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专利号: 2019107981330
申请人: 河南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 医学或兽医学;卫生学
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.用于检测血红蛋白浓度和血氧饱和度的光波导穿刺装置,其特征在于,包括:穿刺模块、信号处理模块和显示模块;所述穿刺模块包括针头、固定连接器和与所述固定连接器固定连接的助推手柄;所述针头依次穿透所述固定连接器和所述助推手柄,并与所述固定连接器固定连接;

所述针头为带尾纤的穿刺针头,在所述穿刺针头内部封装有微型凹面镜和光波导组件,所述微型凹面镜的凹面与所述光波导组件相对,在所述微型凹面镜和所述光波导组件之间形成有一空腔,所述空腔上部设置有用于血液进入的开口;所述光波导组件包括接收光波导和围绕所述接收光波导周围的发光光波导;

通过所述穿刺模块中的接收光波导向所述信号处理模块发送光束,所述信号处理模块将接收到的光束转换为电信号,并根据所述电信号计算血红蛋白浓度和血氧饱和度;所述显示模块显示所述血红蛋白浓度和血氧饱和度;

其中,将三种波长的单色光依次作为入射光耦合至发光光波导,从所述发光光波导发出的每种单色光均穿透血液经微型凹面镜反射形成反射光,所述反射光再次穿透血液汇聚于接收光波导;接收光波导依次接收不同波长的反射光,将不同波长的反射光依次传送至信号处理模块;信号处理模块根据每种入射光的波长、每种波长的入射光的光强、每种波长的出射光的光强、不同波长入射光下脱氧血红蛋白的吸光系数和不同波长入射光下氧合血红蛋白的吸光系数,计算血红蛋白浓度和血氧饱和度;所述计算血红蛋白浓度和血氧饱和度的步骤具体为:

设定不同波长的入射光照射血液时,出射光的光强分别满足:按照式(11)和式(12)计算氧合血红蛋白浓度 和脱氧血红蛋白浓度CHb:按照式(13)和式(14)计算血红蛋白的浓度CH和血氧饱和度其中,λ1、λ2、λ3分别表示三种入射光的波长,L1≈L2≈L3=L,L为光程,Ii表示三种入射光的光强, 分别表示波长为λ1、λ2、λ3的出射光的光强, 分别表示波长为λ1、λ2、λ3时的脱氧血红蛋白的吸光系数, 分别表示波长为λ1、λ2、λ3时的氧合血红蛋白的吸光系数。

2.根据权利要求1所述的光波导穿刺装置,其特征在于,所述光波导组件包括1根接收光波导和6根发光光波导,每根所述发光光波导均与所述接收光波导相切。

3.根据权利要求1所述的光波导穿刺装置,其特征在于,所述接收光波导的收光端位于所述微型凹面镜的焦点处。

4.根据权利要求1所述的光波导穿刺装置,其特征在于,所述微型凹面镜的凹面设置有银镀层。

5.根据权利要求1所述的光波导穿刺装置,其特征在于,所述尾纤上包覆有光波导保护套。

6.根据权利要求1所述的光波导穿刺装置,其特征在于,所述信号处理模块包括:用于发射三种波长的单色光的LED光源、双凸球面透镜、第一耦合器、第二耦合器、光电探测器和单片机。

7.用于检测血红蛋白浓度和血氧饱和度的方法,其特征在于,包括:步骤1:将三种波长的单色光依次作为入射光耦合至发光光波导,从所述发光光波导发出的每种单色光均穿透血液经微型凹面镜反射形成反射光,所述反射光再次穿透血液汇聚于接收光波导;

步骤2:接收光波导依次接收不同波长的反射光,将不同波长的反射光依次传送至信号处理模块;

步骤3:信号处理模块根据每种入射光的波长、每种波长的入射光的光强、每种波长的出射光的光强、不同波长入射光下脱氧血红蛋白的吸光系数和不同波长入射光下氧合血红蛋白的吸光系数,计算血红蛋白浓度和血氧饱和度;所述步骤具体为:步骤3.1:设定不同波长的入射光照射血液时,出射光的光强分别满足:步骤3.2:按照式(11)和式(12)计算氧合血红蛋白浓度 和脱氧血红蛋白浓度CHb:步骤3.3:按照式(13)和式(14)计算血红蛋白的浓度CH和血氧饱和度其中,λ1、λ2、λ3分别表示三种入射光的波长,L1≈L2≈L3=L,L为光程,Ii表示三种入射光的光强, 分别表示波长为λ1、λ2、λ3的出射光的光强, 分别表示波长为λ1、λ2、λ3时的脱氧血红蛋白的吸光系数, 分别表示波长为λ1、λ2、λ3时的氧合血红蛋白的吸光系数。

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述三种波长具体为:λ1=660nm,λ2=

730nm,λ3=850nm。