CN111317443A - 一种组织成分无创检测装置、系统及可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种组织成分无创检测装置、系统及可穿戴设备，该装置包括：光源模块、检测模块和处理模块；检测模块与处理模块通信连接；光源模块用于将各预设波长下的入射光分别发射至被测部位；检测模块用于针对每个预设波长，在各预设位置处，获得从被测部位的表面所出射的光强值，并将各光强值发送至处理模块，每个预设位置距入射光中心以对应的预设距离；处理模块用于根据各预设波长下的各所述光强值，确定待测组织成分的浓度。本发明实施例由于可直接对从被测部位出射的光强值进行处理，因此，降低了光损耗，进而提高了检测效率。由于检测装置的体积的大幅度减小，使得装置容易佩戴与固定在被测部位上，可保证检测条件的稳定性。

Description

一种组织成分无创检测装置、系统及可穿戴设备

技术领域

本发明涉及光谱检测技术领域，尤其涉及小型化可穿戴的一种组织成分无创检测装置、系统及可穿戴设备。

背景技术

人体的体液中包含有多种组织成分，如血糖、脂肪和白细胞等，每种组织成分的浓度需在其对应的浓度范围内，才能保证人体的健康运转。但是，针对某些个体来说，由于其组织成分易出现失衡情况，即组织成分的浓度不在数值范围内，进而导致身体罹患疾病，危害健康甚至生命，因此，针对这类个体，需要对组织成分进行实时检测。

由于光学方法具有快速、无创伤和信息多维化等特点，因此，现有技术通常采用光学方法进行组成成分检测。根据测量原理来分，光学方法主要包括拉曼光谱法、偏振法、光学相干断层成像法、光声光谱法、中红外光谱和近红外光谱法等。

然而，发现现有技术中至少存在如下问题：其一、信噪比低。由于通过被测组织出射的漫散射光自身比较微弱，由待测组织成分的浓度变化引起的漫散射光变化也微弱，并且光的接收效率低，因此，使得接收到的漫散射光信号的信噪比低，这直接影响待测组织成分的检测精度，导致检测精度不高；其二、检测条件变化大。由于被测组织是软组织，因此，检测装置每次放置在被测部位进行测量时，由于检测条件不同，因此，使得由检测条件引起的漫散射光的变化远远大于由待测组织成分的浓度变化引起的漫散射光的变化，上述导致检测精度不高。其中，检测条件可包括入射光的入射位置、入射光的入射角度、接触压力和被测部位的温度等；其三、被测个体自身背景噪声大。被测个体血液中的水、脂肪和蛋白质等在由于被测个体是活体，因此，容易受到生理和心理等自身背景噪声的影响，使得在大的背景噪声干扰下，微弱信号的提取难以实现，上述导致检测精度不高。

发明内容

本发明实施例提供一种组织成分无创检测装置、系统及可穿戴设备，以提高对待测组织成分浓度的检测精度。

第一方面，本发明实施例提供了一种组织成分无创检测装置，该装置包括：光源模块、检测模块和处理模块；所述检测模块与所述处理模块通信连接；

所述光源模块用于将各预设波长下的入射光分别发射至被测部位；

所述检测模块用于针对每个所述预设波长，在各预设位置处，获得从所述被测部位的表面所出射的光强值，并将各所述光强值发送至所述处理模块，每个所述预设位置距入射光中心以对应的预设距离；

所述处理模块用于根据各所述预设波长下的各所述光强值，确定待测组织成分的浓度。

可选的，所述检测模块包括感光单元；

所述感光单元用于获得从所述被测部位的表面所出射的光强值，并将各所述光强值发送至所述处理模块。

可选的，所述感光单元包括至少一个感光面；同一预设距离下的不同所述感光面的阳极电极连接；

针对每个预设距离，设置至少一个所述感光面；

所述检测模块用于在每个预设距离下，基于各感光面所组成的感光区域以获得从所述被测部位的表面所出射的光强值，所述感光区域与所述光强值一一对应。

可选的，所述感光单元还包括公共阴极电极层、InP层和外延层；所述感光面的个数为M个，所述阳极电极的个数为M个，其中，M≥1；

所述公共阴极电极层的中心开设孔；所述InP层生长于所述公共阴极电极层的上表面；所述外延层生长于所述InP层的上表面，所述外延层的中心开设孔，并与所述公共阴极电极层同几何中心设置，所述外延层的上表面刻蚀有M个凹槽；每个所述感光面生长于对应的所述凹槽内；每个阳极电极镀接对应的所述感光面的内侧和/或外侧；所述上表面表示接近所述被测部位的表面；

入射光通过所述公共阴极电极层上开设的孔后传输至所述InP层，所述InP层将所述入射光中的可见光滤除，滤光后的入射光通过所述外延层上开设的孔传输至被测部位，每个所述感光面接收从所述被测部位的表面所出射的光信号，并将所述光信号转换为对应的电信号，每个所述电信号为光强值。

可选的，所述感光单元还包括第一AR膜和第二AR膜；

所述第一AR膜镀接在所述公共阴极电极层的孔内；所述第二AR膜镀接在各所述感光面的上表面；

所述第一AR膜用于增加所述入射光的透过率；

所述第二AR膜用于增加所述光信号的透过率，并保护各所述感光面。

可选的，所述感光面为环状感光面，所述凹槽为环状凹槽。

可选的，每个所述环状感光面的内径大于等于0.5mm且小于等于6mm，每个所述环状感光面的环宽大于等于0.05mm且小于等于0.3mm。

可选的，当M＝4时，沿径向方向由内至外的M个所述环状感光面的内径分别为第一内径、第二内径、第三内径和第四内径；所述第一内径大于等于1.2mm且小于3mm，所述第二内径大于等于3mm且小于3.8mm，所述第三内径大于等于3.8mm且小于4.4mm，所述第四内径大于等于4.4mm且小于等于6mm；或者，

当M＝5时，沿径向方向由内至外的M个所述环状感光面的内径分别为第一内径、第二内径、第三内径、第四内径和第五内径；所述第一内径大于等于1.2mm且小于2mm，所述第二内径大于等于2mm且小于2.8mm，所述第三内径大于等于2.8mm且小于3.6mm，所述第四内径大于等于3.6mm且小于4.2mm，所述第五内径大于等于4.2mm且小于等于6mm。

可选的，每个所述环状感光面的环宽为0.1mm或0.2mm。

可选的，每个所述预设波长的范围为大于等于900nm且小于等于2400nm。

可选的，所述检测模块还包括转接单元；

所述感光单元和所述转接单元上分别开设孔，所述感光单元设置于所述转接单元上，所述感光单元与所述转接单元连接。

可选的，所述光源模块包括光源驱动单元、光源发射单元和聚光单元；

所述光源发射单元设置于所述光源驱动单元上，所述聚光单元通过所述处理模块上开设的孔与所述感光单元的下表面接触；

所述光源发射单元发出各预设波长下的入射光，各所述入射光分别通过所述聚光单元汇聚后照射至被测部位。

可选的，所述光源发射单元包括光源固定套和R个准直光激光器组合部件；所述聚光单元包括R面反射体、空心光导管和原始光导管；

R个所述准直激光器组合部件设置于所述光源固定套上，R个所述准直激光器组合部件包围所述R面反射体，每个所述准直激光器组合部件对应所述R面反射体的一个表面；R个所述准直激光器组合部件和所述R面反射体设置于所述空心光导管的上方；所述原始光导管插入所述空心光导管；

R个所述准直激光器组合部件发出的R束准直入射光通过所述R面反射体反射后汇聚至所述空心光导管的入口，在所述空心光导管内经过多次反射传输至所述原始光导管的入口，在所述原始光导管内经过多次反射后照射至被测部位。

可选的，所述光源发射单元包括R个准直光激光器组合部件，所述聚光单元包括多路光导管复合部件、空心光导管和原始光导管；所述多路光导管复合部件开设有R个沉孔，每个所述沉孔的中心开设导光孔；

每个所述准直激光器组合部件设置于每个所述沉孔中，所述多路光导管复合部件中的R个所述导光孔汇聚于所述空心光导管的入口；所述原始光导管插入所述空心光导管；

R个所述准直激光器组合部件发出的R束准直入射光通过所述多路光导管复合部件汇聚至所述空心光导管的入口，在所述空心光导管内经过多次反射后传输至所述原始光导管的入口，在所述原始光导管内经过多次反射照射至被测部位。

可选的，所述光源发射单元包括光源固定套和R个准直光激光器组合部件，所述聚光单元包括R面反射体、复合抛物面聚光器和原始光导管；

R个所述准直激光器组合部件设置于所述光源固定套上，R个所述准直激光器组合部件包围所述R面反射体，每个所述准直激光器组合部件对应所述R面反射体的一个表面；R个所述准直激光器组合部件和所述R面反射体设置于所述复合抛物面聚光器的上方；所述复合抛物面聚光器的出口与所述原始光导管的入口连接；

R个所述准直激光器组合部件发出的R束准直入射光通过所述R面反射体反射后汇聚至所述复合抛物面聚光器的入口，通过所述复合抛物面聚光器的反射并传输至所述原始光导管的入口，在所述原始光导管内经过多次反射后照射至被测部位。

