CN113349767A - 检测探头、电子设备及血液成分的检测方法 - Google Patents

检测探头、电子设备及血液成分的检测方法 Download PDF

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Abstract

本公开的实施例涉及检测探头、电子设备及血液成分的检测方法,该检测探头包括:第一光发射器;接收组件,所述接收组件设置在所述第一光发射器的一侧;所述接收组件,包括:第一光电探测器和第二光电探测器,所述第一光电探测器、所述第二光电探测器以及所述第一光发射器沿直线排列,所述第一光电探测器位于所述第一光发射器与所述第二光电探测器之间;其中,所述第一光发射器、所述第一光电探测器与所述第二光电探测器两两之间填充有不透光材料。

Description

检测探头、电子设备及血液成分的检测方法
技术领域
本发明涉及生物传感技术领域,尤其涉及一种检测探头、一种电子设备、一种血液成分的检测方法以及计算机存储介质。
背景技术
黄疸是因红血球中的血红蛋白的分解而产生的胆红素因某种障碍没有从活体中被排出,血液成为高胆红素血症,该高胆红素血症的血中的胆红素沉积在活体组织中从而活体组织黄染,而出现的疾病。通过对血液中的胆红素的测定,可以判断黄疸的程度。
在现有技术中,光源从黄疸计中发出,投射的皮下组织中,经过组织的散射后从皮肤表面射出,根据射出的散射光分别求出胆红素的吸光系数相对大的波长以及其吸光系数相对小的波长中的光量,根据这些光量之差测定皮下组织中沉积的胆红素的浓度。但是,这种计算方式的测定结果会受到有效发射光强的影响,这样在发射光强发生变化或者有效发射光强难以准确测量的情况下,测量结果准确性较差。
因此,有必要提供一种新的血液成分的检测方法,以避免受到发射光强的影响,提高测量的准确性。
发明内容
本公开的目的在于提供一种血液成分的检测的新的技术方案,以避免受到发射光的强度的影响,提高测量的准确性。
根据本公开的第一方面,提供了一种检测探头,包括:
第一光发射器;
接收组件,所述接收组件设置在所述第一光发射器的一侧;
所述接收组件,包括:
第一光电探测器和第二光电探测器,所述第一光电探测器、所述第二光电探测器以及所述第一光发射器沿直线排列,所述第一光电探测器位于所述第一光发射器与所述第二光电探测器之间;
其中,所述第一光发射器、所述第一光电探测器与所述第二光电探测器两两之间填充有不透光材料。
根据本公开的第二方面,提供了另一种检测探头,包括:
第三光电探测器;
发射组件,所述发射组件设置在所述第三光电探测器的一侧;
所述发射组件,包括:
第二光发射器和第三光发射器,所述第三光电探测器、所述第二光发射器以及所述第三光发射器沿直线排列,所述第二光发射器位于所述第三光电探测器与所述第三光发射器之间;
其中,所述第二光发射器、所述第三光发射器与所述第三光电探测器两两之间填充有不透光材料。
根据本公开的第三方面,提供了一种电子设备,包括如第一方面和/或第二方面所述的检测探头。
根据本公开的第四方面,提供了一种血液成分的检测方法,应用于电子设备,所述电子设备包括第一光发射器、第一光电探测器和第二光电探测器,所述方法包括:
控制所述第一光发射器向生物体发射具有第一波长的第一光线和具有第二波长的第二光线;
确定所述第一光电探测器接收到的第三光线的强度和第四光线的强度,其中,所述第三光线为所述第一光线经所述生物体的皮肤散射后射入所述第一光电探测器的光线,所述第四光线为所述第二光线经所述皮肤散射后射入所述第一光电探测器的光线;
确定所述第二光电探测器接收到的第五光线的强度和第六光线的强度,其中,所述第五光线为所述第一光线经所述皮肤散射后射入所述第二光电探测器的光线,所述第六光线为所述第二光线经所述皮肤散射后射入所述第二光电探测器的光线;
根据所述第三光线的强度、所述第四光线的强度、所述第五光线的强度和所述第六光线的强度,确定所述生物体的目标成分的浓度。
根据本公开的第五方面,提供了另一种血液成分的检测方法,应用于电子设备,所述电子设备包括第二光发射器、第三光发射器和第三光电探测器,所述方法包括:
控制所述第二光发射器向生物体发射具有第三波长的第七光线和具有第四波长的第八光线;
控制所述第三光发射器向所述生物体发射具有第三波长的第九光线和具有第四波长的第十光线;
确定所述第三光电探测器接收到的第十一光线的强度、第十二光线的强度、第十三光线的强度和第十四光线的强度,其中,所述第十一光线、所述第十二光线、所述第十三光线、所述第十四光线分别为所述第七光线、所述第八光线、所述第九光线、所述第十光线度经所述生物体的皮肤散射后射入所述第三光电探测器的光线;
根据所述第十一光线的强度、所述第十二光线的强度、所述第十三光线的强度和所述第十四光线的强度,确定所述生物体的目标成分的浓度。
根据本公开的第六方面,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令,所述计算机指令被处理器执行时,实现本公开的第四方面和/或第五方面公开的方法。
根据本实施例中,在第一光发射器的同一侧设置第一光电探测器和第二光电探测器,将第一光电探测器或者第二光电探测器作为等效光发射器,基于此,根据第一光电探测器接收到的不同波长的光线的强度、第二光电探测器接收到的不同波长的光线的强度,可以获取生物体的血液成分的浓度,这样,利用本实施例提供的检测探头,在不需要采集生物体血液,可以通过皮肤实现血液成分的检测,并且,能够避免检测结果受到入射光强的影响,解决光发射器发出的光源不可测量、难以准确测量或者光源不稳定而影响测量结果的问题,以提高检测的准确性。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述,本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例,并且连同其说明一起用于解释本公开的原理。
图1-4是根据本公开的一个实施例的检测探头的结构示意图;
图5-8是根据本公开的另一个实施例的检测探头的结构示意图;
图9是根据本公开的一个实施例的电子设备的结构示意图;
图10是根据本公开的一个实施例的血液成分的检测方法的流程示意图;
图11a和11b是生物体的皮肤组织中不同成分的吸光系数曲线图;
图12是根据本公开的一个例子的血液成分的检测方法的测试结果示意图;
图13是根据本公开的另一个实施例的血液成分的检测方法的流程示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本公开的及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人物已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
生物体的血液中含有多种血液成分,例如血小板、胆红素、血红蛋白等。不同的血液成分具有不同的吸光特征,血液成分对不同波长的光线具有不同的吸光系数,也就是说,当光线投射到生物体上时,生物体的血液成分对不同波长的光线的吸收程度不同。基于血液成分具有的吸光特性,在不需要采集生物体血液的同时,可以通过皮肤实现血液成分的检测。
在一个实施方式中,在对生物体的血液成分进行检测时,可以使用不同波长的光线照射生物体,接收经生物体的皮肤散射后的出射光,根据入射光的光强和出射光的光强,确定血液成分的浓度。这种方式的测量结果会受到有效发射光强的影响,这样在发射光强发生变化或者有效发射光强难以准确测量的情况下,测量结果准确性较差。
为了避免测量结果受到发射光强的影响,本公开实施例提出了一种控制光发射器向生物体发射光线,在光发射器的同一侧设置多个光电探测器,将其中一个光电探测器接收到的光线的强度作为其他光电探测器的发射光源,获取其他光电探测器接收到的光线的强度,进一步地,通过计算接收到的不同波长的光线的强度的差值,可以得到生物体的血液成分的浓度,在不需要采集生物体血液的情况下,可以通过皮肤实现血液成分的检测,同时还可以避免检测结果受到入射光强的影响,可以提高检测的准确性。
下面,参照附图描述根据本公开的各个实施例和例子。
<检测探头实施例一>
如图1所示,本公开实施例提供了一种检测探头,该检测探头包括第一光发射器A和接收组件,接收组件设置在第一光发射器的一侧,接收组件包括第一光电探测器B和第二光电探测器C,第一光电探测器B、第二光电探测器C以及第一光发射器A沿直线排列,且第一光电探测器B位于第一光发射器A与第二光电探测器C之间。其中,第一光发射器A、第一光电探测器B和第二光电探测器C两两之间填充有不透光材料。
需要说明的是,第一光电探测器B与第一光发射器A之间的距离为L1,第二光电探测器C与第一光发射器A之间的距离为L2,L1、L2的大小可以由本领域技术人员根据实际情况进行设置。也就是说,第一光电探测器B与第一光发射器A之间的距离和第一光电探测器B与第二光电探测器C之间的距离可以相同,也可以不同。
由于,生物体的血液中含有多种血液成分,例如血小板、胆红素、血红蛋白等。不同的血液成分具有不同的吸光特征,血液成分对不同波长的光线具有不同的吸光系数,也就是说,当光线投射到生物体上时,生物体的血液成分对不同波长的光线的吸收程度不同。基于此,可以根据所要检测的血液成分的吸光特性,控制第一光发射器发出的不同波长的光线,以使不同波长的光线照射生物体的皮肤,从而根据光电探测器接收到的光线的强度,可以确定相应的血液成分的浓度。需要说明的是,第一光发射器发出的光线的波长,可以根据所要检测的血液成分进行设置。例如,对于胆红素,可以控制第一光发射器分时发出蓝光(优选波长为455nm±5nm)和绿光(优选波长为550nm±5nm)。
在一个实施例中,第一光发射器可以是设置有单波长光源的光发射器,具体地,单波长光源的波长可以根据所要检测的血液成分进行选择。例如,对于胆红素,可以选择蓝光光源(优选波长为455nm±5nm的光源)和绿光光源(优选波长为550nm±5nm的光源),在实际应用中,控制第一光发射器分时发出蓝光和绿光,以实现对胆红素的检测。
根据本实施例,在第一光发射器的同一侧设置第一光电探测器和第二光电探测器,将第一光电探测器或者第二光电探测器作为等效光发射器,基于此,根据第一光电探测器接收到的不同波长的光线的强度、第二光电探测器接收到的不同波长的光线的强度,可以获取生物体的血液成分的浓度,这样,利用本实施例提供的检测探头,在不需要采集生物体血液,可以通过皮肤实现血液成分的检测,并且,能够避免检测结果受到入射光强的影响,解决光发射器发出的光源不可测量、难以准确测量或者光源不稳定而影响测量结果的问题,以提高检测的准确性。
在一个实施例中,接收组件也可以包括多个光电探测器,即接收组件可以包括N个光电探测器,N为正整数,且N>2,并且,N个光电探测器和第一光发射器沿直线排列。例如,接收组件包括三个光电探测器或者四个光电探测器,光电探测器的数量可以根据本领域技术人员的实际需要进行设置。
在该实施例中,在第一光发射器的一侧设置N个光电探测器,位于第一光发射器和第N个光电探测器之间的探测器既可以作为探测器,也可以作为等效光发射器,也就是说,对于第N-2个光电探测器,第N-1个光电探测器作为接收探测器,而对于第N个光电探测器,第N-1个光电探测器则作为等效光发射器。基于此,根据N个光电探测器接收到的不同波长的光线的强度,可以获取生物体的血液成分的浓度,这样,能够解决光发射器发出的光源不可测量、难以准确测量或者光源不稳定而影响测量结果的问题,避免检测结果受到入射光强的影响,并且,设置多个光电探测器,可以进一步提高检测的准确性。
在一个实施例中,所述接收组件设置有至少两个,所述至少两个接收组件以所述第一光发射器为中心且围绕所述第一光发射器设置。
在该实施例中,每一接收组件包括如图1所示的第一光电探测器和第二光电探测器。
下面以具体的例子,不同数量的接收组件的检测探测的结构。
在一个更具体的例子中,接收组件设置有两个,两个接收组件呈L型排列。如图2所示,该检测探头包括第一光发射器A、两个第一光电探测器(B1、B2)、两个第二光电探测器(C1、C2)。第一光电探测器(B1、B2)与第一光发射器A间距离为L1,第二光电探测器(C1、C2)与第一光发射器A间的距离为L2
在该例子中,基于L型检测探头进行检测,可以结合在生物体皮肤的不同位置处的光电探测器的测试结果,获得生物体的血液成分的浓度,可以抵消生物体的肤色的影响,检测准确性更高。
在一个更具体的例子中,接收组件设置有四个,四个接收组件环绕第一光发射器设置,且呈十字型排列。如图3所示,该检测探头包括第一光发射器A、四个第一光电探测器(B1、B2、B3、B4)、四个第二光电探测器(C1、C2、C3、C4)。第一光电探测器(B1、B2、B3、B4)与第一光发射器A间距离为L1,第二光电探测器(C1、C2、C3、C4)与第一光发射器A间的距离为L2
在该例子中,基于十字型检测探头进行检测,可以结合在生物体皮肤的不同位置处的光电探测器的测试结果,获得生物体的血液成分的浓度,可以抵消生物体的肤色及血液其他成分的影响,检测准确性更高。
可以理解的是,检测探头可以设置M个接收组件,M为正整数,且M≥2。检测探头可以包括如图2所示的两个接收组件,也可以包括如图3所示的四个接收组件,还可以包括五个或者更多个接收组件。在该实施例中,检测探头设置有多个接收组件,也就是设置有多个光电探测器,通过多个光电探测器可以检测生物体的不同位置处经皮肤散射后的光线的强度,进一步结合多个光电探测器接收到的光线的强度,可以确定生物体的血液成分的浓度,这样可以抵消生物体的肤色及血液其他成分的影响,提高检测的准确性。并且,光电探测器的数量越多,检测准确性越高。
