5所述的光学检测装置，其特征在于，该第二光学组件是透镜或凹面镜。
9.如权利要求5所述的光学检测装置，其特征在于，至少一光圈设于该第二光学组件与被检测物之间，其中该光圏为固定光圈或可调整式的光圈，其中该光源的光线入射至光圈时形成一夹角，而该角度的范围约为1～30度。
10.如权利要求6所述的光学检测装置，其特征在于，至少一光圈设于该第二光学组件与该接收单元之间或设于该接收单元的入光表面，且该光圏值可为一固定光圈或可调整的光圈，其中该光源的光线入射至该光圈时形成一夹角，而该角度的范围约为1～30度。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114166304A (zh) * 2020-09-11 2022-03-11 云南喜科科技有限公司 一种适用于气溶胶发生制品发烟段装填量定量分析的灯检方法和装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1595105A (zh) * 2004-07-04 2005-03-16 华中科技大学 集成化微型光学分析仪
CN101539457A (zh) * 2009-04-24 2009-09-23 重庆大学 基于mems微镜阵列的微型光谱仪
CN104870977A (zh) * 2012-12-20 2015-08-26 雷迪奥米特医学公司 检测样品中的组分的装置
CN107238570A (zh) * 2017-07-17 2017-10-10 中国科学院上海高等研究院 基于mems微振镜的微型光谱仪、气体传感器及光谱检测方法
US20170299433A1 (en) * 2014-09-23 2017-10-19 Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. Compact, power-efficient stacked broadband optical emitters

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100421615C (zh) * 2002-03-08 2008-10-01 三西斯医学股份有限公司 通过近红外光谱对葡萄糖进行非侵入测量的小型装置
EP2133478A3 (en) * 2008-02-27 2011-10-05 Jsm Healthcare Inc Apparatus for analyzing components of urine by using atr and method thereof
JP5382852B2 (ja) * 2009-02-06 2014-01-08 株式会社オンチップ・バイオテクノロジーズ 使い捨てチップ型フローセルとそれを用いたフローサイトメーター
US10101261B2 (en) * 2010-01-15 2018-10-16 On-Chip Biotechnologies Co., Ltd. Disposable chip-type flow cell and cell sorter using the same
CN202886274U (zh) * 2012-09-14 2013-04-17 江苏惠通集团有限责任公司 基于微机电技术的农产品品质近红外光谱分析仪
US9459201B2 (en) * 2014-09-29 2016-10-04 Zyomed Corp. Systems and methods for noninvasive blood glucose and other analyte detection and measurement using collision computing

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1595105A (zh) * 2004-07-04 2005-03-16 华中科技大学 集成化微型光学分析仪
CN101539457A (zh) * 2009-04-24 2009-09-23 重庆大学 基于mems微镜阵列的微型光谱仪
CN104870977A (zh) * 2012-12-20 2015-08-26 雷迪奥米特医学公司 检测样品中的组分的装置
US20170299433A1 (en) * 2014-09-23 2017-10-19 Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. Compact, power-efficient stacked broadband optical emitters
CN107238570A (zh) * 2017-07-17 2017-10-10 中国科学院上海高等研究院 基于mems微振镜的微型光谱仪、气体传感器及光谱检测方法

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