CN210871602U - 血氧检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种血氧检测装置，包括基板、发光器、探测器及聚光透镜；发光器设置在基板上，用于向待测组织发射探测光；聚光透镜，包括入射面与出射面，入射面朝向待测组织以接收从待测组织反射和/或透射出的光，出射面朝向探测器；探测器设置在基板上，用于接收从聚光透镜的出射面出射的光。本申请能够在血氧检测过程中，降低运动对光传导过程产生的干扰，提高检测精度。

Description

血氧检测装置

技术领域

本申请涉及血氧检测技术领域，具体涉及一种血氧检测装置。

背景技术

人体所消耗的氧，主要来源于血红蛋白所携带的氧，可穿戴式血氧检测产品不仅在临床医学，家庭健康护理有广泛的应用，而且在运动医学，野外探险，航空飞行等领域也均有广泛应用。

无创式血氧检测是一种基于光电传感器的实时、连续的光化学检测方法。目前的无创式血氧检测装置分为图1所示的反射型和图2所示的透射型，反射型的佩戴方式例如腕表式、头戴式等，透射型的佩戴方式例如指夹式、耳垂式等。如图1和图2所示，现有的血氧检测装置包括发光器12与探测器13，发光器12发出的探测光15进入人体组织11后，经过人体组织11反射或透射后进入探测器13。根据Beer-Lambert定律，当探测光15照射人体组织11时，人体组织11中血液中的不同血红蛋白对不同波长的光的吸光度不同，通过探测器13可以检测到探测光15通过人体组织11后的透射光或反射光。由于心室的收缩和舒张，动脉血管会随之收缩和扩张，探测器13采集的信号随动脉博动，通过得到的交流和直流信号，计算血氧饱和度。

生物组织是一个各向异性的复杂光学介质，光在生物组织中传播时，散射程度比较高，因此当光照射复杂的人体组织时，实际光路异常复杂，到达探测器的光是各个方向的透射或反射光，本身比较容易受外界干扰。当被检测部位出现肌肉颤抖，或被检测者处于肢体运动状态时，被检测部位和探测器之间必然有相对位移、相对角度等变化，这将直接影响探测器接收信号的稳定性，影响检测精度。

实用新型内容

针对上述技术问题，本申请提供一种血氧检测装置，能够在血氧检测过程中，降低运动对光传导过程产生的干扰，提高检测精度。

为解决上述技术问题，本申请提供一种血氧检测装置，包括基板、发光器、探测器及聚光透镜；

所述发光器设置在所述基板上，用于向待测组织发射探测光；

所述聚光透镜，包括入射面与出射面，所述入射面朝向所述待测组织以接收从所述待测组织反射和/或透射出的光，所述出射面朝向所述探测器；

所述探测器设置在所述基板上，用于接收从所述聚光透镜的出射面出射的光。

其中，所述聚光透镜为平凸透镜，所述入射面为球面，所述出射面为平面。

其中，所述探测器的轴线与所述聚光透镜的轴线重合，所述探测器与所述聚光透镜之间的距离小于或等于所述聚光透镜的焦距。

其中，所述探测器的光接收面的面积小于或等于所述聚光透镜的出射面的面积。

其中，所述聚光透镜在所述血氧检测装置处于佩戴状态时接触所述待测组织的表面。

其中，所述基板包括第一收容槽与第二收容槽，所述发光器收容于所述第一收容槽，所述探测器与所述聚光透镜收容于所述第二收容槽，所述第一收容槽与所述第二收容槽的开口在所述血氧检测装置处于佩戴状态时朝向所述待测组织。

其中，所述第二收容槽包括依次连通的小直径部、中直径部与大直径部，所述小直径部位于所述第二收容槽的底部，所述探测器设置在所述小直径部中，所述聚光透镜设置在所述大直径部中。

其中，所述中直径部为真空密封腔体。

其中，所述发光器与所述探测器在所述血氧检测装置处于佩戴状态时位于所述待测组织的同一侧或相对两侧。

其中，所述血氧检测装置还包括佩戴部，所述佩戴部与所述基板直接或间接连接，所述佩戴部具有黏性层，所述黏性层用于将所述血氧检测装置粘贴在所述待测组织的表面。

如上所述，本实用新型的血氧检测装置具有以下有益效果：

发光器设置在基板上，用于向待测组织发射探测光，聚光透镜，包括入射面与出射面，入射面朝向待测组织以接收从待测组织反射和/或透射出的光，出射面朝向探测器，探测器设置在基板上，用于接收从聚光透镜的出射面出射的光。根据光的折射原理，在探测器前设计聚光透镜，能够在血氧检测过程中，降低运动导致光在传播过程中光路出现变化产生的信号干扰，提高检测精度。