由于光电探测器的数量越多,检测准确性越高,检测探头可以设置为环形。在一个实施例中,该检测探头设置有M个接收组件,在M≥8时,即包括M个第一光电探测器和M个第二光电探测器,将M个第一光电探测器连通形成环形的第一接收端口,将M个第二光电探测器连通形成环形的第二接收端口。在该例子中,还包括m1个第一光发射器,m1为正整数且m1≥8,m1个第一光发射器连通形成环形的第一发射端口。
在该实施例中,如图4所示,第一光发射器包括第一发射端口a,第一发射端口a为环形,第一光电探测器包括第一接收端口b,第一接收端口b为环形,第二光电探测器包括第二接收端口c,第二接收端口c为环形;其中,第一发射端口a、第一接收端口b和第二接收端口c沿同心圆状排列。
示例性的,如图4所示,第一发射端口a位于最内侧,第二接收端口c位于最外侧,第一接收端口b位于第一发射端口a和第二接收端口c之间。也就是说,光线从检测探头的中心的发射端口向外侧的接收端口传播。
示例性的,第一发射端口位于最外侧,第二接收端口位于最内侧,第一接收端口位于第一发射端口和第二接收端口之间。也就是说,光线从位于检测探头的边缘的发射端口向位于内侧的接收端口传播。
示例性的,第一接收端口位于最内侧,第二接收端口位于最外侧,第一发射端口位于第一接收端口和第二接收端口之间。也就是说,光线从位于中间的发射端口分别向两侧的接收端口传播。
需要说明的是,接收端口的数量可以根据实际需要进行设置,也就是说,可以根据接收组件中的光电探测器的数量进行设置,在接收组件设置有N个光电探测器的情况下,可以包括N个环形的接收端口,N为正整数,且N>2,例如,接收组件可以包括3个光电探测器,即检测探头可以包括3个环形的接收端口。
根据本实施例,基于环型的检测探头进行检测,通过多个光电探测器可以检测生物体的不同位置处经皮肤散射后的光线的强度,进一步结合多个光电探测器接收到的光线的强度,可以确定生物体的血液成分的浓度,这样可以抵消生物体的肤色和其他血液成分的影响,并且,检测结果不会受到检测探头的放置位置的影响,可以进一步提高检测准确性。
在该实施例中,第一光发射器A、第一光电探测器B和第二光电探测器C两两之间填充有不透光材料,具体可以是,在第一发射端口、第一接收端口、第二接收端口两两之间填充不透光材料。在检测探头的发射端口和接收端口之间填充不透光材料,以使发射端口和接收端口完全隔离,能够提高检测的准确性。
<检测探头实施例二>
如图5所示,本公开实施例提供了一种检测探头,该检测探头包括发射组件和第三光电探测器F,发射组件设置在第三光电探测器的一侧,发射组件包括第二光发射器D和第三光发射器E,第二光发射器D以及第三光发射器E沿直线排列,第二光发射器D位于第三光电探测器F与第三光发射器E之间。其中,第二光发射器D、第三光发射器E和第三光电探测器F两两之前填充有不透光材料。
需要说明的是,第二光发射器与第三光发射器E之间的距离和第三光发射器E与第三光电探测器F之间的距离可以相同,也可以不同。
由于,当光线投射到生物体上时,生物体的血液成分对不同波长的光线的吸收程度不同。基于此,可以根据所要检测的血液成分的吸光特性,控制第二光发射器和第三光发射器发出的不同波长的光线,以使不同波长的光线照射生物体的皮肤,从而根据光电探测器接收到的光线的强度,可以确定相应的血液成分的浓度。需要说明的是,第二光发射器和第三光发射器发出的光线的波长,可以根据所要检测的血液成分进行设置。例如,对于胆红素,可以控制第二光发射器和第三光发射器分时发出蓝光(优选波长为455nm±5nm,)和绿光(优选波长为550nm±5nm)。
在一个实施例中,第二光发射器和第三光发射器可以是设置有单波长光源的光发射器,具体地,单波长光源的波长可以根据所要检测的血液成分进行选择。例如,对于胆红素,可以选择蓝光光源(优选波长为455nm±5nm的光源)和绿光光源(优选波长为550nm±5nm的光源),在实际应用中,控制第二光发射器和第三光发射器分时发出蓝光和绿光,以实现对胆红素的检测。
根据本实施例,光线从不同的光发射器发出,经生物体的皮肤散射后,被同一光电探测器接收,根据光电探测器接收到的不同的光发射器发出的不同波长的光线的强度的差值,可以得出目标成分的浓度。根据本实施例中,通过多点发射单点接收的方式,可以实现目标成分的检测,结构简单。
在一个实施例中,发射组件也可以包括多个光发射器,即发射组件可以包括T个光发射器,T为正整数,且T>2,并且,T个光电探测器和第三光电探测器沿直线排列。例如,发射组件包括三个光发射器或者四个光发射器,光发射器的数量可以根据本领域技术人员的实际需要进行设置。在该实施例中,设置多个光发射器,可以进一步提高检测的准确性。
在一个实施例中,所述发射组件设置有至少两个,所述至少两个发射组件以第三光电探测器为中心且围绕第三光电探测器设置。
在该实施例中,每一发射组件包括如图5所示的第二光发射器和第三光发射器。
下面以具体的例子,不同数量的发射组件的检测探测的结构。
在一个更具体的例子中,发射组件设置有两个,两个发射组件呈L型排列。如图6所示,该检测探头两个第二光发射器(D1、D2)、两个第三光发射器(E1、E2)和第三光电探测器F。在该例子中,基于L型检测探头进行检测,可以在生物体皮肤的不同位置处的光发射器,以根据光电探测器接收不同发光器发出的光线的强度,获得生物体的血液成分的浓度,可以抵消生物体的肤色的影响,检测准确性更高。
在一个更具体的例子中,发射组件设置有四个,四个发射组件环绕第三光电探测器设置,且呈十字型排列。如图7所示,该检测探头包括四个第二光发射器(D1、D2、D3、D4)、四个第三光发射器(E1、E2、E3、E4)和第三光电探测器F。在该例子中,基于十字型检测探头进行检测,可以在生物体皮肤的不同位置处的光发射器,以根据光电探测器接收不同发光器发出的光线的强度,获得生物体的血液成分的浓度,可以抵消生物体的肤色和其他血液成分的影响,检测准确性更高。
可以理解的是,检测探头可以设置O个发射组件,O为正整数,且O≥2。检测探头可以包括如图6所示的两个发射组件,也可以包括如图7所示的四个发射组件,还可以包括五个或者更多个发射组件。在该实施例中,检测探头设置有多个发射组件,也就是设置有多个光发射器,在生物体皮肤的不同位置处的光发射器,进一步结合光电探测器接收到的光线的强度,可以确定生物体的血液成分的浓度,这样可以抵消生物体的肤色的影响,提高检测的准确性。并且,光发射器的数量越多,检测准确性越高。
由于光发射器的数量越多,检测准确性越高,检测探头可以设置为环形。在一个实施例中,该检测探头设置有O个发射组件,在O≥8时,即包括O个第二光发射器和O个第三光发射器,将O个第二光发射器连通形成环形的第二发射端口,将O个第三光发射器连通形成环形的第三发射端口。在该例子中,还包括m2个第三光电探测器,m2为正整数且m2≥8,m2个第三光电探测器连通形成环形的第三接收端口。
在该实施例中,如图8所示,第二光发射器包括第二发射端口d,第二发射端口d为环形;第三光发射器包括第三发射端口e,第三发射端口e为环形;第三光电探测器包括第三接收端口f,第三接收端口f为环形;其中,第二发射端口d、第三发射端口e和第三接收端口f沿同心圆状排列。
示例性的,如图8所示,第二发射端口d位于最外侧,第三接收端口f位于最内侧,第三发射端口e位于第二发射端口d和第三接收端口f之间。也就是说,光线从位于检测探头的边缘的发射端口向位于中心的接收端口传播。
示例性的,第二发射端口位于最内侧,第三接收端口位于最外侧,第三发射端口位于第二发射端口和第三接收端口之间。也就是说,光线从检测探头的中心的发射端口向外侧的接收端口传播。
示例性的,第二发射端口位于最内侧,第三发射端口位于最外侧,第三接收端口位于第二发射端口和第三发射端口之间。也就是说,光线分别从位于检测探头的中心的发射端口和位于检测探头边缘的发射端口向接收端口传播。
需要说明的是,发射端口的数量可以根据实际需要进行设置,也就是说,可以根据发射组件中的光发射器的数量进行设置,在发射组件设置有T个光发射器的情况下,可以包括T个环形的发射端口,T为正整数,且T>2,例如,发射组件可以包括3个光发射器,即检测探头可以包括3个环形的发射端口。
根据本实施例,基于环型的检测探头进行检测,可以在生物体皮肤的不同位置处的光发射器,以根据光电探测器接收不同发光器发出的光线的强度,获得生物体的血液成分的浓度,这样可以抵消生物体的肤色的影响,并且,检测结果不会受到检测探头的放置位置的影响,可以进一步提高检测准确性。
在该实施例中,第二光发射器D、第三光发射器E和第三光电探测器F两两之前填充有不透光材料,具体可以是,在第二发射端口、第三发射端口与第三接收端口两两之间填充不透光材料。在检测探头的发射端口和接收端口之间填充不透光材料,以使发射端口和接收端口完全隔离,能够提高检测的准确性。
<电子设备实施例>
参见图9所示,本公开实施例提供了一种电子设备90。该电子设备90包括检测探头91。检测探头91可以包括光发射器911和光电探测器913。
在一个实施例中,该检测探头91可以是如前述检测探头实施例一所述的检测探头,也可以是如前述检测探头实施例二所述的检测探头。
在一个实施例中,该检测探头91还包括滤光器912。示例性的,如图9所示,滤光器912可以靠近光发射器911的发射端口设置。示例性的,滤光器也可以靠近光电探测器913的接收端口设置。
在一个实施例中,如图9所示,该电子设备90还包括信号处理模块92。该信号处理模块92包括信号采集单元921、光源控制单元922和处理芯片923。处理芯片923分别与信号采集单元921和光源控制单元922连接,处理芯片923用于根据信号采集单元921输入的信号确定不同波长对应的散射光强,并确定目标成分的浓度。处理芯片923还用于通过光源控制单元922控制光发射器发出不同波长的光线。
在一个更具体的例子中,该信号采集单元921包括增益控制电路9211、放大电路9212、模数转换电路9213。
该增益控制电路9211的第一输入端与光电探测器913的输出端电连接,第二输入端与处理芯片923的第一输出端连接,用于接收处理芯片923输出的控制信号,根据该控制信号对光电探测器913的输出的电信号进行增益控制。
该放大电路9212的输入端与增益控制电路9211的输出端连接,用于对增益控制电路9211输出的信号进行放大处理。
该模数转换电路9213的输入端与放大电路9212的输出端电连接,模数转换电路9213的输出端与处理芯片923的输入端电连接。
在一个更具体的例子中,该光源控制单元922包括数模转换电路9221、光源驱动电路9222、转换开关电路9223。
数模转换电路9221的输入端与处理芯片923的第二输出端电连接。
光源驱动电路9222的输入端与数模转换电路9221的输出端电连接。
转换开关电路9223的输入端与光源驱动电路9222的输出端电连接,转换开关的输出端与光发射器911电连接。
在一个实施例中,该电子设备90还包括显示模块93。该显示模块93与信号处理模块92连接,用于显示检测结果。
在一个实施例中,该电子设备90还包括存储模块94。该存储模块94还用于存储检测结果。
在一个实施例中,该电子设备90例如可以是黄疸仪。
<方法实施例一>
本公开实施例提供了一种血液成分的检测方法,该检测方法可以由电子设备实施。该电子设备可以包括检测探头,第一光发射器和接收组件,接收组件设置在第一光发射器的一侧,接收组件包括第一光电探测器和第二光电探测器。该电子设备也可以是如图9所示的电子设备90。
如图10所示,该实施例提供的血液成分的检测方法可以包括以下步骤S1100~S1400。
步骤S1100,控制第一光发射器向生物体发射具有第一波长的第一光线和具有第二波长的第二光线。
在本实施例中,生物体的血液中含有多种血液成分,例如血小板、胆红素、血红蛋白等。不同的血液成分具有不同的吸光特征,血液成分对不同波长的光线具有不同的吸光系数,也就是说,当光线投射到生物体上时,生物体的血液成分对不同波长的光线的吸收程度不同。基于此,可以根据所要检测的血液成分的吸光特性,将所要检测的血液成分的吸光系数相对大的波长作为第一波长,将所要检测的血液成分的吸光系数相对小的波长作为第二波长。
以检测胆红素为例对第一光线和第二光线的波长的确定过程进行说明,参见图11a,血红蛋白、黑色素和胆红素在蓝光段具有较强的吸光系数,血红蛋白和黑色素在绿光段具有较强的吸光系数,而胆红素在绿光段的吸光系数接近于零。基于此,第一波长可以优选为455nm±5nm,第二波长可以优选为550nm±5nm。需要说明的是,生物体的皮肤内含有黑色素,利用黑色素对不同波长的光线的吸光系数的不同,可以抵消黑色素对检测结果的干扰。
在具体实施时,可以通过设置滤光片以获得具有第一波长的第一光线和具有第二波长的第二光线,也可以通过可调滤光器获得具有第一波长的第一光线和具有第二波长的第二光线。需要说明的是,第一光发射器采用分时发送的方式,发射第一光线和第二光线。发射第一光线和第二光线的顺序本公开实施例不做限定。
在控制第一光发射器向生物体发射具有第一波长的第一光线和具有第二波长的第二光线之后,进入步骤S1200和步骤S1300。
步骤S1200,确定第一光电探测器接收到的第三光线的强度和第四光线的强度。
第三光线为第一光线经生物体的皮肤散射后射入第一光电探测器的光线。第四光线为第二光线经皮肤散射后射入第一光电探测器的光线。
在本公开的一个实施例中,确定第一光电探测器接收到的第三光线的强度和第四光线的强度的步骤,可以进一步包括:步骤S1210~S1240。
步骤S1210,获取第一光电探测器接收到第三光线时输出的第一电信号。
步骤S1220,根据电信号的幅值与光线强度的映射关系和第一电信号的幅值,确定第三光线的强度。
在具体实施时,可以预先建立电信号的幅值与光线强度的映射关系,在获取第一光电探测器接收到第三光线时输出的第一电信号之后,根据第一电信号的幅值和电信号的幅值与光线强度的映射关系,查找出与第一电信号对应的第三光线的强度。
步骤S1230,获取第一光电探测器接收到第四光线时输出的第二电信号。