可选的，所述光源发射单元包括R个准直光激光器组合部件，所述聚光单元包括多路光导管复合部件、复合抛物面聚光器和原始光导管；所述多路光导管复合部件开设有R个沉孔，每个所述沉孔的中心开设导光孔；

每个所述准直激光器组合部件设置于每个所述沉孔中；所述多路光导管复合部件中的R个所述导光孔汇聚至所述复合抛物面聚光器的入口；所述复合抛物面聚光器的出口与所述原始光导管的入口连接；

R个所述准直激光器组合部件发出的R束准直入射光通过所述多路光导管复合部件汇聚至所述复合抛物面聚光器的入口，通过所述复合抛物面聚光器的反射传输至所述原始光导管的入口，在所述原始光导管内经过多次反射照射至被测部位。

可选的，所述光源发射单元包括R个非准直光激光器组合部件，所述聚光单元包括多路光导管复合部件、空心光导管和原始光导管；所述多路光导管复合部件开设有R个沉孔，每个所述沉孔的中心开设导光孔；

每个所述非准直激光器组合部件设置于每个所述沉孔中；所述多路光导管复合部件中的R个所述导光孔汇聚至所述空心光导管的入口；所述原始光导管插入所述空心光导管；

R个所述非准直激光器组合部件发出的R束非准直入射光在所述多路光导管复合部件经过多次反射后汇聚至所述空心光导管的入口，在所述空心光导管中经过多次反射传输至所述原始光导管的入口，在所述原始光导管中经过多次反射后照射至被测部位。

可选的，所述光源发射单元包括R个非准直光激光器组合部件，所述聚光单元包括多路光导管复合部件、复合抛物面聚光器和原始光导管；所述多路光导管复合部件开设有R个沉孔，每个所述沉孔的中心开设导光孔；

每个所述非准直激光器组合部件设置于每个所述沉孔中；所述多路光导管复合部件中的R个所述导光孔汇聚至所述复合抛物面聚光器的入口；所述复合抛物面聚光器的出口与所述原始光导管的入口连接；

R个所述非准直激光器组合部件发出的R束非准直入射光通过所述多路光导管复合部件多次反射后汇聚至所述复合抛物面聚光器的入口，通过所述复合抛物面聚光器的反射并传输至所述原始光导管的入口，在所述原始光导管内经过多次反射照射至被测部位。

可选的，还包括第一套筒；所述第一套筒的内径大于所述感光单元上开孔的直径；

所述第一套筒设置于所述感光单元的上表面；

所述第一套筒用于阻止各所述入射光通过所述被测部位的表面产生的表面反射光进入各所述感光面，以及，阻止各所述入射光通过所述感光单元的开孔产生的衍射光进入各所述感光面。

可选的，所述感光单元还设置有连接一体的第二套筒；所述第二套筒的内径大于所述感光单元上开孔的直径；

所述第二套筒设置于所述感光单元的上表面；

所述第二套筒用于阻止各所述入射光通过被测部位的表面产生的表面反射光进入各所述感光面，以及，阻止各所述入射光通过所述感光单元的开孔产生的衍射光进入各所述感光面。

可选的，还包括第三套筒；

所述第三套筒通过所述感光单元上开设的孔，并超出所述感光单元的上表面；

所述第三套筒用于阻止各所述入射光通过所述被测部位的表面产生的表面反射光进入各所述感光面，以及，阻止各所述入射光通过所述感光单元的开孔产生的衍射光进入各所述感光面。

可选的，所述第三套筒为所述原始光导管。

可选的，还包括外壳；所述光源模块、所述检测模块和所述处理模块设置于所述外壳的内部；所述外壳的上表面高于所述检测模块的上表面。

可选的，还包括保护部件；所述保护部件设置于所述外壳的上表面的开孔处，并且所述保护部件的上表面低于所述外壳的上表面，所述保护部件上开设孔，并与所述外壳同几何中心设置；所述保护部件的透光率大于等于透光率阈值；

所述保护部件用于保护所述检测模块，以及，当所述组织成分无创检测装置佩戴至被测部位时，确保所述被测部位的皮肤状态保持自然状态，实现非接触检测。

可选的，还包括接触部件；所述接触部件设置于所述外壳的上表面，所述接触部件的材料的导热系数在空气导热系数范围内；

所述接触部件用于当所述组织成分无创检测装置佩戴至被测部位时，确保所述被测部位的皮肤状态保持自然状态，实现非接触检测，以及，通过所述接触部件的材料的导热系数在空气导热系数范围内，以减少当佩戴所述组织成分无创检测装置时与所述被测部位之间热传导达到热平衡状态所消耗的时间。

可选的，所述外壳的上表面镀有隔热材料，所述隔热材料的导热系数在空气导热系数范围内；

所述隔热材料用于当所述组织成分无创检测装置佩戴至被测部位实现非接触检测，以及，通过所述隔热材料的导热系数在空气导热系数范围内，以减少当佩戴所述组织成分无创检测装置时与所述被测部位之间热传导达到热平衡状态所消耗的时间。

可选的，还包括电源；所述外壳包括后盖；

所述电源设置于所述后盖或所述光源驱动单元上；所述电源分别与所述光源模块、所述检测模块和所述处理模块连接；

所述电源用于为所述组织成分无创检测装置供电。

可选的，还包括电源接口；所述电源接口通过电源线与外设电源连接；

所述外设电源用于通过所述电源线向所述组织成分无创检测装置供电。

第二方面，本发明实施例还提供了一种可穿戴设备，该设备包括：本体和本发明实施例第一方面所述的组织成分无创检测装置；所述组织成分无创检测装置设置于所述本体上；所述组织成分无创检测装置包括光源模块、检测模块和处理模块；所述检测模块和所述处理模块通信连接；

所述可穿戴设备佩戴于被测部位；

所述光源模块用于将各预设波长下的入射光分别发射至所述被测部位；

所述检测模块用于针对每个所述预设波长，在各预设位置处，获得从所述被测部位的表面所出射的光强值，并将各所述光强值发送至所述处理模块，每个所述预设位置距入射光中心以对应的预设距离，所述预设距离的个数为至少一个；

所述处理模块用于根据各所述预设波长下的各所述光强值，确定待测组织成分的浓度。

第三方面，本发明实施例还提供了一种组织成分无创检测系统，该系统包括：本发明实施例第二方面所述的可穿戴设备和终端；所述可穿戴设备包括本体和组织成分无创检测装置，所述组织成分无创检测装置设置于所述本体上；所述处理模块分别与所述检测模块和所述终端通信连接；

所述可穿戴设备佩戴于被测部位；

所述检测模块用于针对每个所述预设波长，在各预设位置处，获得从所述被测部位的表面所出射的光强值，并将各所述光强值发送至所述处理模块，每个所述预设位置距入射光中心以对应的预设距离；

所述处理模块用于对各所述预设波长下的各所述光强值进行处理，得到处理后的各所述预设波长下的各所述光强值，并将处理后的各所述预设波长下的各所述光强值发送至所述终端；

所述终端用于根据处理后的各所述预设波长下的各所述光强值，确定待测组织成分的浓度。

可选的，所述处理模块包括无线单元；所述无线单元分别所述处理模块和所述终端通信连接；

所述处理模块通过所述无线单元将处理后的各所述预设波长下的各所述光强值发送至所述终端。

可选的，所述处理模块还包括微处理器、转换放大单元和模数转换单元；

所述微处理器与所述光源模块连接，所述转换放大单元分别与所述检测模块和所述模数转换单元连接，所述模数转换单元还与所述无线单元连接；

所述微处理器用于控制光源发射单元的工作状态；

所述转换放大单元用于对各所述预设波长下的各所述光强值进行电流电压转换并放大，得到光强变换值，并将各所述预设波长下的各所述光强变换值发送至所述模数转换单元；

所述模数转换单元用于对各所述预设波长下的各所述光强变换值进行模数转换，得到处理后的各所述预设波长下的各所述光强值，并通过所述无线单元将处理后的各所述预设波长下的各所述光强值发送至所述终端。

本发明实施例，由于可实现大范围的光强值接收，因此，提高了光的接收效率，进而提高了对待测组织成分的检测精度。由于检测模块可以直接对从被测部位出射的光强值进行处理，因此，降低了光损耗，进而提高了检测效率。由于检测装置的体积的大幅度减小，使得检测装置容易佩戴与固定在被测部位上，可保证检测条件的稳定性，相应的，提高了检测条件的稳定性，此外，也实现了便携检测。在此基础上，由于不同光强值可进行差分运算，能够消除共模干扰信息，因此，也提高了对待测组织成分的检测精度。

附图说明

图1是本发明实施例中的一种组织成分无创检测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中的一种组织成分无创检测系统的结构示意图；

