本发明专利技术公开了一种基于近红外F‑theta扫描场镜的非接触式血氧监测装置，该装置主要用于监测人体手指血氧饱和度和层析血氧浓度的变化。该装置由光源模块、光学扫描模块、图像探测模块、控制与处理模块组成。通过光源模块在时间上依次出射双波长光束，经过光学扫描模块，其中该模块包含一种760nm～850nm波段的近红外F‑theta扫描场镜，从而实现对手指皮肤的快速二维扫描，再经过CCD探测器采集散射光强图像，最后经过图像处理重建，可以同时实现非接触式血氧饱和度和层析血氧浓度变化的监测。
【技术实现步骤摘要】
一种基于近红外F-theta扫描场镜的非接触式血氧监测装置
本专利技术属于血氧监测装置领域，具体涉及一种基于近红外F-theta扫描场镜的非接触式血氧监测装置。该装置主要用于非接触式的血氧监测，该装置具有非接触式、血氧饱和度和层析血氧浓度变化同时重建、入射光点阵密集和能量集中以及扫描速度快的特点。适用于手指或者手腕不适合夹持患者的血氧监测，也适用于在体组织的实时动态的血氧参数层析测量与显示。
技术介绍
血氧饱和度是反映人身体的健康状况的重要指标之一，血氧饱和度低会造成生理状况的不可逆的损伤。目前，主要的血氧监测装置是手指夹持式的血氧监测仪器和穿戴式的手腕血氧饱和度监测装置。但是接触式仪器对于一些手指和手腕不适合安放夹持装置的病人相对不便。同时医院或者诊所进行基础的健康评估时，血氧饱和度值相比层析的血氧浓度变化显示仍显得不够直观。所以同时进行血氧饱和度监测和实现血氧饱和度的层析扫描重建会使得监测信息变得更丰富。公开号CN101816552A的专利申请公开的层析扫描方式为旋转待测样品，该方式不适用于检测在体的皮肤血氧层析参数。公开号CN102920434的专利申请公开的层析测量方式为入射光纤阵列和出射光纤阵列，缺点是接触式测量方法，且光纤阵列的数量限制了采集密度，最终导致层析精度的下降。公开号CN103271743A的专利申请公开的基于成像设备的非接触血氧饱和度测量方法涉及的照明方式光能量不集中，不利于检测反映血氧饱和度的出射光强信息。因此采用F-theta扫描场镜的方式，可以实现实时在体非接触式测量、提高入射点阵密度、提高反映血氧参数信息散射信号的强度。目前用于血氧监测波段的F-theta扫描物镜设计较少，该场景所使用的扫描场镜要求不同视场出射的光斑形状大小一致，圈入能量集中，轴向色差小，具有负畸变。满足这样要求的扫描场镜能够提高层析血氧浓度变化监测的准确性。公开号CN101846791B的专利申请公开的一种单波长355nm的F-theta镜头，虽然视场和焦距都适用于人体皮肤的扫描，但是其为单波长场镜，轴向色差较大，会导致不同波长的光斑形状的不一致性和光能量的不集中性，不适用于血氧监测的扫描系统。
技术实现思路
为了解决目前使用的接触式血氧仪器存在的不足，如需要接触手指皮肤、血氧浓度变化不能层析直观显示，以及血氧参数层析装置扫描速度慢、入射光能量不集中和F-theta场镜轴向色差较大的问题，本专利技术提供了一种基于近红外F-theta扫描场镜的非接触式血氧监测装置，在光学系统的扫描下，可以快速的实现实时的血氧监测和层析，该装置具有无需接触，不同波长的入射光斑形状一致、入射点阵密度大、能量集中和扫描速度快的特点。适合于临床对病人的监测，同时也适合医院诊所对普通患者的健康评估。该技术方案是这样实现的：一种基于近红外F-theta扫描场镜的非接触式血氧监测装置，用于非接触式的血氧监测，该装置由光源模块、光学扫描模块、图像探测模块、控制与图像处理模块组成。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于近红外F-theta扫描场镜的非接触式血氧监测装置，包括烘干装置本体；所述的图像探测模块由三个探测组组成，所述的两个LED光源连接光开关，通过光开关控制两个光波长的出射时间；光束经过准直透镜出射，再经过二维扫描振镜对光路进行偏转，光线再经过近红外F-theta扫描场镜，从而实现聚焦光斑在手指皮肤上线性扫描。三个探测组接收光强信号，经过图像处理算法重建血氧饱和度和层析血氧浓度的变化，所述的一种基于近红外F-theta扫描场镜的非接触式血氧监测装置的光学扫描模块的准直透镜工作波段覆盖760nm～850nm，经过准直模块的出射光束直径为8mm～10mm，所述一种基于近红外F-theta扫描场镜的非接触式血氧监测装置的光学扫描模块的一种760nm～850nm波段的近红外扫描场镜由三组透镜组成，工作波段760nm～850nm，焦距为100mm，视场2ω＝30°，入瞳距50mm，后顶截距为90mm。扫描线视场40mm×40mm，所述的一种760nm～850nm波段的近红外扫描场镜从光源入射方向开始，包括第一透镜组G1、第透镜组G2、第三组透镜组G3。其中所述的第一透镜组焦距-443mm，第二透镜组焦距41mm，第三透镜组焦距-65mm，系统总焦距为100mm。其中所述的第一透镜组包括第一透镜：负光焦度双胶合透镜，所述的第二透镜组包括第一透镜：正光焦度双凸透镜，第二透镜：正光焦度双凸透镜；第三透镜组包括第一透镜：负光焦度双凹透镜，第二透镜：凹面朝向入射光的负光焦度弯月透镜。作为本专利技术优选的，驱动结构是固定连接在处理箱背面的双向电机，所述双向电机的输出端固定连接有传动杆，所述传动杆远离双向电机的一端和风机的传动端均固定连接有斜齿轮，所述斜齿轮相互啮合。