步骤S1240,根据电信号的幅值与光线强度的映射关系和第二电信号的幅值,确定第四光线的强度。
在具体实施时,在获取第一光电探测器接收到第四光线时输出的第二电信号之后,根据第二电信号的幅值和电信号的幅值与光线强度的映射关系,查找与第二电信号对应的第四光线的强度。
根据本公开实施例,根据电信号的幅值与光线强度的映射关系,可以准确获得第一光电探测器接收到光线的强度,从而可以提高检测的准确性。
步骤S1300,确定第二光电探测器接收到的第五光线的强度和第六光线的强度。
第五光线为第一光线经皮肤散射后射入第二光电探测器的光线,第六光线为第二光线经皮肤散射后射入第二光电探测器的光线。
在本公开的一个实施例中,确定第二光电探测器接收到的第五光线的强度和第六光线的强度的步骤,可以进一步包括:步骤S1310~S1340。
步骤S1310,获取第二光电探测器接收到第五光线时输出的第三电信号。
步骤S1320,根据电信号的幅值与光线强度的映射关系和第三电信号的幅值,确定第五光线的强度。
在具体实施时,可以预先建立电信号的幅值与光线强度的映射关系,在获取第二光电探测器接收到第五光线时输出的第三电信号之后,根据第三电信号的幅值和电信号的幅值与光线强度的映射关系,查找出与第三电信号对应的第五光线的强度。
步骤S1330,获取第二光电探测器接收到第六光线时输出的第四电信号。
步骤S1340,根据电信号的幅值与光线强度的映射关系和第四电信号的幅值,确定第六光线的强度。
在具体实施时,在获取第二光电探测器接收到第六光线时输出的第四电信号之后,根据第四电信号的幅值和电信号的幅值与光线强度的映射关系,查找与第四电信号对应的第六光线的强度。
根据本公开实施例,根据电信号的幅值与光线强度的映射关系,可以准确获得第二光电探测器接收到光线的强度,从而可以提高检测的准确性。
步骤S1400,根据第三光线的强度、第四光线的强度、第五光线的强度和第六光线的强度,确定生物体的目标成分的浓度。
在本公开的一个实施例中,根据第三光线的强度、第四光线的强度、第五光线的强度和第六光线的强度,确定生物体的目标成分的浓度的步骤,可以进一步包括:步骤S1410~S1430。
步骤S1410,确定第三光线的强度与第五光线的强度的第一比值。
第三光线为第一光线经生物体的皮肤散射后射入第一光电探测器的光线。第五光线为第一光线经皮肤散射后射入第二光电探测器的光线。第一比值可以反映针对第一光线,第一光电探测器和第二光电探测器接收到的光线的强度的差值。
步骤S1420,确定第四光线的强度与第六光线的强度的第二比值。
第四光线为第二光线经生物体的皮肤散射后射入第一光电探测器的光线。第六光线为第二光线经皮肤散射后射入第二光电探测器的光线。第二比值可以反映针对第二光线,第一光电探测器和第二光电探测器接收到的光线的强度的差值。
步骤S1430,根据第一比值和第二比值,确定生物体的目标成分的浓度。
第一光线的波长为目标成分的吸光系数相对大的波长,第二光线的波长为目标成分的吸光系数相对小的波长,根据第一比值和第二比值,可以得出目标成分的浓度。
在本实施例中,第一光线的波长为目标成分的吸光系数相对大的波长,第二光线的波长为目标成分的吸光系数相对小的波长。第一光电探测器和第二光电探测器位于第一光发射器的同一侧。将第一光电探测器作为等效发射器,也就是将第一光电探测器接收到的光线作为第二光电探测器的发射光源。基于此,根据第一光线、第二光线经皮肤散射后被第一光电探测器接收的强度,分别可以确定第一光线、第二光线经皮肤散射后被第二光电探测器接收的强度,进一步地,根据第一光线经皮肤散射后被第二光电探测器接收的强度与第二光线经皮肤散射后被第二光电探测器接收的强度的差值,可以得出目标成分的浓度。
根据本实施例中,以第一光电探测器作为等效发射器,在不需要得知第一光发射器的发射光强的情况下,可以得到目标成分的浓度,不容易受到入射光强的影响,检测结果更准确。并且,根据第一光线经皮肤散射后被第二光电探测器接收的强度与第二光线经皮肤散射后被第二光电探测器接收的强度的差值确定目标成分的浓度,可以避免受到生物体的皮肤颜色的影响,进一步提高检测的准确性。
在本实施例中,第一光电探测器可以设置一个或多个,第二光电探测器也可以设置一个或者多个。下面参照附图描述各个例子。
<例子一>
以检测胆红素为例,介绍采用如图1所示的检测探头检测血液成分的方法。该血液成分的检测方法包括如下步骤。
步骤一、控制第一光发射器A向生物体发射第一光线和第二光线,其中,第一光线为蓝光(优选波长为455nm±5nm),第二光线为绿光(优选波长为550nm±5nm)。
步骤二、确定第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的蓝光的强度
Figure BDA0003084611550000121
第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的绿光的强度
Figure BDA0003084611550000122
第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,也就是蓝光在第一光电探测器B的出射光强。第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的绿光的强度,也就是绿光在第一光电探测器B的出射光强。
步骤三、确定第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的蓝光的强度
Figure BDA0003084611550000123
第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的绿光的强度
Figure BDA0003084611550000124
第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,也就是蓝光在第二光电探测器C的出射光强。第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的绿光的强度,也就是绿光在第二光电探测器C的出射光强。
步骤四、分别根据蓝光在第一光电探测器B、第二光电探测器C的出射光强和绿光在第一光电探测器B、第二光电探测器C的出射光强,获得胆红素的浓度。
示例性的,胆红素的浓度可以通过以下公式(1)获得:
Figure BDA0003084611550000125
其中,CB为胆红素的浓度,
Figure BDA0003084611550000126
为第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA0003084611550000127
为第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA0003084611550000128
为第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA0003084611550000129
为第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA00030846115500001210
为胆红素在蓝光处的吸光系数,LB1为与胆红素相关的第一光发射器A发出的光到第一光电探测器B的有效光程长,LB2为与胆红素相关的第一光发射器A发出的光到第二光电探测器C的有效光程长,G为与衰减因子相关的参数。
根据该例子,以第一光电探测器B作为等效发射器,在不需要得知第一光发射器A的发射光强的情况下,可以得到目标成分的浓度,不容易受到入射光强的影响,检测结果更准确。
<例子二>
该例子与方法实施例一的<例子一>的区别在于检测探头为L型。
以检测胆红素为例,介绍采用如图2所示的检测探头检测血液成分的方法。
在该例子中,分别计算每个第二光电探测器处的胆红素浓度,进一步地,根据每个第二光电探测器处的胆红素浓度,得到胆红素的浓度。
在第二光电探测器C1处测量的胆红素的浓度可以通过以下公式(2)获得:
Figure BDA0003084611550000131
其中,CB1为第二光电探测器C1处测量的胆红素的浓度,
Figure BDA0003084611550000132
为第二光电探测器C1接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA0003084611550000133
为第一光电探测器B1接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA0003084611550000134
为第二光电探测器C1接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA0003084611550000135
为第一光电探测器B1接收到经皮肤散射后的绿光的强度,G为与衰减因子相关的参数。
在第二光电探测器C2处测量的胆红素的浓度可以通过以下公式(3)获得:
Figure BDA0003084611550000136
其中,CB2为第二光电探测器C2处测量的胆红素的浓度,
Figure BDA0003084611550000137
为第二光电探测器C2接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA0003084611550000138
为第一光电探测器B2接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA0003084611550000139
为第二光电探测器C2接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA00030846115500001310
为第一光电探测器B2接收到经皮肤散射后的绿光的强度,G为与衰减因子相关的参数。
根据在第二光电探测器C1处测量的胆红素的浓度、在第二光电探测器C2处测量的胆红素的浓度,得到胆红素的浓度。
胆红素的浓度可以通过以下公式(4)获得:
Figure BDA00030846115500001311
其中,a1、a2、b为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
在该例子中,基于L型检测探头进行检测,可以结合在生物体皮肤的不同位置处的光电探测器的测试结果,获得生物体的血液成分的浓度,可以抵消生物体的肤色的影响,检测准确性更高。
<例子三>
该例子与方法实施例一的<例子一>的区别在于检测探头为十字型。
以检测胆红素为例,介绍采用如图3所示的检测探头检测血液成分的方法。
在该例子中,分别计算每个第二光电探测器处的胆红素浓度,进一步地,根据每个第二光电探测器处的胆红素浓度,得到胆红素的浓度。
胆红素的浓度可以通过以下公式(5)获得:
Figure BDA00030846115500001312
Figure BDA0003084611550000141
其中,
Figure BDA0003084611550000142
分别为第二光电探测器(C1、C2、C3、C4)接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA0003084611550000143
分别为第二光电探测器(C1、C2、C3、C4)接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA0003084611550000144
分别为第一光电探测器(B1、B2、B3、B4)接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA0003084611550000145
分别为第一光电探测器(B1、B2、B3、B4)接收到经皮肤散射后的绿光的强度,a1、a2、a3、a4、b为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
在该例子中,基于十字型检测探头进行检测,可以结合在生物体皮肤的不同位置处的光电探测器的测试结果,获得生物体的血液成分的浓度,可以抵消生物体的肤色的影响,检测准确性更高。
<例子四>
该例子与方法实施例一的<例子一>的区别在于第一光电探测器和第二光电探测器的数量为多个。
检测探头包括第一光发射器A、n个第一光电探测器(B1、…、Bn)、n个第二光电探测器(C1、…、Cn)。
胆红素的浓度可以通过以下公式(6)获得:
Figure BDA0003084611550000146
其中,
Figure BDA0003084611550000147
分别为第二光电探测器(C1、…、Cn)接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA0003084611550000148
分别为第二光电探测器(C1、…、Cn)接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA0003084611550000149
分别为第一光电探测器(B1、…、Bn)接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA00030846115500001410
分别为第一光电探测器(B1、…、Bn)接收到经皮肤散射后的绿光的强度,a1、…、an、b为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
