用于检测血流的设备和方法技术

一种用于检测受试者指尖（２０）或其他身体部位血流的方法和设备，其中多普勒频移测量光束辐射（１８）被红血球反射并再次进入激光二极管（１０）的激光腔内，从而使其操作发生改变，这种改变可代表血流。可将该设备结合到指纹传感器中用作“活体的”的检测器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于检测用户身体一部分处存在的皮下静脉中的血流的方法及设备，其中将辐射对准用户的身体部分，从而接受并分析所反射的辐射。众所周知的生物统计学方法存在于身份确认和识别，其以指纹、虹膜、脸的图像或语音的记录为基础。这些识别系统利用了将个体与其他个体区分开的独一无二的特性。例如，在美国专利No.4,393,366所描述的设置中，将眼睛的多种特性用作识别的基础。然而，人们已经知道这种类型的设置易于受到伪造的影响，例如，通过在人眼上方重叠虹膜图像。另一种已知的设置利用了指纹，人们已经知道指纹是特定人的特征——即使是同样的双胞胎也具有不同的图案。无论如何每个已知类型的身份确认和识别在方便和侵扰性(intrusiveness)方面既有优点又有缺点。指纹技术由于它们的用户界面友好和方便性尤其受到欢迎。然而，这种技术很容易受到伪造的影响，原因主要有两点。第一，指纹容易被复制(例如，在凝胶或其他类似物品中)，第二它们相对容易被“盗窃”，甚至在传统指纹传感器上的瞬间也可导致错误的确认。人们已经发现皮下血管图案是个体的特征并且手掌内血液-静脉图案可用作独一无二“指纹”这一事实已经在美国专利No.5,787,185中有所阐述。美国专利No.4,699,149描述了用于鉴别个人的设备，其中用户的身体部分用能透射皮肤的辐射进行照射，并且借助于例如不同的温度测量，或使用诸如核磁共振或脉冲的声监控之类的技术来检测血管的位置。然而，通过利用伪装或无生命的指纹这些种类的系统也容易受到伪造的影响。因此，本专利技术的目的是减少上面所略述的问题，并提供用于检测皮下血管内血流的设备。根据本专利技术，提供用于检测在部分用户身体的血流的设备，该设备包含至少一个激光器，该激光器具有激光腔，用于产生聚焦或会聚于所述用户身体部分的表皮下一点的测量光束，其中被所述用户的身体部分处皮下静脉内的血流所反射的至少一些测量光束辐射再次进入所述激光腔，该设备进一步包含用于测量由再次进入所述激光腔的反射测量光束辐射和所述激光腔内光波的干涉所引起的所述激光腔操作的变化的装置，以及用于提供表示所述变化的电信号的装置，所述变化含有与所述用户身体部分处所述皮下静脉中的血流有关的数据。本专利技术扩展到包括如上面所定义的检测血流设备的心率监测仪。还有，根据本专利技术，提供一种用于检测用户身体一部分血流的方法，该方法包含利用至少一台具有激光腔的激光器产生被布置成聚焦或会聚于所述用户身体部分表皮下一点的测量光束，其中至少一些被所述用户身体部分皮下静脉内的血流所反射的测量光束辐射再次进入所述激光腔中，该方法进一步包含测量由再次进入所述激光腔的反射测量光束辐射和所述激光腔内光波的干涉所引起的所述激光腔操作改变，并且提供代表所述改变的电信号，所述改变含有与所述用户身体部分处所述皮下静脉内血流有关的数据。可提供用于测量激光腔阻抗变化的装置。可选择地，该测量装置可以包括用于检测由激光器发出的辐射的辐射检测器。在一个实施例中，可提供用于检测在所述用户身体部分内多个位置血流的装置。例如，可提供多个测量装置(例如一维或二维阵列)。可选地，或另外，可提供用于引起测量光束和用户身体部分之间相对移动的装置。当然，以其最简单的形式，这可以具有用该设备扫描用户身体部分的能力和/或允许用户在装置的整个测量区域移动例如他们的手指尖的能力。该测量光束可包含红外辐射，并且优选地该设备被设置及构造成在多个方向上检测血流。在一个例示性的实施例中，可以产生反射辐射的光谱并且该设备更佳地包含用于检测反射测量光束辐射的光谱宽度的装置以在多个方向上鉴别血流。可以选择测量光束辐射的波长以便穿透用户身体部分的表皮到达预定的深度。可选地，或另外地，可以提供用于将测量光束辐射聚焦或会聚于用户身体部分的表皮下的上面所述点的光学装置。可以提供成像装置，用于由电信号生成存在于用户身体部分中对应于此处所检测的血流的一个或多个静脉的图像。