作为本专利技术进一步的，第一透镜组的第一透镜的第一表面S1曲率半径为-24.03mm，第一透镜的第二表面S2曲率半径为-44.68mm；第一透镜的第三表面S3曲率半径为-30.67mm，第一透镜的第一表面与第二表面的中心厚度的d1为2.94mm；材料折射率为1.78，阿贝数为25.75；第一透镜的第二表面S2与第三表面S3的中心厚度d3为7.39mm，材料折射率为1.77，阿贝数为49.60。作为本专利技术进一步的，第二透镜组的第一透镜的第一表面S4曲率半径为884.96mm，第二透镜的第二表面S5曲率半径为-59.98mm；第一透镜的中心厚度d5为7.18mm；材料折射率为1.74，阿贝数为35.02。作为本专利技术进一步的，第二透镜组的第二透镜的第一表面S6曲率半径满足84.25mm；第二透镜的第二表面S7曲率半径为-204.19mm；第二透镜的中心厚度d7为6.30mm，材料折射率为1.71，阿贝数为53.86。作为本专利技术进一步的，第三透镜组第一透镜的第一表面S8曲率半径为-96.42mm；第一透镜的第二表面S9曲率半径为111.40mm；第一透镜的中心厚度d9为2.92mm；材料为折射率为1.84，阿贝数为23.82。作为本专利技术进一步的，第一透镜组的第二透镜与第二透镜组的第一透镜的空气间隔d4为0.06mm，第二透镜组的第一透镜与第二透镜的空气间d6隔为0.32mm，第二透镜组的第二透镜与第三透镜组的第一透镜的空气间隔d8为2.15mm，第三透镜的第一透镜第二透镜的空气间隔d10为6.00mm，第三透镜组的第二透镜与像面的空气间隔d12为97.34mm。作为本专利技术进一步的，各所述曲率半径的公差范围、各所述透镜厚度的公差范围、各所述空气间隔的公差范围、各所述材料折射率的公差范围、各所述材料阿贝数的公差范围均为±5％。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术所述的一种基于近红外F-theta扫描场镜的非接触式血氧监测装置的图像探测模块由三组CCD探测器组成，第一组在Z轴0度方向，第二组绕X轴逆时针旋转125°，第三组绕X轴逆时针旋转215°，同步信号连接光开关和三个CCD探测组，同步采集图像光强信号。探测器可以使用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于近红外F-theta扫描场镜的非接触式血氧监测装置，用于非接触式血氧饱和度和层析血氧浓度变化监测，其特征在于该装置由光源模块、光学扫描模块、图像探测模块、控制与处理模块构成。所述的光源模块由760nm、850nm带尾纤的LED光源和760nm～850nm的2×1多模光开关组成。所述的光学扫描模块由准直透镜、二维扫描振镜、F-theta近红外场镜组成，其中所述F-theta近红外场镜块由三组透镜组成。所述的图像探测模块由三个CCD探测组组成。所述的控制与处理模块由控制系统、图像采集处理系统和显示系统组成。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于近红外F-theta扫描场镜的非接触式血氧监测装置，用于非接触式血氧饱和度和层析血氧浓度变化监测，其特征在于该装置由光源模块、光学扫描模块、图像探测模块、控制与处理模块构成。所述的光源模块由760nm、850nm带尾纤的LED光源和760nm～850nm的2×1多模光开关组成。所述的光学扫描模块由准直透镜、二维扫描振镜、F-theta近红外场镜组成，其中所述F-theta近红外场镜块由三组透镜组成。所述的图像探测模块由三个CCD探测组组成。所述的控制与处理模块由控制系统、图像采集处理系统和显示系统组成。
2.根据权利要求1所述的一种基于近红外F-theta扫描场镜的非接触式血氧监测装置，其特征在于：所述的光源模块的光源由两个带尾纤的LED光源组成，两个LED光源的波长分别是760nm和850nm，分别在氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白吸收曲线等值点的两侧，从而能够有效的重建血氧饱和度，其中光源波长不限于760nm和850nm，分布在815nm波长附近两侧50nm以内的波长均可用于该装置。
3.根据权利要求1所述的一种基于近红外F-theta扫描场镜的非接触式血氧监测装置，其特征在于：所述的光源模块的光开关是多模2×1连接方式，实现了两种入射波长光束的切换，该光开关波段覆盖近红外760nm～850nm的波段范围，适用于两LED光源的发射波长。
4.根据权利要求1所述的一种基于近红外F-theta扫描场镜的非接触式血氧监测装置，其特征在于：所述的光学扫描模块的一种近红外F-theta扫描场镜由三组透镜组成，工作波段为760nm～850nm，焦距为100mm，全视场2ω＝23°，入瞳距50mm，后顶截距为90mm，扫描线视场为40mm×40mm。
5.根据权利要求4所述的一种基于近红外F-theta扫描场镜的非接触式血氧监测装置，其特征在于：所述的一种近红外F-theta扫描场镜，从光源入射方向开始，包括第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3。其中所述的第一透镜组焦距-443mm，第二透镜组焦距41mm，第三透镜组焦距-65mm，系统总焦距为100mm，各透...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭宝恒，
申请(专利权)人：郭宝恒，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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