在该实施例中,检测探头设置有多个接收组件,也就是设置有多个光电探测器,通过多个光电探测器可以检测生物体的不同位置处经皮肤散射后的光线的强度,进一步结合多个光电探测器接收到的光线的强度,可以确定生物体的血液成分的浓度,这样可以抵消生物体的肤色的影响,提高检测的准确性。并且,光电探测器的数量越多,检测准确性越高。
<例子五>
该例子与方法实施例一的<例子一>的区别在于检测探头为环型。
以检测胆红素为例,介绍采用如图4所示的检测探头检测血液成分的方法。
在该例子中,胆红素的浓度可以通过以下公式(7)获得:
Figure BDA00030846115500001411
其中,CB为胆红素的浓度,
Figure BDA00030846115500001412
为第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA00030846115500001413
为第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA00030846115500001414
为第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA0003084611550000151
为第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的绿光的强度,a、b、c为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
在该例子中,发射端口可以在同心圆的最内侧,也可以在第一接收端口和第二接收端口之间,还可以在同心圆的最外侧,本公开实施例对此不做限定。
如图12所示,为采用该例子得到的测试结果,该例子中,发射光强的变化对胆红素的浓度的测量结果基本不产生影响。
根据该例子,基于环型的检测探头进行检测,通过多个光电探测器可以检测生物体的不同位置处经皮肤散射后的光线的强度,进一步结合多个光电探测器接收到的光线的强度,可以确定生物体的血液成分的浓度,这样可以抵消生物体的肤色的影响,并且,检测结果不会受到检测探头的放置位置的影响,可以进一步提高检测准确性。
在一个实施例中,为了进一步消除其他血液成分对检测目标成分的浓度的影响,在步骤S1400之前,该血液成分的检测方法还可以包括:控制第一光发射器向生物体发射第十五光线;确定第一光电探测器接收到的第十六光线的强度和第二光电探测器接收到的第十七光线的强度,其中,第十六光线为第十五光线经皮肤散射后射入第一光电探测器的光线,第十七光线为第十五光线经皮肤散射后射入第二光电探测器的光线。
步骤S1400可以进一步包括:根据第三光线的强度、第四光线的强度、第五光线的强度、第六光线的强度、第十六光线的强度和第十七光线的强度,确定生物体的目标成分的浓度。
在该实施例中,生物体的血液中含有多种血液成分,例如血小板、胆红素、血红蛋白等。不同的血液成分具有不同的吸光特征,血液成分对不同波长的光线具有不同的吸光系数,也就是说,当光线投射到生物体上时,生物体的血液成分对不同波长的光线的吸收程度不同。基于此,可以根据生物体的其他血液成分的吸光特性确定第十五光线的波长。
继续以检测胆红素为例进行说明,为了进一步消除血液中血红蛋白对胆红素的浓度的检测结果造成影响,参见图11b,在808nm处,氧合血红蛋白和还原血红蛋白为等吸收点,基于此,将第十五光线的波长可优选为808±5nm。
需要说明的是,第十五光线可以是同一波长的光线,也可以包括不同波长的光线。示例性的,控制第一光发射器向生物体发射第十五光线,可以是控制第一光发射器向生物体发出同一波长的第十五光线,例如,控制第一光发射器发出波长为808±5nm的第十五光线。示例性的,控制第一光发射器向生物体发射第十五光线,可以是控制第一光发射器向生物体发出不同波长的第十五光线,例如,控制第一光发射器分时发出两路波长分别为690nm±5nm和750nm±5nm的第十五光线。其中,该例子中的具体波长仅用于举例说明,第十五光线的波长也可以是其他值。
下面以具体的例子对第十五光线可以是同一波长的光线的情况进行说明。
<例子六>
继续以检测胆红素为例,介绍采用如图1所示的检测探头检测血液成分的方法。该血液成分的检测方法包括如下步骤。
步骤一,控制第一光发射器A向生物体发射第一光线和第二光线,其中,第一光线为蓝光(波长优选为455nm±5nm),第二光线为绿光(波长优选为550nm±5nm)。
步骤二,确定第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的蓝光的强度
Figure BDA0003084611550000161
第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的绿光的强度
Figure BDA0003084611550000162
步骤三,确定第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的蓝光的强度
Figure BDA0003084611550000163
第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的绿光的强度
Figure BDA0003084611550000164
步骤四,控制第一光发射器A向生物体发射第十五光线,其中,第十五光线为红光(波长优选为808±5nm)。
步骤五,确定第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的红光的强度
Figure BDA0003084611550000165
以及第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的红光的强度
Figure BDA0003084611550000166
步骤六,分别根据蓝光在第一光电探测器B、第二光电探测器C的出射光强、绿光在第一光电探测器B、第二光电探测器C的出射光强和红光在第一光电探测器B、第二光电探测器C的出射光强,获得胆红素的浓度。
示例性的,胆红素的浓度可以通过以下公式(8)获得:
Figure BDA0003084611550000167
对公式(8)进行整理,即可以通过以下公式(9)获得:
Figure BDA0003084611550000168
其中,CB为胆红素的浓度,
Figure BDA0003084611550000169
为第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA00030846115500001610
为第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA00030846115500001611
为第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA00030846115500001612
为第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA00030846115500001613
为第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的红光的强度,
Figure BDA00030846115500001614
为第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的红光的强度,
Figure BDA00030846115500001615
为胆红素在蓝光处的吸光系数,
Figure BDA00030846115500001616
为血红蛋白在蓝光处的吸光系数,
Figure BDA00030846115500001617
为血红蛋白在绿光处的吸光系数,
Figure BDA00030846115500001618
为胆红素在红光处的吸光系数,LB1为与胆红素相关的第一光发射器A发出的光到第一光电探测器B的有效光程长,LB2为与胆红素相关的第一光发射器A发出的光到第二光电探测器C的有效光程长,G’、G为与衰减因子相关的参数,k1、k2、K为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
<例子七>
该例子与方法实施例一的<例子六>的区别在于检测探头为L型。
以检测胆红素为例,介绍采用如图2所示的检测探头检测血液成分的方法。
在该例子中,分别计算每个第二光电探测器处的胆红素浓度,进一步地,根据每个第二光电探测器处的胆红素浓度,得到胆红素的浓度。
根据在第二光电探测器C1处测量的胆红素的浓度、在第二光电探测器C2处测量的胆红素的浓度,得到胆红素的浓度。
胆红素的浓度可以通过以下公式(10)获得:
Figure BDA0003084611550000171
其中,CB为胆红素的浓度;
Figure BDA0003084611550000172
为第二光电探测器C1接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA0003084611550000173
为第一光电探测器B1接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA0003084611550000174
为第二光电探测器C1接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA0003084611550000175
为第一光电探测器B1接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA0003084611550000176
为第二光电探测器C1接收到经皮肤散射后的红光的强度,
Figure BDA0003084611550000177
为第一光电探测器B1接收到经皮肤散射后的红光的强度;
Figure BDA0003084611550000178
为第二光电探测器C2接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA0003084611550000179
为第一光电探测器B2接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA00030846115500001710
为第二光电探测器C2接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA00030846115500001711
为第一光电探测器B2接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA00030846115500001712
为第二光电探测器C2接收到经皮肤散射后的红光的强度,
Figure BDA00030846115500001713
为第一光电探测器B2接收到经皮肤散射后的红光的强度;k11、k12、k21、k22、K为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
<例子八>
该例子与方法实施例一的<例子六>的区别在于检测探头为十字型。
以检测胆红素为例,介绍采用如图3所示的检测探头检测血液成分的方法。
在该例子中,分别计算每个第二光电探测器处的胆红素浓度,进一步地,根据每个第二光电探测器处的胆红素浓度,得到胆红素的浓度。
胆红素的浓度可以通过以下公式(11)获得:
Figure BDA00030846115500001714
其中,
Figure BDA00030846115500001715
分别为第二光电探测器(C1、C2、C3、C4)接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA00030846115500001716
分别为第二光电探测器(C1、C2、C3、C4)接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA00030846115500001717
分别为第一光电探测器(B1、B2、B3、B4)接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA00030846115500001718
分别为第一光电探测器(B1、B2、B3、B4)接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA00030846115500001719
分别为第二光电探测器(C1、C2、C3、C4)接收到经皮肤散射后的红光的强度,
Figure BDA00030846115500001720
Figure BDA00030846115500001721
分别为第一光电探测器(B1、B2、B3、B4)接收到经皮肤散射后的红光的强度,k11、k12、k21、k22、k31、k32、k41、k42、K为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
<例子九>
该例子与方法实施例一的<例子六>的区别在于第一光电探测器和第二光电探测器的数量为多个。
检测探头包括第一光发射器A、n个第一光电探测器(B1、…、Bn)、n个第二光电探测器(C1、…、Cn)。
胆红素的浓度可以通过以下公式(12)获得:
Figure BDA0003084611550000181
其中,
Figure BDA0003084611550000182
分别为第二光电探测器(C1、…、Cn)接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA0003084611550000183
