CN220275598U - 一种无创血红蛋白检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种无创血红蛋白检测装置，包括特征采集模块、数据处理模块、触控显示单元和存储单元；特征采集模块包括多波长光电容积脉搏波采集单元、手指厚度采集单元和温度采集单元；多波长光电容积脉搏波采集单元的输入端、输出端分别与数据处理模块相连，手指厚度采集单元和温度采集单元的输出端与数据处理模块相连，数据处理模块的输出端与触控显示单元、存储单元相连；特征采集模块组装于指夹机构中。本实用新型在对手指在进行无创血红蛋白检测时进行限位、位置识别，检测时同时监测位移传感器数据，若变动过大则表示手指有较大抖动，在显示屏上进行提示，可将干扰因素降至最低，从而提高数据获取的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种无创血红蛋白检测装置。
背景技术
血红蛋白是人体内运载氧，排泄二氧化碳的一种蛋白质，由珠蛋白和血红素两部分组成。当血红蛋白浓度低于正常水平则称为贫血，导致疲劳、虚弱、头晕和呼吸急促等症状。贫血是一个严重的全球公共卫生问题，尤其影响幼儿和孕妇。世卫组织估计，全世界42％的5岁以下儿童和40％的孕妇患有贫血症。此外，血红蛋白对于术后病人，肾病患者，真性红细胞增多症等病患也是重要的监护指标。
目前定量检测无创血红蛋白的方法有以下几种：近红外光谱法、成像法、拉曼光谱法、电导法、光声光谱法、图像分析法、多波长光电容积脉搏波描记法等。以上方法都可以对血红蛋白进行无创定量检测，但都存在检测成本高，精度低等缺点，如授权公告号为CN210144655U的中国实用新型专利公开了一种便携式无创肌氧、血红蛋白测试仪，包括皮套和血红蛋白测试仪本体，皮套的一端设有翻盖，翻盖的上表面设有第一磁吸块，皮套的上表面设有第二磁吸块，皮套的一侧设有收纳袋，测试仪本体的前表面设有插口，插口上设有插头，插头上设有数据线，数据线穿过通孔的一端设有检测夹；该方案因可能存在对手指的定位不精确的问题，影响检测精度。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种数据获取可靠性高的无创血红蛋白检测装置。
为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种无创血红蛋白检测装置，包括特征采集模块、数据处理模块、触控显示单元、和存储单元；所述特征采集模块包括多波长光电容积脉搏波采集单元、手指厚度采集单元、和温度采集单元；所述多波长光电容积脉搏波采集单元的输入端、输出端分别与数据处理模块相连，手指厚度采集单元和温度采集单元的输出端与数据处理模块相连，数据处理模块的输入端、输出端均与触控显示单元、存储单元相连；
所述多波长光电容积脉搏波采集单元、手指厚度采集单元和温度采集单元组装于指夹机构中，所述指夹机构包括底座、外壳、指槽顶板和滑块，所述指槽顶板纵向滑动安装在底座上，指槽顶板顶部设有斜块，所述底座顶部开设有上凹槽，该上凹槽与指槽顶板底部开设的下凹槽构成用于手指插入的指槽；上凹槽上安装有温度采集单元，下凹槽上安装有多波长光电容积脉搏波采集单元；所述滑块与斜块滑动连接，滑块两端的横向导杆穿过外壳左右侧的横向导槽，滑块的顶部穿过外壳上侧的槽口；所述手指厚度采集单元安装于外壳上，其传感轴则与滑块连接。
上述方案优选的，所述底座上设有纵向导杆，指槽顶板上开设有与纵向导杆相配合的通孔。
为了方便安装，所述外壳包括上盖板、左盖板和右盖板，手指厚度采集单元安装于左盖板和右盖板之间。
上述方案优选的，所述多波长光电容积脉搏波采集单元包括两组不同波长的LED灯珠、铝基板、模拟前端电路、LED驱动信号复用电路和光电二极管，铝基板位于LED灯珠之下，光电二极管可被LED灯珠直射；模拟前端电路的输出经LED驱动信号复用电路与LED灯珠连接，光电二极管的输出与模拟前端电路连接。
上述方案优选的，LED灯珠为4颗，峰值波长分别为660nm、780nm、808nm、900nm，带宽为100nm。
上述方案优选的，所述光电二极管为滨松S1223-01，光谱响应范围为320nm-1100nm。
上述方案优选的，所述手指厚度采集单元为KS8-10位移传感器，温度采集单元为LMT70人体温度传感器。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