图3是本发明实施例中的一种感光单元的结构示意图；

图4是本发明实施例中的一种同质散射光的出射区域的示意图；

图5是本发明实施例中的一种感光面的分布示意图；

图6是本发明实施例中的另一种感光面的分布示意图；

图7是本发明实施例中的一种感光区域中阳极电极连接的示意图；

图8是本发明实施例中的一种感光单元的俯视结构示意图；

图9是本发明实施例中的一种光源模块的结构示意图；

图10是本发明实施例中的一种准直光激光器组合部件的结构示意图；

图11是本发明实施例中的一种准直入射光的传输轨迹的示意图；

图12是本发明实施例中的另一种光源模块的结构示意图；

图13是本发明实施例中的另一种准直入射光的传输轨迹的示意图；

图14是本发明实施例中的再一种光源模块的结构示意图；

图15是本发明实施例中的又一种光源模块的结构示意图；

图16是本发明实施例中的又一种光源模块的结构示意图；

图17是本发明实施例中的再一种准直入射光的传输轨迹的示意图；

图18是本发明实施例中的又一种光源模块的结构示意图；

图19是本发明实施例中的一种第一套筒的结构示意图；

图20是本发明实施例中的一种入射光传输的示意图；

图21是本发明实施例中的一种第二套筒的结构示意图；

图22是本发明实施例中的一种第三套筒的结构示意图；

图23是本发明实施例中的一种接触部件的结构示意图；

图24是本发明实施例中的一种可穿戴设备的结构示意图；

图25是本发明实施例中的一种佩戴可穿戴设备的结构示意图；

图26是本发明实施例中的一种组织成分无创检测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定，实施例中记载的各个特征可进行组合，形成多个可选方案。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

为了提高检测精度，可从如下三个方面进行改进：其一、提高光的接收效率；其二、稳定检测条件；其三、消除共模干扰信息。其中，针对第一方面，可通过最大程度地提高接收同质散射光的效率来实现。同质散射光为具有基本相同传输路径的漫散射光。针对第二方面，可通过组织成分无创检测装置的体积小和轻量化来实现。针对第三方面，可采用差分处理，可结合浮动基准理论来实现。为了更好的理解本发明实施例所提供的技术方案，下面首先对涉及的部分概念进行说明。

图1为本发明实施例提供的一种组织成分无创检测装置的结构示意图，本实施例可适用于提高待测组织成分浓度的检测精度的情况。如图1所示，该组织成分无创检测装置1可包括：光源模块10、检测模块11和处理模块12。检测模块11可与处理模块12通信连接。下面结合附图对其结构和工作原理进行说明。

光源模块10可用于将各预设波长下的入射光分别发射至被测部位。

检测模块11可用于针对每个预设波长，在各预设位置处，获得从被测部位的表面所出射的光强值，并将各光强值发送至处理模块，每个预设位置距入射光中心以对应的预设距离，预设距离的个数可为至少一个。

处理模块12可用于根据各预设波长下的各光强值，确定待测组织成分的浓度。

在本发明的实施例中，光源模块10可将各预设波长下的入射分别光发射至被测部位。被测部位可包括手掌、手臂和耳垂等部位。每个预设波长的范围可为大于等于900nm且小于等于2400nm。预设波长的个数可为至少一个。入射光可为准直光，也可为非准直光。

针对每个预设波长，在各预设位置处，检测模块11可获得从被测部位的表面所出射的光强值，并将各光强值发送至处理模块12。此外，由于检测模块11可以直接获得从被测部位出射的光强值，因此，降低了光损耗，进而提高了检测效率。

处理模块12可根据各预设波长下的各光强值，确定待测组织成分的浓度。针对每个预设波长，在每个预设距离下，基于各感光面所组成的感光区域以获得从被测部位的表面所出射的光强值，感光区域与光强值一一对应，预设距离的个数为至少一个。基于此，可得到与每个预设波长对应的光强值。

在获得各预设波长下的光强值后，可根据各预设波长下的各光强值，确定待测组织成分的浓度。基于光强值的个数的不同，可分如下方式：方式一、如果各预设波长下的光强值的个数为一个，则可说明各感光面对应同一预设距离，该种情况下，可直接根据各预设波长下的光强原始值，确定待测组织成分的浓度。具体的：可将各预设波长下的一个光强值输入预先训练生成的组织成分预测模型中，得到预测结果，该预测结果即是待测组织成分的浓度。方式二、如果各预设波长下的光强值的个数为至少两个，则可说明各预设距离对应不同预设距离，在该种情况下，可采用差分运算，确定待测组织成分的浓度。即针对每个预设波长，可从该预设波长下的各光强值中，确定两个光强值，将这两个光强值进行差分运算，得到该预设波长下的差分光强值。根据各预设波长下的差分光强值，确定待测组织成分的浓度。具体的：可将各预设波长下的差分光强值输入预先训练生成的组织成分预测模型中，得到预测结果，该预测结果即是待测组织成分的浓度。具体计算过程详见公开号为CN1699973A的专利文件，在此不再具体赘述。

上述差分运算可消除共模干扰信息对检测结果的影响，提高检测精度，原因在于：入射光传输至被测部位的表面后，部分入射光将进入被测部位的内部，在传输过程中与组织发生吸收作用和散射作用，再从被测部位的表面以漫散射光形式出射。由于光在组织中的传输路径不同，因此，漫散射光将在被测部位的表面距与入射光中心为不同距离处出射，并且所携带的有效信息不同，但所携带的共模干扰信息基本相同，有效信息即为检测过程中对待测组织成分的响应。由于在被测部位的表面距与入射光中心的不同距离处所出射的漫散射光携带的有效信息不同，但携带的共模干扰信息基于相同，因此，为了提高检测精度，消除共模干扰信息的影响，可根据获得的两个光强原始值，确定待测组织成分的浓度。两个光强原始值对应的预设距离不同。可以理解到，为了实现上述，需设置至少两个预设距离，以便可根据获取到的两个预设距离处的光强值，确定待测组织成分的浓度。

本实施的技术方案，由于可实现大范围的光强值接收，因此，提高了光的接收效率，进而提高了对待测组织成分的检测精度。由于检测模块可以直接对从被测部位出射的光强值进行处理，因此，降低了光损耗，进而提高了检测效率。由于检测装置的体积的大幅度减小，使得检测装置容易佩戴与固定在被测部位上，可保证检测条件的稳定性，相应的，提高了检测条件的稳定性，此外，也实现了便携检测。在此基础上，由于不同光强值可进行差分运算，能够消除共模干扰信息，因此，也提高了对待测组织成分的检测精度。

可选的，如图2所示，在上述技术方案的基础上，检测模块11可包括感光单元111。

感光单元111可用于获得从被测部位的表面所出射的光强值，并将光强值发送至处理模块12。

在本发明的实施例中，针对每个预设波长，在各预设位置处，感光单元111可接收从被测部位的表面出射的各光信号，并将各光信号转换为对应的电信号，每个电信号即为光强值。

可选的，如图3所示，在上述技术方案的基础上，感光单元111可包括至少一个感光面1113。同一预设距离下的不同感光面1113的阳极电极1114连接。

针对每个预设距离，设置至少一个感光面1113。

检测模块11可用于在每个预设距离下，基于各感光面1113所组成的感光区域以获得从被测部位的表面所出射的光强值，感光区域与光强值一一对应，预设距离的个数可为至少一个。

在本发明的实施例中，由于光的接收效率低是导致信号的信噪比低而使得检测精度无法达到临床精度要求的原因之一，因此，为了进一步提高检测精度，可通过提高光的接收效率的方式实现。而为了提高光的接收效率，便需要对感光面的设置方式进行相应设计，设计思路如下：入射光传输至被测部位的表面后，部分入射光将进入被测部位的内部，在传输过程中与组织发生吸收作用和散射作用，再从被测部位的表面以漫散射光形式出射。由于光在组织中的传输路径不同，因此，漫散射光将在被测部位的表面距与入射光中心为不同距离的位置处出射，并且所携带的有效信息不同，但所携带的共模干扰信息基本相同，有效信息即为检测过程中对待测组织成分的响应。由于同质散射光具有基本相同的传输路径，因此，同质散射光所携带的信息基本相同。如果可提高同质散射光的接收效率，则可实现提高光的接收效率。即可通过提高同质散射光的接收效率的方式，提高光的接收效率。

由于同质散射光具有基本相同的传输路径，因此，同质散射光在被测部位表面的出射位置，将形成以入射光中心为原点，以出射位置与入射光中心之间连线的距离为半径的圆环，即同质散射光的出射区域为环状。具体可参见图4，如图4所示，给出了一种同质散射光的出射区域的示意图。基于上述，如果可尽可能的获得从上述出射区域内所出射的光强值，则可实现提高同质散射光的接收效率，进而提高光的接收效率，从而提高检测精度。可以理解到，同质散射光的出射位置距入射光中心的距离基本相同，但方向各异。基于此，针对每个预设波长，可预先设置预设距离和感光面。

为了尽可能提高同质散射光的接收效率，针对每个预设波长，在每个预设距离处，可设置至少一个感光面。全部感光面可组成一个感光区域。基于该感光区域以获得从被测部位的表面所出射的光强值，即由至少一个感光面从被测部位的表面所出射的光形成的一个光强值。感光区域与光强值一一对应，即每个感光区域对应一个光强值。基于此，可获得该预设波长下与各预设距离对应的各光强值，预设距离的个数可为至少一个。

需要说明的是，针对每个预设距离来说，其所对应的感光面的个数可根据实际情况进行设定，在此不作限定。不同预设距离所对应的感光面的个数可相同，也可不同，可根据实际情况进行设定，在此不作限定。如图5和图6所示，图5给出了一种感光面的分布示意图。图6给出了另一种感光面的分布示意图。图5中为不同预设距离所对应的感光面的个数相同。图6为不同预设距离所对应的感光面的个数不同。