分别为第二光电探测器(C1、…、Cn)接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA0003084611550000184
分别为第二光电探测器(C1、…、Cn)接收到经皮肤散射后的红光的强度,
Figure BDA0003084611550000185
分别为第一光电探测器(B1、…、Bn)接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA0003084611550000186
分别为第一光电探测器(B1、…、Bn)接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA0003084611550000187
分别为第一光电探测器(B1、…、Bn)接收到经皮肤散射后的红光的强度,k11、k21、…、kn1,k21、k22、…、kn2,K为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
<例子十>
该例子与方法实施例一的<例子六>的区别在于检测探头为环型。
以检测胆红素为例,介绍采用如图4所示的检测探头检测血液成分的方法。
在该例子中,胆红素的浓度可以通过以下公式(13)获得:
Figure BDA0003084611550000188
其中,CB为胆红素的浓度,
Figure BDA0003084611550000189
为第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA00030846115500001810
为第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA00030846115500001811
为第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA00030846115500001812
为第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA00030846115500001813
为第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的红光的强度,
Figure BDA00030846115500001814
为第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的红光的强度,k1、k2、K为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
在该例子中,发射端口可以在同心圆的最内侧,也可以在第一接收端口和第二接收端口之间,还可以在同心圆的最外侧,本公开实施例对此不做限定。
下面以具体的例子对第十五光线可以包括不同波长的光线的情况进行说明。
<例子十一>
继续以检测胆红素为例,介绍采用如图1所示的检测探头检测血液成分的方法。该血液成分的检测方法包括如下步骤。
步骤一至步骤三参照方法实施例一的<例子六>,这里不再赘述。
步骤四,控制第一光发射器A向生物体分时发射第一红光(r1)和第二红光(r2)。
步骤五,确定第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的第一红光的强度
Figure BDA00030846115500001815
和第二红光的强度
Figure BDA00030846115500001816
以及第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的第一红光的强度
Figure BDA00030846115500001817
和第二红光的强度
Figure BDA0003084611550000191
步骤六,分别根据蓝光在第一光电探测器B、第二光电探测器C的出射光强、绿光在第一光电探测器B、第二光电探测器C的出射光强和第一红光和第二红光在第一光电探测器B、第二光电探测器C的出射光强,获得胆红素的浓度。
示例性的,胆红素的浓度可以通过以下公式(14)获得:
Figure BDA0003084611550000192
其中,CB为胆红素的浓度,
Figure BDA0003084611550000193
为第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA0003084611550000194
为第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA0003084611550000195
为第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA0003084611550000196
为第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA0003084611550000197
为第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的第一红光的强度,
Figure BDA0003084611550000198
为第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的第一红光的强度,
Figure BDA0003084611550000199
为第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的第二红光的强度,
Figure BDA00030846115500001910
为第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的第二红光的强度,k1、k2、K为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
<例子十二>
该例子与方法实施例一的<例子十一>的区别在于检测探头为L型。
以检测胆红素为例,介绍采用如图2所示的检测探头检测血液成分的方法。
在该例子中,分别计算每个第二光电探测器处的胆红素浓度,进一步地,根据每个第二光电探测器处的胆红素浓度,得到胆红素的浓度。
胆红素的浓度可以通过以下公式(15)获得:
Figure BDA00030846115500001911
其中,CB为胆红素的浓度;
Figure BDA00030846115500001912
为第二光电探测器C1接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA00030846115500001913
为第一光电探测器B1接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA00030846115500001914
为第二光电探测器C1接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA00030846115500001915
为第一光电探测器B1接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA00030846115500001916
分别为第二光电探测器C1接收到经皮肤散射后的第一红光和第二红光的强度,
Figure BDA00030846115500001917
分别为第一光电探测器B1接收到经皮肤散射后的第一红光和第二红光的强度;
Figure BDA00030846115500001918
为第二光电探测器C2接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA00030846115500001919
为第一光电探测器B2接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA00030846115500001920
为第二光电探测器C2接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA00030846115500001921
为第一光电探测器B2接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA00030846115500001922
分别为第二光电探测器C2接收到经皮肤散射后的第一红光和第二红光的强度,
Figure BDA00030846115500001923
分别为第一光电探测器B2接收到经皮肤散射后的第一红光和第二红光的强度;k11、k12、k21、k22、K为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
<例子十三>
该例子与方法实施例一的<例子十一>的区别在于检测探头为十字型。
以检测胆红素为例,介绍采用如图3所示的检测探头检测血液成分的方法。
在该例子中,分别计算每个第二光电探测器处的胆红素浓度,进一步地,根据每个第二光电探测器处的胆红素浓度,得到胆红素的浓度。
胆红素的浓度可以通过以下公式(16)获得:
Figure BDA0003084611550000201
其中,
Figure BDA0003084611550000202
分别为第二光电探测器(C1、C2、C3、C4)接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA0003084611550000203
分别为第二光电探测器(C1、C2、C3、C4)接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA0003084611550000204
分别为第一光电探测器(B1、B2、B3、B4)接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA0003084611550000205
分别为第一光电探测器(B1、B2、B3、B4)接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA0003084611550000206
分别为第二光电探测器(C1、C2、C3、C4)接收到经皮肤散射后的第一红光的强度,
Figure BDA0003084611550000207
Figure BDA0003084611550000208
分别为第二光电探测器(C1、C2、C3、C4)接收到经皮肤散射后的第二红光的强度,
Figure BDA0003084611550000209
分别为第一光电探测器(B1、B2、B3、B4)接收到经皮肤散射后的第一红光的强度,
Figure BDA00030846115500002010
分别为第一光电探测器(B1、B2、B3、B4)接收到经皮肤散射后的第二红光的强度,k11、k12、k21、k22、k31、k32、k41、k42、K为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
<例子十四>
该例子与方法实施例一的<例子十一>的区别在于第一光电探测器和第二光电探测器的数量为多个。
检测探头包括第一光发射器A、n个第一光电探测器(B1、…、Bn)、n个第二光电探测器(C1、…、Cn)。
胆红素的浓度可以通过以下公式(17)获得:
Figure BDA00030846115500002011
其中,
Figure BDA00030846115500002012
分别为第二光电探测器(C1、…、Cn)接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA00030846115500002013
分别为第二光电探测器(C1、…、Cn)接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA00030846115500002014
分别为第二光电探测器(C1、…、Cn)接收到经皮肤散射后的第一红光的强度,
Figure BDA00030846115500002015
分别为第二光电探测器(C1、…、Cn)接收到经皮肤散射后的第二红光的强度,
Figure BDA00030846115500002016
分别为第一光电探测器(B1、…、Bn)接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA0003084611550000211
分别为第一光电探测器(B1、…、Bn)接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA0003084611550000212
分别为第一光电探测器(B1、…、Bn)接收到经皮肤散射后的第一红光的强度,
Figure BDA0003084611550000213
分别为第一光电探测器(B1、…、Bn)接收到经皮肤散射后的第二红光的强度,k11、k21、…、kn1,k21、k22、…、kn2,K为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
<例子十五>
该例子与方法实施例一的<例子十一>的区别在于检测探头为环型。
以检测胆红素为例,介绍采用如图4所示的检测探头检测血液成分的方法。
在该例子中,胆红素的浓度可以通过以下公式(18)获得:
Figure BDA0003084611550000214
其中,CB为胆红素的浓度,
Figure BDA0003084611550000215