附图说明

图1是现有的一种反射型的血氧检测装置的结构示意图；

图2是现有的一种透射型的血氧检测装置的结构示意图；

图3是根据本申请一实施例示出的血氧检测装置的结构示意图；

图4是根据本申请一实施例示出的血氧检测装置的另一结构示意图；

图5是根据本申请一实施例示出的血氧检测装置的再一结构示意图；

图6是本申请的血氧检测装置与现有的血氧检测装置在探测器与待测组织发生相对水平位置变化时的测试结果对比图；

图7是本申请的血氧检测装置与现有的血氧检测装置在探测器与待测组织发生相对角度变化时的测试结果对比图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。

在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本申请的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。

虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

图3是根据本申请一实施例示出的血氧检测装置的结构示意图。图4是根据本申请一实施例示出的血氧检测装置的另一结构示意图。其中，图3中的结构用于实现透射型的血氧检测装置，图4中的结构用于实现反射型的血氧检测装置，请参考图3与图4，本申请实施例的血氧检测装置包括发光器21、聚光透镜22及探测器23。

发光器21用于向待测组织25发射探测光26。在本实施例中，探测光26为双波长或三波长的照射光，探测光26进入待测组织25后，在待测组织25内发生发射和透射。待测组织25为特定人体部位的组织，例如手指、额头、耳垂、手臂、大腿，等等。

聚光透镜22包括入射面221与出射面222，其中，入射面221朝向待测组织25以接收从待测组织25反射和/或透射出的光，出射面222朝向探测器23以使出射光可被探测器23采集。聚光是指，进入聚光透镜22的入射面221的光从出射面222出射后，相对原来的入射方向更偏向聚光透镜22的中心轴，在本实施例中，聚光透镜22为平凸透镜，入射面221为球面，出射面222为平面。当入射面221为球面时，聚光透镜22具有较大的光接收角度，因而可以使较大范围内的光线进入聚光透镜22中，同时，在聚光透镜22与待测组织25发生相对水平位置或相对角度的变化时，球面与待测组织25的表面之间的平均距离及角度不会发生大幅度的变化。在一实施例中，聚光透镜22在血氧检测装置处于佩戴状态时可接触待测组织25的表面，也即，聚光透镜22的入射面221在血氧检测装置处于佩戴状态时可接触待测组织25的表面，这里的接触是指聚光透镜22位于待测组织25的表面且不会压迫待测组织25中的血管。

探测器23为光电探测器，用于接收从聚光透镜22的出射面222出射的光并产生相应的信号。在本实施例中，探测器23的轴线与聚光透镜22的轴线重合，探测器23的光接收面的形状与聚光透镜22的出射面222的形状相同，探测器23与聚光透镜22之间的距离小于或等于聚光透镜22的焦距，探测器23的光接收面的面积小于或等于聚光透镜22的出射面222的面积，其中，探测器23越接近聚光透镜22的出射面222，则探测器23的光接收面可以越小。

请结合图5，发光器21、探测器23及聚光透镜22设置在基板27上，基板27包括第一收容槽281与第二收容槽282，发光器21收容于第一收容槽281，探测器23与聚光透镜22收容于第二收容槽282，第一收容槽281与第二收容槽282的开口在血氧检测装置处于佩戴状态时朝向待测组织25，从而使得发光器21发射的探测光26可以进入待测组织25中，并使得从待测组织25出来的光可以进入聚光透镜22，进而被探测器23所采集。

在本实施例中，第二收容槽282包括依次连通的小直径部283、中直径部285与大直径部286，其中，小直径部283、中直径部285与大直径部286同轴设置，小直径部283位于第二收容槽282的底部。

在一实施例中，聚光透镜22的入射面一侧设置有一透光片，所述透光片的两侧为相互平行的平面，所述透光片设置在第二收容槽282的开口处以封闭第二收容槽282的开口，从而防止空气中的物质进入第二收容槽282中，所述透光片的一侧表面与基板27的表面平齐，在血氧检测装置处于佩戴状态时，所述透光片接触待测组织25的表面。在设置第二收容槽282的开口处设置所述透光片后，第二收容槽282可以被设置成真空密封腔体，从而可以降低对光传播的干扰。

探测器23设置在小直径部283中，小直径部283的深度与探测器23的厚度相等，聚光透镜22设置在大直径部286中，具体而言，中直径部285与大直径部286之间形成一朝向开口的台阶面，聚光透镜22抵靠固定在该台阶面上，从而不会对探测器23造成挤压。聚光透镜22的入射面221最高处与基板27的表面平齐或略高于基板27的表面。

中直径部285的深度用于限定探测器23与聚光透镜22之间的距离，一般小于或等于聚光透镜22的焦距，在完成组装后，中直径部285为一真空密封腔体，从而可以降低对光传播的干扰。

