一种适用于生物组织的光波全透射自适应装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于生物医学领域，涉及针对生物组织的波前整形装置，具体提供一种适用于生物组织的光波全透射自适应装置，用以使待测介质对检测激光呈全透射。本发明专利技术包括：全息测量系统与光调制系统，全息测量系统用于测量待测介质正向反射矩阵；光调制系统包括：空间光调制器与计算机，计算机根据待测介质正向反射矩阵计算推理得到互补介质正向透射矩阵，空间光调制器在计算机控制下加载互补介质的正向透射矩阵，形成正向补偿矩阵板、并作为待测介质的等效互补介质，使得待测介质对检测激光呈全透射。本发明专利技术能够消除光波在生物组织传播过程中由于后向散射引起的损耗，在生物医疗领域对于深层生物组织的光探测技术中显著提高探测效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于生物组织的光波全透射自适应装置


[0001]本专利技术属于生物医学领域，涉及人体组织液特定成分的浓度无创检测技术，进一步涉及针对生物组织的波前整形装置，用以实现生物组织对检测光波的全透射，具体提供一种适用于生物组织的光波全透射自适应装置。

技术介绍

[0002]在生物医疗领域中，光探测技术已被广泛地运用，如公开号为CN 110811636 A的专利文献中公开一种光声无创血糖检测仪，运用激光完成对血糖及血压的无创测量；然而，这些利用光探测技术都存在一个无法忽视的问题：由于生物组织的成分复杂且形状不规则，导致在光学中生物组织通常被视为一种强混沌散射体，这类型强散射体对入射光有很强的前向以及后向散射作用；尤其在利用生物组织对光的吸收性完成的探测技术中，生物组织产生的强后向散射往往会使得前向散射光的探测深度减少，从而导致光探测效率大幅降低并且干扰检测结果。
[0003]针对上述问题，科研人员提出了一些解决方案，其核心在于：通过对特定波段光波的调制，从而减少光波在生物组织中产生的后向散射；如公告号为CN 113252613 B的专利文献中公开的一种基于波前整形的散射介质吸收增强装置及系统，然而对于大部分非离体生物组织而言，其透射矩阵通常无法获得，因此该技术无法广泛用于生物组织的信息检测；又如文献“Anti
‑
reflection structure for perfect transmission through complex media”中公开的设计互补介质的方法，该方法搜寻特定的介质材料作为待测介质的互补介质，从而消除待测介质对入射光波的后向散射，但并非所有的待测介质都能找到实际存在的互补介质，且该方法成本过高，不易普及。基于此，本专利技术提出一种具有自适应性的针对生物组织的波前整形系统，具体为一种适用于生物组织的光波全透射自适应装置，用以实现生物组织对检测光波的全透射。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的是提供一种适用于生物组织的光波全透射自适应装置，用以作为针对生物组织的波前整形装置，消除光波在生物组织传播过程中由于后向散射引起的损耗，实现生物组织对检测光波的全透射；在生物医疗领域对于深层生物组织的光探测技术中，本专利技术提供的光波全透射自适应装置能够显著提高探测效率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种适用于生物组织的光波全透射自适应装置，包括：全息测量系统与光调制系统；其特征在于：
[0007]所述全息测量系统用于测量待测介质正向反射矩阵r
R
；
[0008]所述光调制系统包括：空间光调制器与计算机，所述计算机根据待测介质正向反射矩阵r
R
计算得到待测介质对应的互补介质正向反射矩阵r
L
，再利用深度学习网络推理得到互补介质正向透射矩阵t
L
；所述空间光调制器在计算机控制下加载互补介质的正向透射
矩阵t
L
，形成正向补偿矩阵板、并作为待测介质的等效互补介质，使得待测介质对检测激光呈全透射。
[0009]进一步的，所述全息测量系统包括：第一准直透镜、空间滤波器、第二准直透镜、平面分束器、空间光调制器、第三准直透镜、第四准直透镜、棱镜型分束器、聚焦透镜、物镜、第一平面镜、第二平面镜、CCD相机与计算机，其中，测量激光经过第一准直透镜、空间滤波器与第二准直透镜后由平面分束器分为探测光与参考光，探测光经过第一平面镜与第二平面镜后到达棱镜型分束器、再经聚焦透镜与物镜后正入射到待测介质表面，待测介质产生的反射光原路返回并经棱镜型分束器向CCD相机传播；参考光由空间光调制器完成相位调制、再经过第三准直透镜与第四准直透镜后到达棱镜型分束器并向CCD相机传播；反射光与参考光在传播过程中发生干涉，干涉条纹由CCD相机接收、并传输至计算机；