为第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA0003084611550000216
为第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的蓝光的强度,
Figure BDA0003084611550000217
为第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA0003084611550000218
为第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的绿光的强度,
Figure BDA0003084611550000219
分别为第二光电探测器C接收到经皮肤散射后的第一红光和第二红光的强度,
Figure BDA00030846115500002110
分别为第一光电探测器B接收到经皮肤散射后的第一红光和第二红光的强度,k1、k2、K为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
在该例子中,发射端口可以在同心圆的最内侧,也可以在第一接收端口和第二接收端口之间,还可以在同心圆的最外侧,本公开实施例对此不做限定。
需要说明的是,第十五光线可以包括多个波长的光线,例如,第十五光线包括红光(r1)、红光(r2)、……、红光(rn),这样能够提高检测的准确性。其中,这里的红光仅为示例作用,不对本公开实施例的第一十五光线的波长进行限定。
<方法实施例二>
本公开实施例提供了一种血液成分的检测方法,该检测方法可以由电子设备实施。该电子设备可以包括检测探头,检测探头包括发射组件和第三光电探测器,发射组件设置在第三光电探测器的一侧,发射组件包括第二光发射器和第三光发射器。该电子设备也可以是如图9所示的电子设备90。
如图13所示,该实施例提供的血液成分的检测方法可以包括以下步骤S2100~S2400。
步骤S2100,控制第二光发射器向生物体发射具有第三波长的第七光线和具有第四波长的第八光线。
步骤S2200,控制第三光发射器向生物体发射具有第三波长的第九光线和具有第四波长的第十光线;
在本实施例中,生物体的血液中含有多种血液成分,例如血小板、胆红素、血红蛋白等。不同的血液成分具有不同的吸光特征,血液成分对不同波长的光线具有不同的吸光系数,也就是说,当光线投射到生物体上时,生物体的血液成分对不同波长的光线的吸收程度不同。基于此,可以根据所要检测的血液成分的吸光特性,将所要检测的血液成分的吸光系数相对大的波长作为第一波长,将所要检测的血液成分的吸光系数相对小的波长作为第二波长。
以检测胆红素为例对第七光线和第八光线的波长的确定过程进行说明,参见图11a,血红蛋白、黑色素和胆红素在蓝光段具有较强的吸光系数,血红蛋白和黑色素在绿光段具有较强的吸光系数,而胆红素在绿光段的吸光系数接近于零。基于此,第三波长可以优选为455nm±5nm,第四波长可以优选为550nm±5nm。
需要说明的是,第二光发射器采用分时发送的方式,发射第七光线和第八光线。发射第七光线和第八光线的顺序本公开实施例不做限定。第三光发射器采用分时发送的方式,发射第九光线和第十光线。发射第九光线和第十光线的顺序本公开实施例不做限定。
步骤S2300,确定第三光电探测器接收到的第十一光线的强度、第十二光线的强度、第十三光线的强度和第十四光线的强度。
其中,第十一光线、第十二光线、第十三光线、第十四光线分别为第七光线、第八光线、第九光线、第十光线度经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器的光线。
在具体实施时,可以根据第三光电探测器输出的电信号的幅值、以及电信号的幅值与光线强度的映射关系,第十一光线的强度、第十二光线的强度、第十三光线的强度和第十四光线的强度。
步骤S2400,根据第十一光线的强度、第十二光线的强度、第十三光线的强度和第十四光线的强度,确定生物体的目标成分的浓度。
在本公开的一个实施例中,根据第十一光线的强度、第十二光线的强度、第十三光线的强度和第十四光线的强度,确定生物体的目标成分的浓度的步骤,可以进一步包括:步骤S2410~S2430。
步骤S2410,确定第十一光线的强度与第十三光线的强度的第三比值。
第十一光线为第七光线从第二光发射器发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器的光线。第十三光线为第九光线从第三光发射器发经皮肤散射后射入第三光电探测器的光线。第三比值可以反映第三光电探测器接收散射后的第七光线和第九光线的强度的差值。
步骤S2420,确定第十二光线的强度与第十四光线的强度的第四比值。
第十二光线为第八光线从第二光发射器发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器的光线。第十四光线为第十光线从第三光发射器发经皮肤散射后射入第三光电探测器的光线。第四比值可以反映第三光电探测器接收散射后的第八光线和第十光线的强度的差值。
步骤S2430,根据第三比值和第四比值,确定生物体的目标成分的浓度。
第二光发射器与第三光电探测器之间的距离与第三光发射器与第三光电探测器之间的距离不同,第二光发射器发出第七光线和第八光线,第三光发射器发出第九光线和第十光线,第七光线和第九光线的波长为目标成分的吸光系数相对大的波长,第八光线和第十光线的波长为目标成分的吸光系数相对小的波长,根据第三比值和第四比值,可以得出目标成分的浓度。
在本实施例中,光线从不同的光发射器发出,经生物体的皮肤散射后,被同一光电探测器接收,根据光电探测器接收到的不同的光发射器发出的不同波长的光线的强度的差值,可以得出目标成分的浓度。根据本实施例中,通过多点发射单点接收的方式,可以实现目标成分的检测,结构简单。
在本实施例中,第二光发射器可以设置一个或多个,第三光发射器也可以设置一个或者多个。下面参照附图描述各个例子。
<例子一>
以检测胆红素为例,介绍采用如图5所示的检测探头检测血液成分的方法。该血液成分的检测方法包括如下步骤。
步骤一,控制第二光发射器D向生物体发射第七光线和第八光线,其中,第七光线为蓝光(波长优选为455nm±5nm),第八光线为绿光(波长优选为550nm±5nm)。
步骤二,控制第三光发射器E向生物体发射第九光线和第十光线,其中,第九光线为蓝光(波长优选为455nm±5nm),第十光线为绿光(波长优选为550nm±5nm)。
步骤三,确定第三光电探测器F接收到的第十一光线的强度
Figure BDA0003084611550000231
第十二光线的强度
Figure BDA0003084611550000232
第十三光线的强度
Figure BDA0003084611550000233
和第十四光线的强度
Figure BDA0003084611550000234
其中,第十一光线、第十二光线、第十三光线、第十四光线分别为第七光线、第八光线、第九光线、第十光线经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器的光线。
步骤四,根据第十一光线的强度、第十二光线的强度、第十三光线的强度和第十四光线的强度,确定生物体的目标成分的浓度。
示例性的,胆红素的浓度可以通过以下公式(19)获得:
Figure BDA0003084611550000235
其中,CB为胆红素的浓度,
Figure BDA0003084611550000236
为蓝光从第二光发射器D发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000237
为绿光从第二光发射器D发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000238
为蓝光从第三光发射器E发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000239
为绿光从第三光发射器E发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA00030846115500002310
为胆红素在蓝光处的吸光系数,LB1为与胆红素相关的第二光发射器D发出的光到第三光电探测器F的有效光程长,LB2为与胆红素相关的第三光发射器E发出的光到第三光电探测器F的有效光程长,GN为与衰减因子、入射光强相关的参数。
根据该例子,通过多点发射单点接收的方式,可以实现目标成分的检测,结构简单。
<例子二>
该例子与方法实施例二的<例子一>的区别在于检测探头为L型。
以检测胆红素为例,介绍采用如图6所示的检测探头检测血液成分的方法。
该例子中,分别计算第三光电探测器接收第二光发射器发出的光线的强度得到的胆红素浓度,第三光电探测器接收第三光发射器发出的光线的强度得到的胆红素浓度,进一步根据前面得到的测量结果确定胆红素的浓度。
胆红素的浓度可以通过以下公式(20)获得:
Figure BDA0003084611550000241
其中,a1、a2、b为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
在该例子中,基于L型检测探头进行检测,可以在生物体皮肤的不同位置处的光发射器,以根据光电探测器接收不同发光器发出的光线的强度,获得生物体的血液成分的浓度,可以抵消生物体的肤色的影响,检测准确性更高。
<例子三>
该例子与方法实施例二的<例子一>的区别在于检测探头为十字型。
以检测胆红素为例,介绍采用如图7所示的检测探头检测血液成分的方法。
在该例子中,胆红素的浓度可以通过以下公式(21)获得:
Figure BDA0003084611550000242
其中,CB为胆红素的浓度,
Figure BDA0003084611550000243
分别为蓝光从第二光发射器(D1、D2、D3、D4)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000244
Figure BDA0003084611550000245
分别为绿光从第二光发射器(D1、D2、D3、D4)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000246
分别为蓝光从第三光发射器(E1、E2、E3、E4)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000247
分别为绿光从第三光发射器(E1、E2、E3、E4)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,a1、a2、a3、a4、b为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
在该例子中,基于十字型检测探头进行检测,可以在生物体皮肤的不同位置处的光发射器,以根据光电探测器接收不同发光器发出的光线的强度,获得生物体的血液成分的浓度,可以抵消生物体的肤色的影响,检测准确性更高。
<例子四>
该例子与方法实施例二的<例子一>的区别在于检测探头为环型。
以检测胆红素为例,介绍采用如图8所示的检测探头检测血液成分的方法。
在该例子中,胆红素的浓度可以通过以下公式(22)获得:
Figure BDA0003084611550000248
其中,CB为胆红素的浓度,
Figure BDA0003084611550000249
为蓝光从第二光发射器D发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA00030846115500002410
为绿光从第二光发射器D发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA00030846115500002411
为蓝光从第三光发射器E发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA00030846115500002412
为绿光从第三光发射器E发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,a、b、c为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
在该例子中,接收端口可以在同心圆的最内侧,也可以在第一发射端口和第二发射端口之间,还可以在同心圆的最外侧,本公开实施例对此不做限定。
根据该例子,基于环型的检测探头进行检测,可以在生物体皮肤的不同位置处的光发射器,以根据光电探测器接收不同发光器发出的光线的强度,获得生物体的血液成分的浓度,这样可以抵消生物体的肤色的影响,并且,检测结果不会受到检测探头的放置位置的影响,可以进一步提高检测准确性。
在一个实施例中,为了进一步消除其他血液成分对检测目标成分的浓度的影响,在步骤S2400之前,该血液成分的检测方法还可以包括:控制第二光发射器向生物体发射第十八光线;确定第三光电探测器接收到的第十九光线的强度,其中,第十九光线为第二光发射器发出的第十八光线经皮肤散射后射入第三光电探测器的光线。
步骤S1400可以进一步包括:根据第十一光线的强度、第十二光线的强度、第十三光线的强度、第十四光线的强度和第十九光线的强度,确定生物体的目标成分的浓度。
在该实施例中,生物体的血液中含有多种血液成分,例如血小板、胆红素、血红蛋白等。不同的血液成分具有不同的吸光特征,血液成分对不同波长的光线具有不同的吸光系数,也就是说,当光线投射到生物体上时,生物体的血液成分对不同波长的光线的吸收程度不同。基于此,可以根据生物体的其他血液成分的吸光特性确定第十八光线的波长。