利用本实用新型的无创血红蛋白定量检测装置，
1.本实用新型在对手指在进行无创血红蛋白检测时进行限位、位置识别，检测时同时监测位移传感器数据，若变动过大则表示手指有较大抖动，在显示屏上进行提示；另外光电二极管可被LED灯珠直射，光照位置确定，可将干扰因素降至最低，从而提高数据获取的可靠性。
2.本实用新型可快速实现血红蛋白的定量检测，其操作简单，检测时间短，稳定性良好，实现无创检测，对早期预知血红蛋白相关疾病的发生和患者监护具有重要的积极作用。
附图说明
图1为本实用新型的模块框图；
图2为本实用新型的立体结构示意图；
图3为图2的爆炸图；
图4为多波长光电容积脉搏波采集单元驱动电路。
附图标记：1、底座；2、外壳；21、上盖板；22、左盖板；23、右盖板；3、指槽顶板；4、滑块；5、指槽；6、LED灯珠；7、位移传感器；8、温度传感器。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的和优点更清楚明了，下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
如图1、2、3所示，本实用新型公开了一种无创血红蛋白检测装置，包括特征采集模块、数据处理模块、触控显示单元、存储单元和指夹机构，其中，特征采集模块集成于指夹机构内。数据处理模块的输出端连接着触控显示单元和存储单元，数据处理模块的输入端、输出端均与特征采集模块连接，分别实现采集控制，光电容积脉搏波信号的存储及显示功能。
所述特征采集模块包括多波长光电容积脉搏波采集单元、手指厚度采集单元和温度采集单元。多波长光电容积脉搏波采集单元的输入端、输出端分别与数据处理模块相连，手指厚度采集单元和温度采集单元的输出端与数据处理模块相连。
所述多波长光电容积脉搏波采集单元包括两组不同波长的4颗LED灯珠、铝基板、模拟前端电路、LED驱动信号复用电路和光电二极管，铝基板位于LED灯珠之下，光电二极管可被LED灯珠直射；模拟前端电路的输出经LED驱动信号复用电路与LED灯珠连接，光电二极管的输出与模拟前端电路连接。数据处理模块选用ZYNQ7020作为核心控制器，核心控制器通过SPI协议设置模拟前端AFE4490参数，由模拟前端发出的LED恒流驱动信号经过模拟开关TMUX1136的控制后可驱动4颗LED灯珠。多波长光电容积脉搏波采集单元电路图如图4。4颗LED灯珠按照时序照射指尖上方，指尖下方的光电二极管接收透射过指尖的光线，得到多波长光电容积脉搏波信号。
多波长光电容积脉搏波采集单元采集得到的光电容积脉搏波原始信号实时显示在触摸屏上，并经过数据处理系统传输至储存单元储存。激发光经过滤光片后通过光电传感器驱动电路将荧光信号转换成频率脉冲信号，随后经过信号调理电路将脉冲信号波形进行整形，最终返回到主控芯片进行数据的分析处理并传输至储存单元储存。
所述指夹机构包括底座1、外壳2、指槽顶板3和滑块4，所述外壳2包括上盖板21、左盖板22和右盖板23，上盖板21、左盖板22和右盖板23可通过扣和的方式与底座1、指槽顶板3和滑块4连接。所述底座1上设有纵向导杆，指槽顶板3上则开设有与纵向导杆相配合的通孔，纵向导杆穿过通孔实现指槽顶板3纵向滑动安装在底座1上。所述底座1顶部开设有U型上凹槽，指槽顶板3底部开设倒U型下凹槽，上凹槽与下凹槽构成用于手指插入的指槽5，通过纵向导杆与指槽顶板3的滑动配合，使指槽顶板3可垂直滑动以调整指槽5的大小。所述指槽顶板3顶部设有斜块，所述滑块4与斜块滑动连接，滑块4两端的横向导杆穿过外壳2左右侧的横向导槽，滑块4的顶部则穿过外壳2上侧的槽口；所述手指厚度采集单元为位移传感器，安装于左盖板22和右盖板23之间，位移传感器的传感轴固定于滑块4内。当手指插入指槽5时，指槽顶板3向上移动带动滑块5的水平移动，此时滑块5推动位移传感器的传感轴运动，从而测得手指厚度特征。温度采集单元为温度传感器，安装于底座1的U型上凹槽内，可紧贴手指，用于采集手指温度。多波长LED灯珠安装于指槽顶板3底部的倒U型下凹槽内，光电二极管安装于底座1顶部的U型上凹槽内，LED灯珠和光电二极管在同一垂直线上，使得光电二极管可被LED灯珠直射。指槽单元与底座单元由导轨相连，使指槽单元可垂直滑动以调整指槽大小。
LED灯珠选用峰值波长为660nm、780nm、808nm、900nm，带宽为100nm的4颗灯珠。光电二极管选用滨松S1223-01，光谱响应范围为320nm-1100nm。