基板27为芯片基板、电路板或其它基板，基板27可由柔性材料制成而具有可弯曲的特性，在本实施例中，图5所示的结构可用于实现反射型的血氧检测装置。可以理解的，透射型与反射型的区别在于探测器23与发光器21之间的相对位置不同，其中，当发光器21与探测器23在血氧检测装置处于佩戴状态时位于待测组织25的同一侧时，可认为是反射型，当或发光器21与探测器23在血氧检测装置处于佩戴状态时位于待测组织25的相对两侧时，可认为是透射型，因此，当基板27具有可弯曲的特性时，图5的结构不限定只能用于实现反射型的血氧检测装置。

进一步的，本申请实施例的血氧检测装置还包括佩戴部(图未示)，该佩戴部与基板27直接或间接连接，佩戴部具有黏性层，通过该黏性层可以将血氧检测装置粘贴在待测组织25的表面，例如使用者可以将血氧检测装置粘贴在额头上或手臂上，使得血氧检测装置不会对使用者的正常工作、生活造成影响。

针对本申请的血氧检测装置和现有的血氧检测装置，模拟采用10^7的光线数，使用蒙特卡洛对光从不同角度和位置入射进行光线追击，计算到达对应探测器的光受运动干扰的情况，如图6与图7所示，其中，第一曲线D1用于表示本申请的血氧检测装置在探测器与待测组织发生相对水平位置变化时，探测器所产生的光信号强度变化，第二曲线D2用于表示现有的血氧检测装置在探测器与待测组织发生相对水平位置变化时，探测器所产生的光信号强度变化，第三曲线D3用于表示本申请的血氧检测装置在探测器与待测组织发生相对角度变化时，探测器所产生的光信号强度变化，第四曲线D4用于表示现有的血氧检测装置在探测器与待测组织发生相对角度变化时，探测器所产生的光信号强度变化。经比对可知，当探测器和待测组织出现相对水平位置变化和相对角度变化，而使得光的传播方向出现变化时，本申请的血氧检测装置的信号稳定性明显优于现有的血氧检测装置的信号稳定性，因此，在探测器前设置聚光透镜，可明显降低血氧检测时，由于光在传导过程中光路出现变化引起的信号干扰，提高检测精度。

本实用新型的血氧检测装置，发光器设置在基板上，用于向待测组织发射探测光，聚光透镜，包括入射面与出射面，入射面朝向待测组织以接收从待测组织反射和/或透射出的光，出射面朝向探测器，探测器设置在基板上，用于接收从聚光透镜的出射面出射的光。根据光的折射原理，在探测器前设计聚光透镜，能够在血氧检测过程中，降低运动导致光在传播过程中光路出现变化产生的信号干扰，提高检测精度。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种血氧检测装置，其特征在于，包括基板、发光器、探测器及聚光透镜；

所述发光器设置在所述基板上，用于向待测组织发射探测光；

所述聚光透镜，包括入射面与出射面，所述入射面朝向所述待测组织以接收从所述待测组织反射和/或透射出的光，所述出射面朝向所述探测器；

所述探测器设置在所述基板上，用于接收从所述聚光透镜的出射面出射的光。

2.根据权利要求1所述的血氧检测装置，其特征在于，所述聚光透镜为平凸透镜，所述入射面为球面，所述出射面为平面。

3.根据权利要求1或2所述的血氧检测装置，其特征在于，所述探测器的轴线与所述聚光透镜的轴线重合，所述探测器与所述聚光透镜之间的距离小于或等于所述聚光透镜的焦距。

4.根据权利要求3所述的血氧检测装置，其特征在于，所述探测器的光接收面的面积小于或等于所述聚光透镜的出射面的面积。

5.根据权利要求1所述的血氧检测装置，其特征在于，所述聚光透镜在所述血氧检测装置处于佩戴状态时接触所述待测组织的表面。

6.根据权利要求1所述的血氧检测装置，其特征在于，所述基板包括第一收容槽与第二收容槽，所述发光器收容于所述第一收容槽，所述探测器与所述聚光透镜收容于所述第二收容槽，所述第一收容槽与所述第二收容槽的开口在所述血氧检测装置处于佩戴状态时朝向所述待测组织。

7.根据权利要求6所述的血氧检测装置，其特征在于，所述第二收容槽包括依次连通的小直径部、中直径部与大直径部，所述小直径部位于所述第二收容槽的底部，所述探测器设置在所述小直径部中，所述聚光透镜设置在所述大直径部中。

8.根据权利要求7所述的血氧检测装置，其特征在于，所述中直径部为真空密封腔体。

9.根据权利要求1所述的血氧检测装置，其特征在于，所述发光器与所述探测器在所述血氧检测装置处于佩戴状态时位于所述待测组织的同一侧或相对两侧。

10.根据权利要求1所述的血氧检测装置，其特征在于，还包括佩戴部，所述佩戴部与所述基板直接或间接连接，所述佩戴部具有黏性层，所述黏性层用于将所述血氧检测装置粘贴在所述待测组织的表面。

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