在一个实施例中，用户身体部分可包含指尖，并且本专利技术扩展到包括如上面定义的用于检测血流设备的指纹检测系统。可将该设备与已知的指纹检测系统结合以简单地提供一种“活体(liveness)”检测器，即，如果不存在血流，则该指尖不是活体的。可以提供用于从所检测的血流中确定用户心率的装置，以及事实上，如上所述，本专利技术扩展到包括如上面定义的用于检测血流设备的心率监测仪。从在此所描述的实施例中以及参考在此所描述的实施例的说明，本专利技术的这些及其他方面将变得很明白。现在将仅通过一个例子并参考附图对本专利技术的实施例进行描述，其中附图说明图1是根据本专利技术的例示性实施例的血流检测器的示意图；和图2是根据本专利技术另一例示性实施例的血流检测器的示意图，其中采用一维或二维阵列的多普勒传感器。为了实现检测血流的目的，在本专利技术中利用激光器二极管中被称为“自混合”的现象。这一现象用于已知设置中以检测在光学输入设备中指尖相对于传感器的移动，如国际专利申请No.WO02/37410中详细描述的，其中检测指尖的移动以实现鼠标垫的类似功能。在已知的设置中，提供具有激光腔的二极管激光器，用于发射激光束或测量光束。在它的上部，该设备提供有透明窗口，越过该窗口移动一物体，例如人的手指。将一透镜，例如平凸透镜设置在二极管激光器和该窗口之间。这一透镜将激光束聚焦到透明窗口的上侧或其附近。如果物体存在于该位置，则其散射正在测量的光束。一部分正在测量的光束的辐射在照明光束方向上被散射并且这部分辐射被激光二极管发射表面上的透镜会聚而再次进入到这一激光器的腔中。再次进入二极管激光器腔中的辐射引起激光器增益的变化从而引起由激光器所发射的辐射强度的变化。正是这一现象被称为二极管激光器中的自混合效应。激光器所发射的辐射强度的变化可以由为此目的所提供的光电二极管检测，该二极管将辐射变化转换成电信号，并且提供电子电路用于处理这一电信号。物体相对于测量光束的移动使得辐射被反射从而经历了多普勒频移。这意味着这一辐射频率改变或意味着发生了频率偏移。这一频率偏移取决于物体移动的速度并且在几kHz到几MHz的量级。再次进入激光腔的频率偏移辐射与光波或者该腔内所产生的辐射发生干涉，即在这一腔内发生自混合效应。根据光波和再次进入腔内的辐射之间相位偏移量，该干涉可以是相长干涉或者是负干涉，即激光辐射的强度周期性地增加或者减少。以这一方式所产生的激光辐射调制的频率正好等于腔内光波的频率与再次进入腔内的多普勒频移辐射的频率之间的差值。该频率差值是几kHz到几MHz的量级因而易于检测。自混合效应和多普勒频移的结合造成了激光腔性能的变化；特别是它的增益或光放大的变化。例如，可测量激光腔的阻抗或由激光所发射的辐射强度，并且不但能评估物体相对于传感器的移动量(即，行进的距离)，而且还能确定移动方向，如国际专利申请No.WO02/37410中所详细描述的。利用同样的原理，根据本专利技术，通过将激光光束聚焦更深到例如用户手指皮肤(即，表皮下面)，可检测那里皮下血管中的血流。红血球的移动给反射的(红外)激光所需的多普勒频移以在激光腔中引起上述的自混合效应。参考附图的图1，在第一种例示性的利用激光器多普勒频移检测血流的单像素系统中，具有激光二极管10、监测二极管12、分束器14和用于将激光二极管10所发射的辐射光束本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于检测用户身体一部分血流的设备，该设备包含至少一个激光器（１０），该激光器（１０）具有一个激光腔，用于产生被布置成聚焦或会聚于所述用户身体部分（２０）表皮下一点处的测量光束（１８），其中至少一些被所述用户身体部分（２０）皮下静脉内的血流所反射的测量光束辐射再次进入所述激光腔中，该设备进一步包含测量装置（１２），其用于测量由再次进入所述激光腔的被反射的测量光束辐射和所述激光腔内光波的干涉所引起的所述激光腔操作的改变，以及用于提供代表所述改变的电信号的装置，所述改变含有与所述用户身体部分（２０）处所述皮下静脉内血流有关的数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AHM阿卡曼斯，C海恩克斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]