[0010]所述空间光调制器在计算机控制下完成对参考光的相位调制，通过计算机调节参考光的相位，每次调节后重复测量，重复2～4次后采用相移法从干涉条纹中重建得到待测介质正向反射矩阵r
R
。
[0011]进一步的，所述光调制系统还包括：第一准直透镜、空间滤波器、第二准直透镜、第三准直透镜、第四准直透镜、聚焦透镜与物镜，其中，检测激光经过第一准直透镜、空间滤波器与第二准直透镜后到达正向补偿矩阵板，由正向补偿矩阵板完成相位及振幅补偿后经过第三准直透镜、第四准直透镜、聚焦透镜与物镜后正入射到待测介质表面，待测介质对检测激光呈全透射。
[0012]需要说明的是：本专利技术中全息测量系统与光调制系统中均包括的：第一准直透镜、空间滤波器、第二准直透镜、空间光调制器、第三准直透镜、第四准直透镜、聚焦透镜、物镜与计算机，上述装置可以复用，也可以单独设置。
[0013]基于上述技术方案，本专利技术的有益效果在于：
[0014]本专利技术提供一种适用于生物组织的光波全透射自适应装置，用以作为针对生物组织的波前整形装置，消除光波在生物组织传播过程中由于后向散射引起的损耗，实现生物组织对检测光波的全透射；在生物医疗领域对于深层生物组织的光探测技术中、尤其是利用生物组织对光的吸收性完成的探测技术中，所述光波全透射自适应装置能够显著提高探测效率；
[0015]同时，本专利技术提供的光波全透射自适应装置还具有如下有点：
[0016]1)自适应性：针对任意待测介质，本专利技术通过全息测量系统测量得到待测介质正向反射矩阵r
R
，再通过计算推理得到与之互补的互补介质的正向透射矩阵t
L
，并在光调制系统中采用加载互补介质正向透射矩阵t
L
的空间光调制器形成正向补偿矩阵板并作为等效互补介质，使得待测介质对检测激光呈全透射；在该过程中，全息测量系统与光调制系统均针对待测介质自适应完成，不仅有效提升了光探测技术的探测效率、降低了探测成本，还显著扩大了光探测技术的应用范围；
[0017]2)泛用性：本专利技术的光调制系统中正向补偿矩阵板作为虚拟的互补介质，使得本专利技术的光波全透射自适应装置能够适用任意待测介质，尤其是那些无法在现实中找到对应互补介质的待测介质，尤其是各类生物组织；
[0018]3)无创性：本专利技术不会对待测介质的理化性质或者形状进行改变，也不需要对介质做侵入处理。
附图说明
[0019]图1为随机矩阵理论的示意图。
[0020]图2为本专利技术中适用于生物组织的光波全透射自适应装置的工作流程示意图。
[0021]图3为本专利技术中适用于生物组织的光波全透射自适应装置中测量系统的示意图；其中，1为第一准直透镜、2为空间滤波器、3为第二准直透镜、4为平面分束器、5为第三准直透镜、6为第四准直透镜、7为棱镜型分束器、8为聚焦透镜、9为物镜、10为第一平面镜、11为第二平面镜。
[0022]图4为本专利技术中适用于生物组织的光波全透射自适应装置中调制系统的示意图。
[0023]图5为本专利技术实施例中基于耳垂的人体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于生物组织的光波全透射自适应装置，包括：全息测量系统与光调制系统；其特征在于：所述全息测量系统用于测量待测介质正向反射矩阵r
R
；所述光调制系统包括：空间光调制器与计算机，所述计算机根据待测介质正向反射矩阵r
R
计算得到待测介质对应的互补介质正向反射矩阵r
L
，再利用深度学习网络推理得到互补介质正向透射矩阵t
L
；所述空间光调制器在计算机控制下加载互补介质的正向透射矩阵t
L
，形成正向补偿矩阵板、并作为待测介质的等效互补介质，使得待测介质对检测激光呈全透射。2.按权利要求1所述适用于生物组织的光波全透射自适应装置，其特征在于，所述全息测量系统包括：第一准直透镜、空间滤波器、第二准直透镜、平面分束器、空间光调制器、第三准直透镜、第四准直透镜、棱镜型分束器、聚焦透镜、物镜、第一平面镜、第二平面镜、CCD相机与计算机，其中，测量激光经过第一准直透镜、空间滤波器与第二准直透镜后由平面分束器分为探测光与...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立峰，张沅熙，顾少杰，程俊玮，夏桢干，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：