继续以检测胆红素为例进行说明,为了进一步消除血液中血红蛋白对胆红素的浓度的检测结果造成影响,参见图11b,在808nm处,氧合血红蛋白和还原血红蛋白为等吸收点,基于此,将第十八光线的波长优选为808±5nm。
需要说明的是,第十八光线可以是同一波长的光线,也可以包括不同波长的光线。示例性的,控制第二光发射器向生物体发射第十八光线,可以是控制第二光发射器向生物体发出同一波长的第十八光线,例如,控制第二光发射器发出波长为808±5nm的第十八光线。示例性的,控制第二光发射器向生物体发射第十八光线,可以是控制第二光发射器向生物体发出不同波长的第十八光线,例如,控制第二光发射器分时发出两路波长分别为690nm±5nm和750nm±5nm的第十八光线。其中,该例子中的具体波长仅用于举例说明,第十八光线的波长也可以是其他值。
此外,还需要说明的是,也可以控制第三光发射器发出第十八光线。
下面以具体的例子对第十八光线均是同一波长的光线的情况进行说明。
<例子五>
继续以检测胆红素为例,介绍采用如图1所示的检测探头检测血液成分的方法。该血液成分的检测方法包括如下步骤。
步骤一,控制第二光发射器D向生物体发射第七光线和第八光线,其中,第七光线为蓝光(波长优选为455nm±5nm),第八光线为绿光(波长优选为550nm±5nm)。
步骤二,控制第三光发射器E向生物体发射第九光线和第十光线,其中,第九光线为蓝光(波长优选为455nm±5nm),第十光线为绿光(波长优选为550nm±5nm)。
步骤三,确定第三光电探测器F接收到的第十一光线的强度
Figure BDA0003084611550000251
第十二光线的强度
Figure BDA0003084611550000252
第十三光线的强度
Figure BDA0003084611550000253
和第十四光线的强度
Figure BDA0003084611550000254
其中,第十一光线、第十二光线、第十三光线、第十四光线分别为第七光线、第八光线、第九光线、第十光线度经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器的光线。
步骤四,控制第二光发射器D向生物体发射第十八光线,其中,第十八光线为红光(波长优选为808±5nm)。
步骤五,确定第三光电探测器F接收到第十九光线的强度
Figure BDA0003084611550000261
其中,第十九光线为第二光发射器D发出的经皮肤散射后入射至第三光电探测器F的光线。
步骤六,分别根据第十一光线、第十二光线、第十三光线、第十四光线和第十九光线的强度,获得胆红素的浓度。
示例性的,胆红素的浓度可以通过以下公式(23)获得:
Figure BDA0003084611550000262
其中,CB为胆红素的浓度,
Figure BDA0003084611550000263
为蓝光从第二光发射器D发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000264
为绿光从第三光发射器E发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000265
为红光从第二光发射器D发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,k1、k2、K为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
<例子六>
该例子与方法实施例二的<例子五>的区别在于检测探头为L型。
以检测胆红素为例,介绍采用如图6所示的检测探头检测血液成分的方法。
该例子中,分别计算第三光电探测器接收第二光发射器发出的光线的强度得到的胆红素浓度,第三光电探测器接收第三光发射器发出的光线的强度得到的胆红素浓度,进一步根据前面得到的测量结果确定胆红素的浓度。
胆红素的浓度可以通过以下公式(24)获得:
Figure BDA0003084611550000266
其中,CB为胆红素的浓度,
Figure BDA0003084611550000267
分别为蓝光从第二光发射器(D1、D2)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000268
分别为红光从第二光发射器(D1、D2)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000269
分别为绿光从第三光发射器(E1、E2)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,k11、k12、k21、k22、K为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
<例子七>
该例子与方法实施例二的<例子五>的区别在于检测探头为十字型。
以检测胆红素为例,介绍采用如图7所示的检测探头检测血液成分的方法。
在该例子中,胆红素的浓度可以通过以下公式(25)获得:
Figure BDA0003084611550000271
其中,CB为胆红素的浓度,
Figure BDA0003084611550000272
分别为蓝光从第二光发射器(D1、D2、D3、D4)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000273
Figure BDA0003084611550000274
分别为红光从第二光发射器(D1、D2、D3、D4)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000275
分别为绿光从第三光发射器(E1、E2、E3、E4)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,k11、k12、k21、k22、k31、k32、k41、k42、K为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
<例子八>
该例子与方法实施例二的<例子五>的区别在于第二光发射器和第三光发射器的数量为多个。
检测探头包括n个第二光发射器(D1、…、Dn)、n个第三光发射器(E1、…、En)和第三光电探测器F。
胆红素的浓度可以通过以下公式(26)获得:
Figure BDA0003084611550000276
其中,CB为胆红素的浓度,
Figure BDA0003084611550000277
分别为蓝光从第二光发射器(D1、…、Dn)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000278
分别为红光从第二光发射器(D1、…、Dn)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000279
分别为绿光从第三光发射器(E1、…、En)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,k11、k21、…、kn1,k21、k22、…、kn2,K为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
<例子九>
该例子与方法实施例二的<例子五>的区别在于检测探头为环型。
以检测胆红素为例,介绍采用如图8所示的检测探头检测血液成分的方法。
在该例子中,胆红素的浓度可以通过以下公式(27)获得:
Figure BDA00030846115500002710
其中,CB为胆红素的浓度,
Figure BDA00030846115500002711
为蓝光从第二光发射器D发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000281
为绿光从第三光发射器E发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000282
为红光从第二光发射器D发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,k1、k2、K为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
在该例子中,接收端口可以在同心圆的最内侧,也可以在第一发射端口和第二发射端口之间,还可以在同心圆的最外侧,本公开实施例对此不做限定。
下面以具体的例子对第十五光线可以包括不同波长的光线的情况进行说明。
<例子十>
继续以检测胆红素为例,介绍采用如图1所示的检测探头检测血液成分的方法。该血液成分的检测方法包括如下步骤。
步骤一至步骤三参照方法实施例二的<例子五>,这里不再赘述。
步骤四,控制第二光发射器D向生物体分时发射第一红光(r1)和第二红光(r2)。
步骤五,确定第三光电探测器F接收到经皮肤散射后的第一红光的强度
Figure BDA0003084611550000283
和第二红光的强度
Figure BDA0003084611550000284
步骤六,第三光电探测器F接收到光线的强度,获得胆红素的浓度。
示例性的,胆红素的浓度可以通过以下公式(28)获得:
Figure BDA0003084611550000285
其中,CB为胆红素的浓度,
Figure BDA0003084611550000286
为蓝光从第二光发射器D发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000287
为绿光从第三光发射器E发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000288
为第一红光和第二红光从第二光发射器D发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,k1、k2、K为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
<例子十一>
该例子与方法实施例二的<例子十>的区别在于检测探头为L型。
以检测胆红素为例,介绍采用如图6所示的检测探头检测血液成分的方法。
胆红素的浓度可以通过以下公式(29)获得:
Figure BDA0003084611550000289
其中,CB为胆红素的浓度,
Figure BDA00030846115500002810
分别为蓝光从第二光发射器(D1、D2)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA00030846115500002811
分别为第一红光从第二光发射器(D1、D2)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA00030846115500002812
分别为第二红光从第二光发射器(D1、D2)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA00030846115500002813
分别为绿光从第三光发射器(E1、E2)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,k11、k12、k21、k22、K为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
<例子十二>
该例子与方法实施例二的<例子十>的区别在于检测探头为十字型。
以检测胆红素为例,介绍采用如图7所示的检测探头检测血液成分的方法。
在该例子中,胆红素的浓度可以通过以下公式(30)获得:
Figure BDA0003084611550000291
其中,CB为胆红素的浓度,
Figure BDA0003084611550000292
分别为蓝光从第二光发射器(D1、D2、D3、D4)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000293
Figure BDA0003084611550000294
分别为第一红光从第二光发射器(D1、D2、D3、D4)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000295
分别为第二红光从第二光发射器(D1、D2、D3、D4)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000296
分别为绿光从第三光发射器(E1、E2、E3、E4)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,k11、k12、k21、k22、k31、k32、k41、k42、K为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
<例子十三>
该例子与方法实施例二的<例子十>的区别在于第二光发射器和第三光发射器的数量为多个。
检测探头包括n个第二光发射器(D1、…、Dn)、n个第三光发射器(E1、…、En)和第三光电探测器F。
胆红素的浓度可以通过以下公式(31)获得:
Figure BDA0003084611550000297
其中,CB为胆红素的浓度,
Figure BDA0003084611550000298
分别为蓝光从第二光发射器(D1、…、Dn)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000299