另需要说明的是，针对每个预设距离来说，与其对应的感光区域可为由至少一个感光面组成。感光面可以是离散的圆面或多边形面，也可以是离散的扇环，还可以是完整的环面。其中，圆面的面积和多边形面的面积尽可能小，具体可参见图5和图6。图5和图6感光面为离散的方形面。

还需要说明的是，针对每个预设距离，各感光面分布可形成以入射光中心为中心的对称分布，也可形成以入射光中心为中心的非对称分布，上述可根据实际情况进行设定，在此不作具体限定。如图5和图6所示，图5为对称分布。图6为非对称分布。

还需要说明的是，每个感光区域所对应的一个光强值可通过将各感光面的阳极电极连接，从而输出一个信号实现。具体可参见图7。图7给出了一种感光区域中阳极电极连接的示意图。

还需要说明的是，如果预设距离的个数为一个，则在上述情况下，将无法采用差分运算处理光强值，以确定待测组织成分的浓度。但由于采用上述检测方式本身已经极大提高了光的接收效率，进而提高了信号的信噪比，因此，即使不采用差分运算，由于信噪比的提高，也提高了检测精度。如果预设距离的个数为两个或两个以上，则在上述情况下，在获得各光强值后，可采用差分运算，确定待测组织成分的浓度。相比于预设距离的个数为一个，由于差分运算可消除共模干扰信息，因此，可进一步提高检测精度。当然如果预设距离的个数为两个，则也可不采用差分运算。

上述通过采用感光区域检测，每个感光区域由具有相同预设距离的各感光面组成，以获得从被测部位的表面所出射的光强值，可提高同质散射光的接收效率。

可选的，如图3所示，在上述技术方案的基础上，感光单元111还可包括公共阴极电极层1110、InP层1111和外延层1112。感光面1113的个数可为M个，阳极电极1114的个数可为M个，M≥1。

公共阴极电极层1110的中心可开设孔。InP层1111可生长于公共阴极电极层1110的上表面。外延层1112可生长于InP层1111的上表面，外延层1112的中心可开设孔，并与公共阴极电极层1110同几何中心设置，外延层1112的上表面可刻蚀有M个凹槽。每个感光面1113可生长于对应的凹槽内。每个阳极电极1114可镀接对应的感光面1113的内侧和/或外侧。

入射光可通过公共阴极电极层1110上开设的孔后传输至InP层1111，InP层1111将入射光中的可见光滤除，滤光后的入射光通过外延层1112上开设的孔传输至被测部位，每个感光面1113接收从被测部位的表面所出射的光信号，并将光信号转换为对应的电信号，每个电信号为光强值。

在本发明的实施例中，感光面1113可为环状感光面11130或非环状感光面11131。相应的，凹槽可为环状凹槽或非环状凹槽。通常针对每个感光面1113，其内侧和外侧均有对应的阳极电极1114。

可选的，如图3所示，在上述技术方案的基础上，感光单元111还可包括第一AR膜1115和第二AR膜1116。

第一AR膜1115可镀接在公共阴极电极层1110的孔内。第二AR膜1116可镀接在各感光面1113的上表面。

第一AR膜1115可用于增加入射光的透过率。

第二AR膜1116可用于增加光信号的透过率，并保护各感光面1113。

在本发明的实施例中，第二AR膜1116可增加入射光从被测部位的表面所出射的光信号的透过率。

可选的，如图8所示，在上述技术方案的基础上，感光面1113可为环状感光面11130，凹槽为环状凹槽。

在本发明的实施例中，外延层1112的上表面可刻蚀有M个环状凹槽。每个环状感光面11130可生长于对应的环状凹槽内。每个环状阳极电极11140可镀接对应的环状感光面11130的内侧和/或外侧。上表面可表示接近被测部位的表面。

根据上文所述可知，由于同质散射光所形成的出射区域为环状区域，因此，为了提高同质散射光的接收效率，可通过环状感光面11130检测来实现。每个环状感光面11130可获得对应区域所出射的光强值。每个环状感光面11130可对应一个源-探距离。由于环状感光面11130可沿360°范围接收同质散射光的光强值，因此，可实现最大程度地接收同质散射光，进而提高了同质散射光的接收效率。由于同质散射光的接收效率的提高，因此，也提高了检测精度。

需要说明的是，环状感光面11130的个数以及环状感光面11130的尺寸可根据实际情况进行设定，在此不作具体限定。这里所述的根据实际情况进行设定可理解为根据波长特性、光学参数和皮肤结构参数进行设定。这是由于上述将影响入射光在组织中的传输路径。

还需要说明的是，如果M＝1，即通过一个环状感光面11130的检测，来获得从被测部位的表面所出射的光强值，则在上述情况下，将无法采用差分运算处理光强值，以确定待测组织成分的浓度。但由于环状检测本身已经极大提高了光的接收效率，进而提高了信号的信噪比，因此，即使不采用差分运算，由于信噪比的提高，也提高了检测精度。如果M≥2，即通过至少两个环状感光面11130的检测，以获得从被测部位的表面所出射的光强值，则在上述情况下则在获得各光强值后，可采用差分运算，确定待测组织成分的浓度。相比于M＝1，由于差分运算可消除共模干扰信息，因此，可进一步提高检测精度。当然如果M≥2，则也可不采用差分运算。

可选的，在上述技术方案的基础上，每个环状感光面11130的内径可大于等于0.5mm且小于等于6mm，每个环状感光面11130的环宽可大于等于0.05mm且小于等于0.3mm。

在本发明的实施例中，内径指的是直径。M个环状感光面可同几何中心设置，不同环状感光面的内径距中心的距离不同。不同环状感光面的环宽可相同，也可不同，可根据实际情况进行设定，在此不作限定。每个环状感光面的内径和环宽所属的范围，可由针对不同预设波长和不同被测个体进行的实验所得的实验结果确定。沿径向方向，由内至外的M个环状感光面的内径可分别称为第一内径、第二内径、……、第M-1内径和第M内径。预设波长的范围可大于等于900nm且小于等于2400nm。

可选的，如果M＝1，则如果第一内径为0.5mm，环状感光面的环宽为0.05mm，预设波长为900nm，则在该种情况下，通过该环状感光面检测，获得的从被测部位的表面所出射的光强值为0.136V。如果第一内径为3mm，环状感光面的环宽为0.05mm，预设波长为900nm，则在该种情况下，通过该环状感光面检测，获得的从被测部位的表面所出射的光强值为0.654V。如果第一内径为1.5mm，环状感光面的环宽为0.05mm，预设波长为900nm，则在该种情况下，通过该环状感光面检测，获得的从被测部位的表面所出射的光强值为0.401V。如果第一内径为0.5mm，环状感光面的环宽为0.3mm，预设波长为900nm，则在该种情况下，通过该环状感光面检测，获得的从被测部位的表面所出射的光强值为1.168V。如果第一内径为0.5mm，环状感光面的环宽为0.2mm，预设波长为900nm，则在该种情况下，通过该环状感光面检测，获得的从被测部位的表面所出射的光强值为0.702V。如果第一内径为3mm，环状感光面的环宽为0.05mm，预设波长为2400nm，则在该种情况下，通过该环状感光面检测，获得的从被测部位的表面所出射的光强值为2.678V。如果第一内径为3mm，环状感光面的环宽为0.05mm，预设波长为1400nm，则在该种情况下，通过该环状感光面检测，获得的从被测部位的表面所出射的光强值为0.571V。

可选的，如果M＝4，第一内径可大于等于1.2mm且小于3mm，第二内径可大于等于3mm且小于3.8mm，第三内径可大于等于3.8mm且小于4.4mm，第四内径可大于等于4.4mm且小于等于6mm，则如果第一内径为1.2mm，第二内径为3mm，第三内径为3.8mm，第四内径为4.4mm，预设波长为900nm，每个环状感光面的环宽为0.05mm，则在该种情况下，通过该环状感光面检测，获得的从被测部位的表面所出射的光强值分别为0.316V、0.632V、0.611V和0.508V。

如果第一内径为2mm，第二内径为3mm，第三内径为3.8mm，第四内径为4.4mm，预设波长为900nm，每个环状感光面的环宽为0.05mm，则在该种情况下，通过该环状感光面检测，获得的从被测部位的表面所出射的光强值分别为0.496V、0.632V、0.611V和0.508V。

如果第一内径为2mm，第二内径为3.6mm，第三内径为3.8mm，第四内径为4.4mm，预设波长为900nm，每个环状感光面的环宽为0.05mm，则在该种情况下，通过该环状感光面检测，获得的从被测部位的表面所出射的光强值分别为0.496V、0.639V、0.611V和0.508V。

如果第一内径为2mm，第二内径为3.6mm，第三内径为4mm，第四内径为4.4mm，预设波长为900nm，每个环状感光面的环宽为0.05mm，则在该种情况下，通过该环状感光面检测，获得的从被测部位的表面所出射的光强值分别为0.496V、0.639V、0.596V和0.508V。

如果第一内径为2mm，第二内径为3.6mm，第三内径为3.8mm，第四内径为6mm，预设波长为900nm，每个环状感光面的环宽为0.05mm，则在该种情况下，通过该环状感光面检测，获得的从被测部位的表面所出射的光强值分别为0.496V、0.639V、0.611V和0.265V。

