WO2014169729A1 - 一种光路探测装置 - Google Patents

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宋俊
皮礼明
陈凤玲
袁媛
秋云海
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深圳中科卉而立生物科技有限公司
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    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
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    • G01N21/474—Details of optical heads therefor, e.g. using optical fibres
    • G01N2021/4752—Geometry

Definitions

  • the present invention relates to an optical path detecting device, and more particularly to an optical path detecting device applied to an electric portable blood glucose meter and a blood lipid meter. Background technique
  • the traditional electric portable blood glucose meter and blood lipid meter mostly use photoelectric colorimetry.
  • the blood glucose meter blood lipid meter is illuminated by multiple light sources through an optical plastic flat lighting test paper.
  • the diffused light reflected by the test paper passes through the optical plastic plate, and then passes through a small hole and then is irradiated to the photodetector.
  • the light source adopts a patch LED, and the test paper of about 4 mm is irradiated at an illumination angle of about 45°, and the test paper reflects the diffuse.
  • the reflected light passes through a 1mm thick optical plastic plate and reaches the 3mm hole behind the plate. Part of the diffused light is irradiated to the photodetector through the small hole, and most of the diffused light is blocked by the small hole. Since the collected light is diffuse, the signal is weak. At the same time, the reflected light on the side of the plate close to the light source will generate noise.
  • the noise intensity is close to or even greater than the signal, resulting in a low signal-to-noise ratio. In order to enhance the signal, the patient needs to increase the blood collection amount, resulting in a greater pain. Summary of the invention
  • the invention relates to an optical path detecting device, which is used for an electric portable blood glucose meter and a blood lipid meter, which greatly improves the signal intensity, improves the signal to noise ratio, adds measurement accuracy, and reduces patient suffering.
  • the structure adopted by the present invention is: an optical path detecting device comprising a test paper, a Fresnel lens disposed directly above the test paper, the lower surface of the Fresnel lens being a smooth plane,
  • the invention is characterized in that a plurality of concentric ring bosses are provided in writing, and a field of view diaphragm is arranged directly above the Fresnel lens, and a photodetector is arranged directly above the field diaphragm, and the photodetector is uniformly arranged around Light source.
  • the vertical section of the concentric ring boss is a triangle, and one side of the concentric ring boss near the center of the circle is a vertical surface, and the other side is a slope.
  • the plurality of light sources are on the same horizontal surface, and the light source is a chip type LED lamp.
  • the angle between the light irradiated by the light source and the vertical plane is 10° to 45°.
  • the utility model has the beneficial effects that: the device can reduce the noise of the light reflected from the near-light source surface, and at the same time, gather the signal light reflected by the test paper, enhance the signal light intensity, reduce the noise light, effectively improve the signal-to-noise ratio, and reduce the blood collection amount of the patient. , alleviate the suffering of patients.
  • FIG. 1 A first figure.
  • An optical path detecting device as shown in FIG. 1 includes a test paper 3, the test paper 3 is used for picking up blood drops, and a Fresnel lens 2 is disposed at a distance of 1 mm directly above the test paper 3, and the bottom surface of the Fresnel lens 2 is a smooth plane.
  • a plurality of concentric ring bosses 6 are disposed on the upper surface, and the vertical cross section of the concentric ring bosses 6 is a triangle or a bow shape
  • the side near the center of the circle is a vertical surface, and the other side is a slope or an arc.
  • a field stop 4 is disposed directly above the Fresnel lens 2
  • a photodetector 5 is disposed directly above the field stop 4, and a plurality of patch LED lamps are uniformly disposed on the same horizontal surface around the photodetector 5
  • the light source 1 and the light of the light source 1 illuminate the Fresnel lens 2, and the angle between the light and the vertical surface is 10 ° to 45 °.
  • the light emitted by the light source 1 is irradiated onto the test paper 3 through the Fresnel lens 2, and the surface of the test paper 3 is reflected to reflect the light back to the Fresnel lens 2, and the Fresnel lens 2 converges the light to make the beam energy more concentrated, and After passing through the field stop 4, it is diverged to the photodetector 5, and the field stop 4 can filter the reflected light once, and select the strongest reflected light perpendicular to the normal direction of the test paper surface, and can block the unreached
  • the light source on the surface of the test strip reduces the influence of ambient light and increases the signal intensity.
  • the zemax optical simulation software was used to simulate the light intensity signal received by the receiver at 6 ⁇ 6 mm from the bottom surface of the Finnel lens, and the light intensity signal at the same position as the traditional optical path.
  • the optical path was simulated by zemax optical simulation software.
  • Example 3 15 ml of different concentrations of 0 2 solution were separately added to 5 test papers, and a signal was collected, wherein the concentration unit was mmol/L. As shown in Table 1:

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Abstract

一种光路探测装置，包括光源（1）、菲涅尔透镜（2）、试纸（3）、视场光阑（4）和光电探测器（5），光源（1）发出的光经过菲涅尔透镜（2）照射到试纸（3）上，试纸（3）将光线反射到菲涅尔透镜（2）上，菲涅尔透镜（2）将汇聚的光线通过视场光阑（4）处后发散到光电探测器（5）。该装置能够减少近光源（1）面反射光的噪声，同时会聚由试纸（3）反射的信号光，增强信号光强，有效地提高了信噪比，减少患者的采血量，减轻患者的痛苦。

Description

说 明 书
一种光路探测装置
技术领域
本发明涉及一种光路探测装置，尤其是一种应用于电型便携式血糖仪和血 脂仪的光路探测装置。 背景技术
随着人们生活水平的日益提高， 越来越多的人由于饮食没有节制， 缺乏适 量的运动， 导致三高人群逐渐庞大。 血糖血脂需要进行经常性的检查监控， 能 够督促患者合理膳食，传统的电型便携式血糖仪和血脂仪多采用的是光电比色 法， 血糖仪血脂仪由多光源照明经过一个光学塑料平板照明试纸， 被试纸反射 的漫射光透过光学塑料平板后， 通过一个小孔后照射到光电探测器， 光源采用 贴片式 LED, 以约 45 ° 的发光角度照射约 4mm外的试纸， 试纸反射的漫反射 光经过一个 1mm厚的光学塑料平板后， 到达平板后 3mm的小孔， 其中部分漫 射光通过小孔照射到光电探测器， 而大部分的漫射光则被小孔阻挡。 由于采集 的是漫反射光线， 因此信号比较弱。 同时平板靠近光源的一面的反射光会产生 噪音， 噪音强度接近甚至大于信号， 造成信噪比低， 而为了增强信号， 患者就 需要加大采血量， 导致患者疼痛感较大。 发明内容
本发明涉及一种光路探测装置， 用于电型便携式血糖仪和血脂仪上， 大幅 提高信号的强度， 提高信噪比， 曾加测量的准确性， 减少患者的痛苦。
为实现这一目的，本发明所采用的结构是：一种光路探测装置，包括试纸， 试纸正上方设置有一菲涅尔透镜， 所述菲涅尔透镜下表面为光滑的平面， 上表 说 明 书 面设有多个同心环凸台， 所述菲涅尔透镜正上方设有视场光阑， 所述视场光阑 正上方设有光电探测器， 所述光电探测器周围均匀设有多个光源。
所述同心环凸台的垂直剖面为三角形， 同心环凸台靠近圆心的一面为垂直 面， 另一面为斜面。 所述多个光源在同一水平面上， 所述光源为贴片式 LED灯。 所述光源所照射的光线与垂直面的夹角为 10° 〜45° 。 其有益效果是： 该装置能够减少近光源面反射光的噪声， 同时会聚由试纸 反射回的信号光， 增强信号光强， 同时减少噪声光， 有效地提高了信噪比， 减 少患者的采血量， 减轻患者痛苦。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明， 其中： 图 1是本发明结构示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征， 或公开的所有方法或过程中的步骤， 除了互 相排斥的特征和 /或步骤以外， 均可以以任何方式组合。 本说明书 （包括任何附加权利要求、 摘要和附图） 中公开的任一特征， 除 非特别叙述， 均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。 SP , 除非 特别叙述， 每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图 1所示的一种光路探测装置， 包括试纸 3， 试纸 3用以沾取血滴， 试纸 3正上方 lmm处设有一菲涅尔透镜 2， 菲涅尔透镜 2底面为光滑的平面， 上表 面上设有多个同心环凸台 6， 同心环凸台 6的垂直剖面为一三角形或弓形， 其 说 明 书