分别为第一红光从第二光发射器(D1、…、Dn)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA00030846115500002910
分别为第二红光从第二光发射器(D1、…、Dn)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA00030846115500002911
分别为绿光从第三光发射器(E1、…、En)发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,k11、k21、…、kn1,k21、k22、…、kn2,K为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
<例子十四>
该例子与方法实施例二的<例子十>的区别在于检测探头为环型。
以检测胆红素为例,介绍采用如图8所示的检测探头检测血液成分的方法。
在该例子中,胆红素的浓度可以通过以下公式(32)获得:
Figure BDA0003084611550000301
其中,CB为胆红素的浓度,
Figure BDA0003084611550000302
为蓝光从第二光发射器D发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000303
为绿光从第三光发射器E发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,
Figure BDA0003084611550000304
为第一红光和第二红光从第二光发射器D发出经生物体的皮肤散射后射入第三光电探测器F的光线的强度,k1、k2、K为系数,可以通过回归拟合等方式给出。
在该例子中,接收端口可以在同心圆的最内侧,也可以在第一发射端口和第二发射端口之间,还可以在同心圆的最外侧,本公开实施例对此不做限定。
需要说明的是,第十八光线可以包括多个波长的光线,例如,第十八光线包括红光(r1)、红光(r2)、……、红光(rn),这样能够提高检测的准确性。其中,这里的红光仅为示例作用,不对本公开实施例的第一十五光线的波长进行限定。
<计算机可读存储介质>
本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令,所述计算机指令被处理器运行时执行本公开实施例提供的血液成分的检测方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于服务器、装置、设备、计算机存储介质实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下,在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外,在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中,多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本公开的可以是系统、方法和/或计算机指令产品。计算机指令产品可以包括计算机可读存储介质,其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身,诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如,通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备,或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令,并转发该计算机可读程序指令,以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本公开的操作的计算机指令指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码,所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等,以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中,远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机,或者,可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中,通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路,例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA),该电子电路可以执行计算机可读程序指令,从而实现本公开的各个方面。
这里参照根据本公开的实施例的方法、装置(系统)和计算机指令产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解,流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合,都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器,从而生产出一种机器,使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时,产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中,这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作,从而,存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品,其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上,使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤,以产生计算机实现的过程,从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机指令产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分,所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个连续的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。对于本领域技术人物来说公知的是,通过硬件方式实现、通过软件方式实现以及通过软件和硬件结合的方式实现都是等价的。
以上已经描述了本公开的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人物来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择,旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进,或者使本技术领域的其它普通技术人物能理解本文披露的各实施例。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (14)

1.一种检测探头,其特征在于,包括:
第一光发射器;
接收组件,所述接收组件设置在所述第一光发射器的一侧;
所述接收组件,包括:
第一光电探测器和第二光电探测器,所述第一光电探测器、所述第二光电探测器以及所述第一光发射器沿直线排列,所述第一光电探测器位于所述第一光发射器与所述第二光电探测器之间;
其中,所述第一光发射器、所述第一光电探测器与所述第二光电探测器两两之间填充有不透光材料。
2.根据权利要求1所述的检测探头,其特征在于,所述接收组件设置有至少两个,所述至少两个接收组件以所述第一光发射器为中心且围绕所述第一光发射器设置。
3.根据权利要求1所述的检测探头,其特征在于,所述第一光发射器包括第一发射端口,所述第一发射端口为环形;
所述第一光电探测器包括第一接收端口,所述第一接收端口为环形;
所述第二光电探测器包括第二接收端口,所述第二接收端口为环形;
其中,所述第一发射端口、所述第一接收端口和所述第二接收端口沿同心圆状排列。
4.一种检测探头,其特征在于,包括:
第三光电探测器;
发射组件,所述发射组件设置在所述第三光电探测器的一侧;
所述发射组件,包括:
第二光发射器和第三光发射器,所述第三光电探测器、所述第二光发射器以及所述第三光发射器沿直线排列,所述第二光发射器位于所述第三光电探测器与所述第三光发射器之间;
其中,所述第二光发射器、所述第三光发射器与所述第三光电探测器两两之间填充有不透光材料。
5.根据权利要求4所述的检测探头,其特征在于,所述发射组件设置有至少两个,所述至少两个发射组件以所述第三光电探测器为中心且围绕所述第三光电探测器设置。
6.根据权利要求4所述的检测探头,其特征在于,所述第二光发射器包括第二发射端口,所述第二发射端口为环形;
所述第三光发射器包括第三发射端口,所述第三发射端口为环形;
所述第三光电探测器包括第三接收端口,所述第三接收端口为环形;
其中,所述第二发射端口、所述第三发射端口和所述第三接收端口沿同心圆状排列。
7.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求1-6任一项所述的检测探头。
8.一种血液成分的检测方法,其特征在于,应用于电子设备,所述电子设备包括第一光发射器、第一光电探测器和第二光电探测器,所述方法包括:
控制所述第一光发射器向生物体发射具有第一波长的第一光线和具有第二波长的第二光线;
确定所述第一光电探测器接收到的第三光线的强度和第四光线的强度,其中,所述第三光线为所述第一光线经所述生物体的皮肤散射后射入所述第一光电探测器的光线,所述第四光线为所述第二光线经所述皮肤散射后射入所述第一光电探测器的光线;
确定所述第二光电探测器接收到的第五光线的强度和第六光线的强度,其中,所述第五光线为所述第一光线经所述皮肤散射后射入所述第二光电探测器的光线,所述第六光线为所述第二光线经所述皮肤散射后射入所述第二光电探测器的光线;
根据所述第三光线的强度、所述第四光线的强度、所述第五光线的强度和所述第六光线的强度,确定所述生物体的目标成分的浓度。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述确定所述第一光电探测器接收到的第三光线的强度和第四光线的强度,包括:
获取所述第一光电探测器接收到所述第三光线时输出的第一电信号;
根据电信号的幅值与光线强度的映射关系和所述第一电信号的幅值,确定所述第三光线的强度;
获取所述第一光电探测器接收到所述第四光线时输出的第二电信号;
根据电信号的幅值与光线强度的映射关系和所述第二电信号的幅值,确定所述第四光线的强度。
10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述确定所述第二光电探测器接收到的第五光线的强度和第六光线的强度,包括:
获取所述第二光电探测器接收到所述第五光线时输出的第三电信号;
根据电信号的幅值与光线强度的映射关系和所述第三电信号的幅值,确定所述第五光线的强度;
获取所述第二光电探测器接收到所述第六光线时输出的第四电信号;
根据电信号的幅值与光线强度的映射关系和所述第四电信号的幅值,确定所述第六光线的强度。
11.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述根据所述第三光线的强度、所述第四光线的强度、所述第五光线的强度和所述第六光线的强度,确定所述生物体的目标成分的浓度,包括:
确定所述第三光线的强度与所述第五光线的强度的第一比值;
确定所述第四光线的强度与所述第六光线的强度的第二比值;
根据所述第一比值和所述第二比值,确定所述生物体的目标成分的浓度。
12.一种血液成分的检测方法,其特征在于,应用于电子设备,所述电子设备包括第二光发射器、第三光发射器和第三光电探测器,所述方法包括:
控制所述第二光发射器向生物体发射具有第三波长的第七光线和具有第四波长的第八光线;
控制所述第三光发射器向所述生物体发射具有第三波长的第九光线和具有第四波长的第十光线;
确定所述第三光电探测器接收到的第十一光线的强度、第十二光线的强度、第十三光线的强度和第十四光线的强度,其中,所述第十一光线、所述第十二光线、所述第十三光线、所述第十四光线分别为所述第七光线、所述第八光线、所述第九光线、所述第十光线度经所述生物体的皮肤散射后射入所述第三光电探测器的光线;
根据所述第十一光线的强度、所述第十二光线的强度、所述第十三光线的强度和所述第十四光线的强度,确定所述生物体的目标成分的浓度。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述根据所述第十一光线的强度、所述第十二光线的强度、所述第十三光线的强度和所述第十四光线的强度,确定所述生物体的目标成分的浓度,包括:
确定所述第十一光线的强度与所述第十三光线的强度的第三比值;确定所述第十二光线的强度与所述第十四光线的强度的第四比值;
根据所述第三比值和所述第四比值,确定生物体的目标成分的浓度。
14.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令,所述计算机指令被处理器执行时,执行权利要求8-13任一项所述的方法。
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