如果第一内径为2mm，第二内径为3.6mm，第三内径为3.8mm，第四内径为5mm，预设波长为900nm，每个环状感光面的环宽为0.05mm，则在该种情况下，通过该环状感光面检测，获得的从被测部位的表面所出射的光强值分别为0.496V、0.639V、0.611V和0.312V。

如果第一内径为2mm，第二内径为3.6mm，第三内径为3.8mm，第四内径为4.4mm，预设波长为2400nm，每个环状感光面的环宽为0.05mm，则在该种情况下，通过该环状感光面检测，获得的从被测部位的表面所出射的光强值分别为2.085V、2.006V、2.331和V1.518V。

如果第一内径为2mm，第二内径为3.6mm，第三内径为3.8mm，第四内径为4.4mm，预设波长为1400nm，每个环状感光面的环宽为0.05mm，则在该种情况下，通过该环状感光面检测，获得的从被测部位的表面所出射的光强值为0.449V、0.574V、0.561V和0.467V。

如果第一内径为2mm，第二内径为3.6mm，第三内径为3.8mm，第四内径为4.4mm，预设波长为1400nm，每个环状感光面的环宽为0.3mm，则在该种情况下，通过该环状感光面检测，获得的从被测部位的表面所出射的光强值分别为2.941V、3.335V、3.189V和2.415V。

如果第一内径为2mm，第二内径为3.6mm，第三内径为3.8mm，第四内径为4.4mm，预设波长为900nm，每个环状感光面的环宽为0.2mm，则在该种情况下，通过该环状感光面检测，获得的从被测部位的表面所出射的光强值分别为2.012V、2.325V、2.301V和0.168V。

需要说明的是，本领域技术人员可延续上述同样的思路，设置其它个数的环状感光面，以及，设置每个环状感光面的尺寸。在此不再具体赘述。并且，可根据实际情况选择所使用的环状感光面，即虽然设置了M个环状感光面，但实际可能仅采用其中H个环状感光面获得的光强值参与确定待测组织成分的浓度，0＜H≤M。

可选的，在上述技术方案的基础上，当M＝4时，沿径向方向由内至外的M个环状感光面11130的内径可分别为第一内径、第二内径、第三内径和第四内径。第一内径可大于等于1.2mm且小于3mm，第二内径可大于等于3mm且小于3.8mm，第三内径可大于等于3.8mm且小于4.4mm，第四内径可大于等于4.4mm且小于等于6mm。或者，

当M＝5时，沿径向方向由内至外的M个环状感光面11130的内径可分别为第一内径、第二内径、第三内径、第四内径和第五内径。第一内径可大于等于1.2mm且小于2mm，第二内径可大于等于2mm且小于2.8mm，第三内径可大于等于2.8mm且小于3.6mm，第四内径可大于等于3.6mm且小于4.2mm，第五内径可大于等于4.2mm且小于等于6mm。

可选的，在上述技术方案的基础上，每个环状感光面11130的环宽可为0.1mm或0.2mm。

在本发明的实施例中，不同环状感光面的环宽可相同，也可不同，可根据实际情况进行设定，在此不作具体限定。示例性的，如M＝3，内径为第一内径的环状感光面的环宽为0.1mm，内径为第二内径的环状感光面的环宽为0.2mm。内径为第三内径的环状感光面的环宽为0.1mm。

可选的，在上述技术方案的基础上，每个预设波长的范围可为大于等于900nm且小于等于2400nm。

在本发明的实施例中，在本发明的实施例中，预设波长的范围可基本实现覆盖近红外波段。预设波长具体选择哪个波长，可根据待测组织成分的光谱特征、干扰成分的光谱特征及被测个体确定。

可选的，如图2所示，在上述技术方案的基础上，检测模块11还可包括转接单元112。

感光单元111和转接单元112上可分别开设孔，感光单元111可设置于转接单元112上，感光单元111可与转接单元112连接。

可选的，如图2所示，在上述技术方案的基础上，光源模块10可包括光源驱动单元100、光源发射单元101和聚光单元102。

光源发射单元101可设置于光源驱动单元100上，聚光单元102可通过处理模块12上开设的孔与感光单元111的下表面接触。

光源发射单元101发出各预设波长下的入射光，各入射光可分别通过聚光单元102汇聚后照射至被测部位。

在本发明的实施例中，处理模块12上可开设孔。感光单元111上开孔的直径、转接单元112上开孔的直径和处理模块12上开孔的直径依次增大。光源发射单元101可用于发射各预设波长下的入射光，聚光单元102可用于对各预设波长下的入射光汇聚后照射至被测部位。

可选的，如图9所示，在上述技术方案的基础上，光源发射单元101可包括光源固定套1010和R个准直光激光器组合部件1011。聚光单元102可包括R面反射体1020、空心光导管1021和原始光导管1022。

R个准直激光器组合部件1011可设置于光源固定套1010上，R个准直激光器组合部件1011可包围R面反射体1020，每个准直激光器组合部件1011可对应R面反射体1020的一个表面。R个准直激光器组合部件1011和R面反射体1020可设置于空心光导管1021的上方。原始光导管1022可插入空心光导管1021。

R个准直激光器组合部件1011可发出的R束准直入射光通过R面反射体1020反射后汇聚至空心光导管1021的入口，在空心光导管1021内经过多次反射传输至原始光导管1022的入口，在原始光导管1022内经过多次反射后照射至被测部位。

在本发明的实施例中，如果光源发射单元101发出的入射光为准直入射光，则光源发射单元101可包括光源固定套1010和R个准直光激光器组合部件1011。如图10所示，给出了一种准直光激光器组合部件的结构示意图。每个准直光激光器组合部件1010可包括激光器10100和准直透镜10101。如图11所示，给出了一种准直入射光的传输轨迹的示意图。可选的，R＝6。

可选的，如图12所示，在上述技术方案的基础上，光源发射单元101可包括光源R个准直光激光器组合部件1011，聚光单元102可包括多路光导管复合部件1023、空心光导管1021和原始光导管1022。多路光导管复合部件1023可开设有R个沉孔，每个沉孔的中心可开设导光孔。

每个准直激光器组合部件1011可设置于每个沉孔中，多路光导管复合部件1023中的R个导光孔汇聚于空心光导管1021的入口。原始光导管1022可插入空心光导管1021。

R个准直激光器组合部件1011发出的R束准直入射光可通过多路光导管复合部件1023汇聚至空心光导管1021的入口，在空心光导管1021内经过多次反射后传输至原始光导管1022的入口，在原始光导管1022内经过多次反射照射至被测部位。

在本发明的实施例中，与上文不同的是，将聚光单元101中所包括的R面反射体1020替换成了多路光导管复合部件1023，其余聚光单元102的组成与上文相同。相应的，光源发射单元101可包括R个准直激光器组合部件1011。需要说明的是，由于导光孔的表面需要光滑，因此，可对其进行抛光或者镀膜。如图13所示，给出了另一种准直入射光的传输轨迹的示意图。

可选的，如图14所示，在上述技术方案的基础上，光源发射单元101可包括光源固定套1010和R个准直光激光器组合部件1011，聚光单元102可包括R面反射体1020、复合抛物面聚光器1024和原始光导管1022。

R个准直激光器组合部件1011可设置于光源固定套1010上，R个准直激光器组合部件1011可包围R面反射体1020，每个准直激光器组合部件1011对应R面反射体的一个表面。R个准直激光器组合部件1011和R面反射体1020可设置于复合抛物面聚光器1024的上方。复合抛物面聚光器1024的出口与原始光导管1022的入口连接。

R个准直激光器组合部件1011发出的R束准直入射光可通过R面反射体1020反射后汇聚至复合抛物面聚光器1024的入口，通过复合抛物面聚光器1024的反射并传输至原始光导管1022的入口，在原始光导管1022内经过多次反射后照射至被测部位。

在本发明的实施例中，与上文不同的是，将聚光单元102中所包括的多路光导管复合部件1023替换成了R面反射体1020，将空心光导管1021替换成了复合抛物面聚光器1024，其余聚光单元102的组成与上文相同。相应的，光源发射单元101可包括光源固定套1010和R个准直激光器组合部件1011。

可选的，如图15所示，在上述技术方案的基础上，光源发射单元101可包括R个准直光激光器组合部件1011，聚光单元102可包括多路光导管复合部件1023、复合抛物面聚光器1024和原始光导管1022。多路光导管复合部件1023可开设有R个沉孔，每个沉孔的中心可开设导光孔。

每个准直激光器组合部件1011可设置于每个沉孔中。多路光导管复合部件1023中的R个导光孔汇聚至复合抛物面聚光器1024的入口。复合抛物面聚光器1024的出口可与原始光导管1022的入口连接。

R个准直激光器组合部件1011发出的R束准直入射光可通过多路光导管复合部件1023汇聚至复合抛物面聚光器1024的入口，通过复合抛物面聚光器1024的反射传输至原始光导管1022的入口，在原始光导管1022内经过多次反射照射至被测部位。

在本发明的实施例中，与上文所不同的是，将聚光单元102中所包括的R面反射体1020替换成了多路光导管复合部件1023，其余聚光单元102的组成与上文相同。相应的，光源发射单元101可包括R个准直激光器组合部件1011。