中靠近圆心的一面为垂直面， 另一面为斜面或弧形。 菲涅尔透镜 2正上方设有 一视场光阑 4， 视场光阑 4的正上方设有一光电探测器 5， 光电探测器 5周围 同一水平面上均匀设有多个贴片式 LED灯组成的光源 1， 光源 1的光线照向菲 涅尔透镜 2， 光线与垂直面所成的夹角为 10 ° 〜45 ° 。光源 1发射的光线通过 菲涅尔透镜 2照射到试纸 3上， 试纸 3表面发生反射， 将光线反射回菲涅尔透 镜 2， 菲涅尔透镜 2将光线会聚起来， 使光束能量更加集中， 并在通过视场光 阑 4后发散到光电探测器 5上， 视场光阑 4可以对反射光进行一次筛选， 选择 垂直于试纸表面法线方向上的最强的反射光， 同时能够阻挡未到达试纸表面的 光源， 减少环境光的影响， 使信号强度增大。
实施例 1：
利用 zemax光学仿真软件分别模拟光路在距离菲尼尔透镜底面 3mm处 6 X 6mm的接收器收到的光强信号，和传统光路在同一位置的光强信号；利用 zemax 光学仿真软件分别模拟光路在距离菲尼尔透镜底面 3mm处 0. 5 X 0. 5mm的接收 器收到的光强信号， 和传统光路在同一位置的光强信号
通过 zemax光学仿真软件模拟实验， 可得到， 菲涅尔透镜的光路在 3皿处 6 X 6mm的接收器中心的光强比传统光路的光强提升了 32%,而菲涅尔透镜的光 路在 3mm处 0. 5 X 0. 5mm的接收器中心的光强比传统光路的光强提升了 34%。 实施例 2 :
去除菲涅尔透镜， 开启光源后信号经过 A/D转换后， 采集得到电压， 重复 三次后得到的平均值为 54; 将菲涅尔透镜加上后， 开启光源后信号经过 A/D 转换后， 采集得到电压， 重复三次后得到的平均值为 241 ; 将菲涅尔透镜换成 亚克力平板， 开启光源信号经过 A/D转换后， 采集得到电压， 重复三次后得到 的平均值为 1012。 说 明 书 由菲涅尔透镜产生的噪声为 241-54=187， 而由亚克力平板产生的噪声为 1012-54=958 , 由此可见， 菲涅尔透镜大大降低了噪声的产生。 实施例 3 : 在 5张试纸上分别滴加不同浓度的 02溶液 15ml， 后采集信号， 其中浓度 单位为 mmol/L。 如表 1所示：
¾02溶液浓度平板试纸平 j 无试纸有效信号菲镜试纸菲镜无试纸有效信号信号提升信噪比提升
4. 569 1693 1165 528 943 292 651 23. 3% 491. 9%
5. 548 1589 1165 424 837 290 547 29. 0% 518. 3%
6. 527 1502 1161 341 723 291 432 26. 7% 505. 4%
7. 507 1464 1156 308 682 293 389 26. 3% 498. 3%
8. 486 1432 1154 278 651 295 356 28. 1% 500. 9% 表 1 实验结果表明采用了菲涅尔透镜的光学结构会将信号提高 26%左右，信噪比 提升 5倍。 因此该装置能够使信号增强， 有效地降低信噪比， 减少患者的采血量， 减 轻患者痛苦。 本发明并不局限于前述的具体实施方式。 本发明扩展到任何在本说明书中 披露的新特征或任何新的组合， 以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何 新的组合。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种光路探测装置， 其特征在于， 包括试纸 （3)， 试纸 （3) 正上方设置有 一菲涅尔透镜 （2)， 所述菲涅尔透镜 （2) 下表面为光滑的平面， 上表面设有 多个同心环凸台 （6)， 所述菲涅尔透镜 （2) 正上方设有视场光阑 （4)， 所述 视场光阑 （4) 正上方设有光电探测器 （5)， 所述光电探测器 （5)周围均匀设 有多个光源 （1)。
2、 根据权利要求 1所述的光路探测装置， 其特征在于， 所述同心环凸台 （6) 的垂直剖面为三角形或是弓形的一部分， 同心环凸台 （6) 靠近圆心的一面为 垂直面， 另一面为斜面或者弧形。
3、 根据权利要求 1所述的光路探测装置， 其特征在于， 所述多个光源 （1)在 同一水平面上， 所述光源 （1) 为贴片式 LED灯。
4、 根据权利要求 1所述的光路探测装置， 其特征在于， 所述光源 （1)所照射 的光线与垂直面的夹角为 10° 〜45° 。
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