手指厚度特征由KS8-10位移传感器采集获得，检测时同时监测位移传感器数据，若变动过大则表示手指有较大抖动，在显示屏上进行提示。体表温度特征由LMT70人体温度传感器获得。两个传感器采集得到的模拟信号通过3PA1030 AD转换芯片处理为数字信号。
数据处理模块使用ZYNQ7020作为主控芯片，负责包括数据采集与处理，存储及触控与显示的控制，以及按照138Hz的频率采集光电容积脉搏波信号，通过FIR滤波器进行滤波，使用中值滤波去除基线漂移，通过傅里叶算法提取峰峰值，每个波长均取400个采样点数据得到的峰峰值平均值作为特征，位移传感器采集的数据与温度传感器采集的数据取平均值作为血红蛋白定量的特征，再通过现有的定量模型换算即可得到对应的血红蛋白含量。上述处理工程，均为主控芯片采用现有的处理方法得到血红蛋白含量，不涉及计算机程序的改进。
在电学领域，数据处理、指令的控制和执行必然涉及计算机程序，如果涉及的计算机程序为现有技术、外部程序或简单的计算、对比和控制，则不应当认为技术方案涉及计算机程序的改进。本实用新型中，说明书中已明确表示本技术方案是为解决现有技术存在的无创血红蛋白检测时干扰因素高，数据获取的可靠性低的问题提供硬件支持，即，为解决相应的技术问题仅在硬件上作出贡献。
上述实施例，仅为对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本实用新型并非限定于此。凡在本实用新型的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种无创血红蛋白检测装置，其特征在于：
包括特征采集模块、数据处理模块、触控显示单元和存储单元；所述特征采集模块包括多波长光电容积脉搏波采集单元、手指厚度采集单元、和温度采集单元；所述多波长光电容积脉搏波采集单元的输入端、输出端分别与数据处理模块相连，手指厚度采集单元和温度采集单元的输出端与数据处理模块相连，数据处理模块的输入端、输出端均与触控显示单元、存储单元相连；
所述多波长光电容积脉搏波采集单元、手指厚度采集单元和温度采集单元组装于指夹机构中，所述指夹机构包括底座(1)、外壳(2)、指槽顶板(3)和滑块(4)，所述指槽顶板(3)纵向滑动安装在底座(1)上，指槽顶板(3)顶部设有斜块，所述底座(1)顶部开设有上凹槽，该上凹槽与指槽顶板(3)底部开设的下凹槽构成用于手指插入的指槽(5)；指槽(5)上安装有温度采集单元和多波长光电容积脉搏波采集单元；所述滑块(4)与斜块滑动连接，滑块(4)两端的横向导杆穿过外壳(2)左右侧的横向导槽，滑块(4)的顶部穿过外壳(2)上侧的槽口；所述手指厚度采集单元安装于外壳上，其传感轴则与滑块(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种无创血红蛋白检测装置，其特征在于：所述底座(1)上设有纵向导杆，指槽顶板(3)上开设有与纵向导杆相配合的通孔。
3.根据权利要求1所述的一种无创血红蛋白检测装置，其特征在于：所述外壳(2)包括上盖板(21)、左盖板(22)和右盖板(23)，手指厚度采集单元安装于左盖板(22)和右盖板(23)之间。
4.根据权利要求1所述的一种无创血红蛋白检测装置，其特征在于：所述多波长光电容积脉搏波采集单元包括两组不同波长的LED灯珠、铝基板、模拟前端电路、LED驱动信号复用电路和光电二极管，铝基板位于LED灯珠之下，光电二极管可被LED灯珠直射；模拟前端电路的输出经LED驱动信号复用电路与LED灯珠连接，光电二极管的输出与模拟前端电路连接。
5.根据权利要求4所述的一种无创血红蛋白检测装置，其特征在于：所述底座(1)的上凹槽安装温度采集单元和光电二极管，指槽顶板(3)的下凹槽安装LED灯珠，LED灯珠和光电二极管在同一垂直线上。
6.根据权利要求4所述的一种无创血红蛋白检测装置，其特征在于：LED灯珠为4颗，峰值波长分别为660nm、780nm、808nm、900nm，带宽为100nm。
7.根据权利要求4所述的一种无创血红蛋白检测装置，其特征在于：所述光电二极管为滨松S1223-01，光谱响应范围为320nm-1100nm。
8.根据权利要求1所述的一种无创血红蛋白检测装置，其特征在于：所述手指厚度采集单元为KS8-10位移传感器，温度采集单元为LMT70人体温度传感器。
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