需要说明的是，光源发射单元101发出的入射光为准直入射光。上述准直入射光的形成是由于准直透镜10111的存在。上述准直透镜10111的存在会导致光源发射单元101的体积变大，进而会使得组织成分无创检测装置1的体积变大。但由于是准直入射光，因此，在光的传输过程中，可减少光损耗。

可选的，如图16所示，在上述技术方案的基础上，光源发射单元101可包括R个非准直光激光器组合部件1012，聚光单元102可包括多路光导管复合部件1023、空心光导管1021和原始光导管1022。多路光导管复合部件1023可开设有R个沉孔，每个沉孔的中心可开设导光孔。

每个非准直激光器组合部件1012可设置于每个沉孔中。多路光导管复合部件1023中的R个导光孔可汇聚至空心光导管1021的入口。原始光导管1022可插入空心光导管1021。

R个非准直激光器组合部件1012发出的R束非准直入射光在多路光导管复合部件1023经过多次反射后可汇聚至空心光导管1021的入口，在空心光导管1021中经过多次反射传输至原始光导管1022的入口，在原始光导管1022中经过多次反射后照射至被测部位。

在本发明的实施例中，如果光源发射单元101发出的入射光为非准直入射光，则光源发射单元101可包括R个非准直光激光器组合部件1012。相比于准直光激光器组合部件1011而言，非准直光激光器组合部件1012可包括激光器10110，激光器10110可用于发出非准直入射光。如图17所示，给出了再一种准直入射光的传输轨迹的示意图

可选的，如图18所示，在上述技术方案的基础上，光源发射单元101可包括R个非准直光激光器组合部件1012，聚光单元102可包括多路光导管复合部件1023、复合抛物面聚光器1024和原始光导管1022。多路光导管复合部件1023可开设有R个沉孔，每个沉孔的中心可开设导光孔。

每个非准直激光器组合部件1012可设置于每个沉孔中；多路光导管复合部件1023中的R个导光孔可汇聚至复合抛物面聚光器1024的入口。复合抛物面聚光器1024的出口与原始光导管1022的入口连接。

R个非准直激光器组合部件1012发出的R束非准直入射光可通过多路光导管复合部件1023多次反射后汇聚至复合抛物面聚光器1024的入口，通过复合抛物面聚光器1024的反射并传输至原始光导管1022的入口，在原始光导管1022内经过多次反射照射至被测部位。

在本发明的实施例中，与上文所不同的是，将聚光单元102中所包括的空心光导管1021替换成了复合抛物面聚光器1024，其余聚光单元102的组成与上文相同。

需要说明的是，光源发射单元101发出的入射光为非准直入射光。相比于光源发射单元101发出的入射光为准直入射光而言，由于光源发射单元101中无需设置准直透镜10111，因此，可减小光源发射单元101的体积，进而也会使得组织成分无创检测装置1的体积变小。但由于是非准直入射光，因此，在光的传输过程中，将增加光损耗，尤其在空心光导管1021的汇聚处。

另需要说明的是，上述所述的空心光导管1021可为锥形空心光导管。对于锥形空心光导管而言，由于在其内壁上入射光信号每反射一次，入射光信号的入射角便会减小2倍的半锥角，因此，锥形空心光导管的锥度不宜过大，反射次数不宜过多。即可根据实际情况设置锥形空心光导管的锥度。

还需要说明的是，上述所述的原始光导管1022可为空心光导管，也可为可实现内全反射光的实心光导管。空心光导管的材料可以为金属，实心光导管的材料可以为玻璃或者塑料。如果原始光导管1022为实心光导管，则为了减少光损耗，可在实心光导管的外表面上镀反射涂层。原始光导管1022所采用的具体结构以及材料，可根据实际情况进行设定，在此不作具体限定。

还需要说明的是，复合抛物面聚光器1024可高效地将以一定入射角内的入射光信号聚焦到出口出射。此外，复合抛物面聚光器1024可通过在金属部件上加工空心的复合抛物面聚光器来实现。空心的复合抛物面聚光器具有不存在玻璃与空气交界面的内全反射损耗的优点。同时，为了减少由于内全反射导致的光损耗，可采用耦合光胶将复合抛物面聚光器1024与原始光导管1022粘接。

可选的，如图19所示，在上述技术方案的基础上，该组织成分无创检测装置1还可包括第一套筒13。第一套筒13的内径可大于感光单元111上开孔的直径。

第一套筒13可设置于感光单元111的上表面。

第一套筒13可用于阻止各入射光通过被测部位的表面产生的表面反射光进入各感光面1113，以及，阻止各入射光通过感光单元111的开孔产生的衍射光进入各感光面1113。

在本发明的实施例中，如图20所示，部分入射光将直接在被测部位的表面反射形成表面反射光。由于表面反射光不携带有效信息，因此，如果检测模块11获得的光强值中存在与表面反射光对应的光强值，则会降低检测精度。此外，由于入射光通过感光单元111的开孔会产生衍射光，而衍射光也不携带有效信息，因此，如果检测模块11获得的光强值中存在与表面反射光对应的光强值，则也会降低检测精度。为了避免表面反射光进入检测模块11，可在感光单元111的上表面上设置第一套筒13。第一套筒13的内径可大于感光单元111上开孔的直径，这样表面反射光和衍射光均会被第一套筒13阻止而不会被感光面111接收到。如果感光单元111的感光面1113为环状感光面11130，则第一套筒13的外径可小于目标环状感光面的内径。目标环状感光面为各环状感光面11130中内径最小的环状感光面11130。

可选的，如图21所示，在上述技术方案的基础上，感光单元111还可设置有连接一体的第二套筒1117。第二套筒1117的内径可大于感光单元111上开孔的直径。

第二套筒1117可设置于感光单元111的上表面。

第二套筒1117可用于阻止各入射光通过被测部位的表面产生的表面反射光进入各感光面1113，以及，阻止各入射光通过感光单元111的开孔产生的衍射光进入各感光面1113。

在本发明的实施例中，为了避免表面反射光和衍射光进入感应单元111，除了可采用在感光单元111的上表面设置第一套筒13的方式外，还可在制备感光单元111时，直接在感光单元111的上表面设置第二套筒1117，即第二套筒1117是感光单元111组成部分。其中，第二套筒1117的内径所需要满足的条件与第一套筒13一致。

可选的，如图22所示，在上述技术方案的基础上，该组织成分无创检测装置1还可包括第三套筒14。

第三套筒14可通过感光单元111上开设的孔，并可超出感光单元111的上表面。

第三套筒14可用于阻止各入射光通过被测部位的表面产生的表面反射光进入各感光面1113，以及，阻止各入射光通过感光单元111的开孔产生的衍射光进入各感光面1113。

在本发明的实施例中，为了避免表面反射光和衍射光进入感光单元111，除了可采用上述两种方式外，还可设置第三套筒14，第三套筒14的上表面可通过感光单元111的开孔，并超出感光单元111的上表面。其中，第三套筒14的外径可小于感光单元111上开孔的直径。

可选的，在上述技术方案的基础上，第三套筒14可为原始光导管1022。

在本发明的实施例中，如果原始光导管1022为实心光导管，则为了减少光损耗，必需在实心光导管的外表面上镀反射涂层。

上述针对第一套筒13和第二套筒1117来说，感光单元111上的开孔是否打通可根据实际情况进行设定，在此不作具体限定。此外，第二套筒1117会增加感光单元111的制作难度。相比于第一套筒13，第三套筒14实现形式更加简单。上述可根据实际情况选择采用哪种形式的套筒来阻止表面反射光和衍射光进入各感光面1113，在此不作具体限定。

可选的，如图2所示，在上述技术方案的基础上，该组织成分无创检测装置1还可包括外壳15。光源模块10、检测模块11和处理模块12可设置于外壳15的内部。外壳15的上表面可高于检测模块11的上表面。

在本发明的实施例中，为了实现采用组织成分无创检测装置1进行组织成分的检测，为非接触检测，即使得检测模块11的上表面与被测部位的表面不接触，可设置检测模块11的上表面低于外壳15的上表面。

需要说明的是，上述第一套筒13、第二套筒1117和第三套筒14的上表面可超出外壳15的上表面。

可选的，如图2所示，在上述技术方案的基础上，该组织成分无创检测装置1还可包括保护部件16。保护部件16可设置于外壳15的上表面的开孔处，并且保护部件16的上表面可低于外壳15的上表面，保护部件18上可开设孔，并与外壳15同几何中心设置。保护部件16的透光率可大于等于透光率阈值。

保护部件16可用于保护检测模块11，以及，当组织成分无创检测1装置佩戴至被测部位时，确保被测部位的皮肤状态保持自然状态，实现非接触检测。

在本发明的实施例中，为了保护检测模块11免受灰尘附着和人为触碰，可在外壳15的开孔处设置保护部件16。其中，保护部件16上同样可开设孔，并且，保护部件16可与外壳15同几何中心设置，保护部件16的上表面可低于外壳15的上表面。保护部件16的材料可为透射率大于等于透光率阈值的材料。透光率阈值可为0.6。可选的，保护部件16可为石英玻璃片。如果入射光为近红外光，则石英玻璃排进的材料可为JGS1S。上述外壳15的中心可开设T边形的孔，如正六边形，可用于放置石英玻璃片。石英玻璃片可中心开孔，且，石英玻璃片上开孔的直径略大于第一套筒13和第二套筒1117的外径。此外，外壳15的四周可开设槽，以实现散热。

可选的，如图23所示，在上述技术方案的基础上，该组织成分无创检测装置1还可包括接触部件17。接触部件17可设置于外壳15的上表面，接触部件17的材料的导热系数在空气导热系数范围内。

接触部件17可用于当组织成分无创检测装置1佩戴至被测部位时，确保被测部位的皮肤状态保持自然状态，实现非接触检测，以及，通过接触部件17的材料的导热系数在空气导热系数范围内，以减少被测部位与组织成分无创检测装置1之间热传导达到热平衡状态所消耗的时间。

在本发明的实施例中，为了确保佩戴组织成分无创检测装置1后，被测部位能尽可能快地达到热平衡状态，以减少被测部位与组织成分无创检测装置1之间热传导达到热平衡状态所消耗的时间，可在外壳15的上表面设置接触部件17，并且接触部件17的材料的导热系数需要在空气导热系数范围内。空气导热系数范围内可为大于0.01W/mK且小于等于0.4W/mK。示例性的，如不使用接触部件17，则达到热平衡状态所消耗的时间约为1小时。接触部件17的材料的导热系数为0.14W/mK，则达到热平衡状态所消耗的时间为0.25小时。如接触部件17的材料的导热系数为0.4W/mK，则达到热平衡状态所消耗的时间约为0.3小时。由此可见，相比于不使用接触部件17，使用接触部件17，并使得接触部件17的材料的导热系数在空气导热系数范围内，可实现减少达到热平衡状态所消耗的时间。同时，由于检测模块11不与被测部位直接接触，因此，可实现非接触检测。

需要说明的是，在保证材料的导热系数在空气导热系数范围内内，接触部件17的材料可包括硅胶和聚氯乙烯等。接触部件17可为接口垫。接口垫的形状可包括环形和方形边框等。接口垫的形状和尺寸可根据实际情况进行设定，在此不作具体限定。

可选的，在上述技术方案的基础上，外壳15的上表面镀有隔热材料，隔热材料的导热系数在空气导热系数范围内。

隔热材料用于当组织成分无创检测装置1佩戴至被测部位时，确保被测部位的皮肤状态保持自然状态，实现非接触检测，以及，通过隔热材料的导热系数在空气导热系数范围内，以减少被测部位与组织成分无创检测装置1之间热传导达到热平衡状态所消耗的时间。

在本发明的实施例中，为了起到与接触部件17同样的作用，可直接在外壳15的上表面镀隔热材料，隔热材料的导热系数可在空气导热系数范围内。空气导热系数范围内可为大于0.01W/mK且小于等于0.4W/mK。隔热材料可为硅胶和聚氯乙烯等。

可选的，如图2所示，在上述技术方案的基础上，该组织成分无创检测装置1还可包括电源18。外壳15包括后盖150。

电源18可设置于后盖151或光源驱动单元100上。电源18可分别与光源模块10、检测模块11和处理模块12连接。

电源18可用于为组织成分无创检测装置1供电。

需要说明的是，如图2所示，外壳15还可包括壳体151。上述所述的外壳15上开设孔可指壳体151上可开设孔。上述所述的第一套筒13、第二套筒1117和第三套筒14的上表面可超出外壳15的上表面可指可超出壳体151的上表面。上述所述的保护部件16的上表面可低于外壳15的上表面可指可低于壳体151的上表面。上述所述的可设置于外壳15的上表面可指可设置于壳体151的上表面。

在本发明的实施例中，电源18可设置于后盖151或者光源驱动单元100上。需要说明的是，上述电源18可理解为是组织成分无创检测装置1的内设电源。上述电源18可实现稳定供电，以及，实现组织成分无创检测装置的小型化。

可选的，在上述技术方案的基础上，该组织成分无创检测装置1还包括电源接口。电源接口可通过电源线与外设电源连接。

外设电源可用于通过电源线向组织成分无创检测装置1供电。

在本发明的实施例中，除了可采用内置电源的方式为组织成分无创检测装置1供电外，还可通过电源线与外设电源连接，以通过外设电源为组织成分无创检测装置1供电。电源线可通过电源接口连接外设电源。

可选的，在上述技术方案的基础上，处理模块12可包括微处理器、转换放大单元和模数转换单元。

微处理器可分别与光源模块和模数转换单元连接，转换放大单元可分别与检测模块和模数转换单元连接。

转换放大单元用于对各预设波长下的各所述光强值进行电流电压转换并放大，得到光强变换值，并将各预设波长下的各光强变换值发送至模数转换单元。

模数转换单元用于对各预设波长下的各光强变换值进行模数转换，得到处理后的各预设波长下的各光强值，并通过无线单元将处理后的各预设波长下的各光强值发送至微处理器。

微处理器用于控制光源发射单元101的工作状态，以及，根据处理后的各预设波长下的各光强值，确定待测组织成分的浓度。

在本发明的实施例中，微处理器可控制光源发射单元101的工作状态。由于光源发射单元101可包括至少一个光源，不同光源的发出的预设波长不同，因此，上述微处理器可控制光源发射单元101的工作状态可理解为：微处理器可控制各个按照时序开启和关闭，以实现每个时刻只有一个光源处于开启状态，其它光源均处于关闭状态。此外，微处理器还用于根据处理后的各预设波长下的各光强值，确定待测组织成分的浓度。

可选的，如图2所示，在上述技术方案的基础上，该组织成分无创检测装置1还可包括边框垫片19。边框垫片19可设置在感光单元111的四周。

边框垫片19可用于固定保护部件16。

在本发明的实施例中，边框垫片19的形状可与保护部件16的形状相同。边框垫片19的材料可为绝缘材料，如聚四氟。

需要说明的是，本发明实施例所述的上表面均指接近被测部位的表面，下表面均指远离被测部位的表面。

图24为本发明实施例提供的一种可穿戴设备的结构示意图，本实施例可适用于提高待测组织成分浓度的检测精度的情况。如图24所示，该可穿戴设备2可包括本体20和本发明实施例所述的组织成分无创检测装置1。组织成分无创检测装置1可设置于本体上20上，组织成分无创检测装置1可包括光源模块10、检测模块11和处理模块12。检测模块11和处理模块12可通信连接。下面结合附图对其结构和工作原理进行说明。

可穿戴设备2佩戴于被测部位。

光源模块10可用于将各预设波长下的入射光分别发射至被测部位。

检测模块11可用于针对每个预设波长，在各预设位置处，获得从被测部位的表面所出射的光强值，并将各光强值发送至处理模块12，每个预设位置距入射光中心以对应的预设距离，预设距离的个数可为至少一个。

处理模块12可用于根据各预设波长下的各光强值，确定待测组织成分的浓度。

在本发明的实施例中，组织成分无创检测装置1可设置在本体20上，当需要采用组织成分无创检测装置1进行组织成分检测时，可将可穿戴设备2佩带于被测部位。如图25所示，给出了一种佩戴可穿戴设备的结构示意图。并且，由于采用组织成分无创检测装置1进行检测，易受到检测条件的影响，进而影响检测精度，因此，为了保证检测条件的稳定，以进一步提高检测精度，可将该组织成分无创检测装置1进行固定，以使被测部位与组织成分无创检测装置1之间的位置关系为预设位置关系。上述可通过将组织成分无创检测装置1设置在本体20上实现位置的固定，可实现保证检测条件的稳定性，进而可提高检测精度。此外，组织成分无创检测装置1的结构和工作原理参见上文针对无创检测装置1的说明，在此不再具体赘述。

需要说明的是，可穿戴设备2还可包括显示模块，显示模块可与处理模块12通信连接，处理模块12可将待测组织成分的浓度发送至显示模块，显示模块可显示待测组织成分的浓度，以使被测个体可通过显示模块获知待测组织成分的浓度。此外，可穿戴设备2还可包括语音模块，语音模块可与处理模块12通信连接，处理模块12可将待测组织成分的浓度发生至语音模块，语音模块可根据待测组织成分的浓度，生成语音指令，并播放该语音指令，以使被测个体可获知待测组织成分的浓度。

本实施的技术方案，由于可实现大范围的光强值接收，因此，提高了光的接收效率，进而提高了对待测组织成分的检测精度。由于检测模块可以直接对从被测部位出射的光强值进行处理，因此，降低了光损耗，进而提高了检测效率。由于检测装置的体积的大幅度减小，使得检测装置可设置在可穿戴设备上，进而容易佩戴与固定在被测部位上，可保证检测条件的稳定性，相应的，提高了检测条件的稳定性，此外，也实现了便携检测。在此基础上，由于不同光强值可进行差分运算，能够消除共模干扰信息，因此，也提高了对待测组织成分的检测精度。

图26为本发明实施例提供的一种组织成分无创检测系统的结构示意图，本实施例可适用于提高待测组织成分浓度的检测精度的情况。如图26所示，该组织成分无创检测系统可包括本发明实施例所述的可穿戴设备2和终端3。可穿戴设备2可包括本体20和组织成分无创检测装置1，组织成分无创检测装置1可设置于本体上20上。组织成分无创检测装置1可包括光源模块10、检测模块11和处理模块12。处理模块12可分别与检测模块11和终端3通信连接。下面结合附图对其结构和工作原理进行说明。

可穿戴设备2可佩戴于被测部位。

光源模块10可用于将各预设波长下的入射光分别发射至被测部位。

检测模块11可用于针对每个预设波长，在各预设位置处，获得从被测部位的表面所出射的光强值，并将各光强值发送至处理模块12，每个预设位置距入射光中心以对应的预设距离，预设距离的个数可为至少一个。

处理模块12可用于对各预设波长下的各光强值进行处理，得到处理后的各预设波长下的各光强值，并将处理后的各预设波长下的各光强值发送至终端3。

终端3可用于根据处理后的各预设波长下的各光强值，确定待测组织成分的浓度。

在本发明的实施例中，与上文不同的是，为了降低组织成分无创检测装置1的成本，可采用可穿戴设备2与终端3配合的方式实现确定待测组织成分的浓度。即处理模块12对各预设波长下的各光强值进行处理，得到处理后的各预设波长下的各光强值，并将处理后的各预设波长下的各光强值发送至终端3，终端3可根据处理后的各预设波长下的各光强值，确定待测组织成分的浓度。其中，处理模块12对各光强值的处理操作可包括电流电压转换及放大和模数转换等。终端3可采用与本发明实施例所述的组织成分无创检测方法相同的方法，根据处理后的各预设波长下的各光强值，确定待测组织成分的浓度，在此不再具体赘述。此外，可穿戴设备2的结构和工作原理参见上文针对可穿戴设备2的说明，在此不再具体赘述。

需要说明的是，终端3还可显示待测组成成分的浓度，以使被测个体可获知待测组织成分的浓度。终端3还可生成语音指令，语音指令包括待测组织成分的浓度，并播放该语音指令，以使被测个体可获知待测组织成分的浓度。

还需要说明的是，除了采用终端3与可穿戴设备2配合的方式实现确定待测组织成分的浓度外，还可采用云服务器与可穿戴设备2配合的方式实现确定待测组织成分的浓度。

本实施例的技术方案，由于可实现大范围的光强值接收，因此，提高了光的接收效率，进而提高了对待测组织成分的检测精度。由于检测模块可以直接对从被测部位出射的光强值进行处理，因此，降低了光损耗，进而提高了检测效率。由于检测装置的体积的大幅度减小，使得检测装置可设置在可穿戴设备上，进而容易佩戴与固定在被测部位上，可保证检测条件的稳定性，相应的，提高了检测条件的稳定性，此外，也实现了便携检测。在此基础上，由于不同光强值可进行差分运算，能够消除共模干扰信息，因此，也提高了对待测组织成分的检测精度。

可选的，在上述技术方案的基础上，处理模块12可包括无线单元。无线单元可分别处理模块12和终端3通信连接。

处理模块12可通过无线单元将处理后的各预设波长下的各光强值发送至终端3。

在本发明的实施例中，为了进一步减小组织成分无创检测装置1的体积，进而进一步提高使用的便捷性。处理模块12可包括无线单元。无线单元可与终端3通信连接。

需要说明的是，无线单元可采用短距离无线通信技术实现与终端3的通信连接。短距离无线通信技术可包括Bluetooh(蓝牙)、Zigbee或Wi-Fi(Wireless Fidelity，无线保真)等。相应的，无线单元可为Bluetooh单元、Zigbee单元或Wi-Fi单元。无线单元具体采用哪种短距离无线通信技术实现与终端3的通信连接，可根据实际情况进行设定，在此不作具体限定。

上述采用无线通信进行信号传输的方式，由于无需采用电缆接头等附件，因此，可进一步减小组织成分无创检测装置的体积，进而进一步提高使用的便捷性。

可选的，在上述技术方案的基础上，处理模块12还可包括微处理器、转换放大单元和模数转换单元。

微处理器可与光源模块连接，转换放大单元可分别与检测模块和模数转换单元连接，模数转换单元还可与无线单元连接。

微处理器用于控制光源发射单元101的工作状态。

转换放大单元用于对各预设波长下的各所述光强值进行电流电压转换并放大，得到光强变换值，并将各预设波长下的各光强变换值发送至模数转换单元。

模数转换单元用于对各预设波长下的各光强变换值进行模数转换，得到处理后的各预设波长下的各光强值，并通过无线单元将处理后的各预设波长下的各光强值发送至终端3。

在本发明的实施例中，与上文所不同的是，微处理器仅用于控制光源发射单元101的工作状态，其执行确定待测组织成分的浓度的操作由终端3来执行。

以上所述的具体实施例，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，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，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 (10)

1.一种组织成分无创检测装置，其特征在于，包括：光源模块、检测模块和处理模块；所述检测模块与所述处理模块通信连接；

所述光源模块用于将各预设波长下的入射光分别发射至被测部位；

所述检测模块用于针对每个所述预设波长，在各预设位置处，获得从所述被测部位的表面所出射的光强值，并将各所述光强值发送至所述处理模块，每个所述预设位置距入射光中心以对应的预设距离；

所述处理模块用于根据各所述预设波长下的各所述光强值，确定待测组织成分的浓度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测模块包括感光单元；

所述感光单元用于获得从所述被测部位的表面所出射的光强值，并将各所述光强值发送至所述处理模块。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述感光单元包括至少一个感光面；同一预设距离下的不同所述感光面的阳极电极连接；

针对每个预设距离，设置至少一个所述感光面；

所述检测模块用于在每个预设距离下，基于各感光面所组成的感光区域以获得从所述被测部位的表面所出射的光强值，所述感光区域与所述光强值一一对应。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述感光单元还包括公共阴极电极层、InP层和外延层；所述感光面的个数为M个，所述阳极电极的个数为M个，其中，M≥1；

所述公共阴极电极层的中心开设孔；所述InP层生长于所述公共阴极电极层的上表面；所述外延层生长于所述InP层的上表面，所述外延层的中心开设孔，并与所述公共阴极电极层同几何中心设置，所述外延层的上表面刻蚀有M个凹槽；每个所述感光面生长于对应的所述凹槽内；每个阳极电极镀接对应的所述感光面的内侧和/或外侧；所述上表面表示接近所述被测部位的表面；

入射光通过所述公共阴极电极层上开设的孔后传输至所述InP层，所述InP层将所述入射光中的可见光滤除，滤光后的入射光通过所述外延层上开设的孔传输至被测部位，每个所述感光面接收从所述被测部位的表面所出射的光信号，并将所述光信号转换为对应的电信号，每个所述电信号为光强值。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述感光单元还包括第一AR膜和第二AR膜；

所述第一AR膜镀接在所述公共阴极电极层的孔内；所述第二AR膜镀接在各所述感光面的上表面；

所述第一AR膜用于增加所述入射光的透过率；

所述第二AR膜用于增加所述光信号的透过率，并保护各所述感光面。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述感光面为环状感光面，所述凹槽为环状凹槽。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，每个所述环状感光面的内径大于等于0.5mm且小于等于6mm，每个所述环状感光面的环宽大于等于0.05mm且小于等于0.3mm。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，当M＝4时，沿径向方向由内至外的M个所述环状感光面的内径分别为第一内径、第二内径、第三内径和第四内径；所述第一内径大于等于1.2mm且小于3mm，所述第二内径大于等于3mm且小于3.8mm，所述第三内径大于等于3.8mm且小于4.4mm，所述第四内径大于等于4.4mm且小于等于6mm；或者，

当M＝5时，沿径向方向由内至外的M个所述环状感光面的内径分别为第一内径、第二内径、第三内径、第四内径和第五内径；所述第一内径大于等于1.2mm且小于2mm，所述第二内径大于等于2mm且小于2.8mm，所述第三内径大于等于2.8mm且小于3.6mm，所述第四内径大于等于3.6mm且小于4.2mm，所述第五内径大于等于4.2mm且小于等于6mm。

9.一种可穿戴设备，其特征在于，包括：本体和如权利要求1-8任一所述的组织成分无创检测装置；所述组织成分无创检测装置设置于所述本体上；所述组织成分无创检测装置包括光源模块、检测模块和处理模块；所述检测模块和所述处理模块通信连接；

所述可穿戴设备佩戴于被测部位；

所述光源模块用于将各预设波长下的入射光分别发射至所述被测部位；

所述检测模块用于针对每个所述预设波长，在各预设位置处，获得从所述被测部位的表面所出射的光强值，并将各所述光强值发送至所述处理模块，每个所述预设位置距入射光中心以对应的预设距离，所述预设距离的个数为至少一个；

所述处理模块用于根据各所述预设波长下的各所述光强值，确定待测组织成分的浓度。

10.一种组织成分无创检测系统，其特征在于，包括：如权利要求9所述的可穿戴设备和终端；所述可穿戴设备包括本体和组织成分无创检测装置，所述组织成分无创检测装置设置于所述本体上；所述处理模块分别与所述检测模块和所述终端通信连接；

所述可穿戴设备佩戴于被测部位；

所述检测模块用于针对每个所述预设波长，在各预设位置处，获得从所述被测部位的表面所出射的光强值，并将各所述光强值发送至所述处理模块，每个所述预设位置距入射光中心以对应的预设距离；

所述处理模块用于对各所述预设波长下的各所述光强值进行处理，得到处理后的各所述预设波长下的各所述光强值，并将处理后的各所述预设波长下的各所述光强值发送至所述终端；

所述终端用于根据处理后的各所述预设波长下的各所述光强值，确定待测组织成分的浓度。

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