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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201621276300.3 (22)申请日 2016.11.25 (73)专利权人 佛山科学技术学院 地址 528231 广东省佛山市禅城区江湾一 路18号 (72)发明人 缪耀军 王茗祎 曾亚光 韩定安 (74)专利代理机构 广州市红荔专利代理有限公 司 44214 代理人 吝秀梅 李彦孚 (51)Int.Cl. A61B 3/12(2006.01) A61B 3/14(2006.01) A61B 5/1455(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (。
2、54)实用新型名称 一种基于面阵LED的眼底血流血氧饱和度检 测装置 (57)摘要 本实用新型涉及一种基于面阵LED的眼底血 流血氧饱和度检测装置， 该装置包括同步触发 源、 数据处理系统、 面阵LED光源、 分光镜、 接目物 镜、 成像物镜、 CCD彩色相机及安装在CCD彩色相 机上的拜尔滤镜； 面阵LED光源由两种波长LED灯 交替排列组成； 同步触发源用于向面阵LED光源 及CCD彩色相机发出同步信号， 相邻同步信号发 出时， 面阵LED光源分别发出两种波长的光到达 分光镜， 分光镜反射光到接目物镜并到达正对接 目物镜的眼底， 光从眼底反射后再次进入接目物 镜并透过分光镜进入成像物镜， 。
3、CCD彩色相机分 别采集通过成像物镜的两种波长的光形成的散 斑图像并将其传输至数据处理系统进行处理以 得到血氧饱和度。 本实用新型对人体无任何损 伤， 检测的血氧饱和度的精度高。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 206526023 U 2017.09.29 CN 206526023 U 1.一种基于面阵LED的眼底血流血氧饱和度检测装置， 其特征在于， 包括同步触发源 (8)、 数据处理系统(9)、 面阵LED光源(7)、 分光镜(4)、 接目物镜(5)、 成像物镜(3)、 CCD彩色 相机(1)及安装在CCD彩色相机(1)上的拜尔滤镜(2)； 面阵LED光源(7)由两种波长LED。
4、灯交 替串联组成； 同步触发源(8)用于向面阵LED光源(7)及CCD彩色相机(1)发出同步信号， 同步 信号发出时， 面阵LED光源(7)同时发出两种波长的光到达分光镜(4)， 分光镜(4)反射光到 接目物镜(5)并到达正对接目物镜(5)的眼底， 光从眼底反射后再次进入接目物镜(5)并透 过分光镜(4)进入成像物镜(3)， CCD彩色相机(1)采集通过成像物镜(3)的两种波长的光形 成的散斑图像并将其传输至数据处理系统(9)进行处理以得到血氧饱和度。 2.根据权利要求1所述的一种基于面阵LED的眼底血流血氧饱和度检测装置， 其特征在 于， 所述数据处理系统(9)为电脑。 3.根据权利要求1至。
5、2任一项所述的一种基于面阵LED的眼底血流血氧饱和度检测装 置， 其特征在于， 面阵LED光源(7)由波长为 1532nm和 2632nm的LED灯交替串联而成。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 206526023 U 2 一种基于面阵LED的眼底血流血氧饱和度检测装置 技术领域 0001 本实用新型涉及医疗器械技术领域， 更具体地， 涉及一种基于面阵LED的眼底血流 血氧饱和度检测装置。 背景技术 0002 血氧饱和度是指血红蛋白被氧结合的百分比， 即血红蛋白的氧含量与氧容量的百 分比， 它是呼吸循环功能的一个重要参数， 反映了人体的血氧平衡。 有些疾病会对人体的器 官或组织造成缺。
6、氧， 导致组织细胞的代谢异常， 内环境稳态失衡， 严重的还会威胁人的生 命， 而对病人进行血氧饱和度监测将有助于解决这个问题。 眼底视网膜是全身微循环的一 部分， 它需要氧的供给以维持其正常的新陈代谢， 而且其对于血氧变化的反映比较敏感， 便 于对血氧饱和度进行监测。 0003 基于现有的检测血氧饱和度的装置， 测量血氧饱和度主要是用电化学法， 该方法 先进行人体采血(取动脉血)再利用血气分析仪对血液进行电化学分析， 直接测得动脉氧分 压(PaO2)， 并计算出动脉血氧饱和度(SpO2)； 然而该方法需要动脉穿刺或者插管， 比较麻 烦， 且不能进行连续的监测， 是一种有损伤的血氧测定法， 而且。
7、对于容易造成损伤的部位就 很难使用电化学法来测量。 另外还有一种脉搏血氧饱和度的监测方法， 该方法容易受到光 干扰， 如阳光、 手术室灯光的干扰， 在测量时这些光如果进入到探测器， 则影响获得的透射 光的强度大小， 从而最终影响血氧饱和度参数的准确性， 而且只有脉搏血氧测定仪的数值 大于83时， 才能达到3的误差。 0004 所以， 采用现有的检测血氧饱和度的装置进行血氧饱和度的测量时均存在检测精 度不高的问题， 需要改进。 实用新型内容 0005 本实用新型的目的在于克服现有技术的不足， 提供一种基于面阵LED的眼底血流 血氧饱和度检测装置， 该装置能非接触地测量出人体眼底血流的血氧饱和度，。
8、 对人体无任 何损伤， 且拍摄的图像信噪比高、 空间分辨率高， 检测的血氧饱和度的精度高。 0006 为解决上述技术问题， 本实用新型采用的技术方案是： 0007 提供一种基于面阵LED的眼底血流血氧饱和度检测装置， 包括同步触发源、 数据处 理系统、 面阵LED光源、 分光镜、 接目物镜、 成像物镜、 CCD彩色相机及安装在CCD彩色相机上 的拜尔滤镜； 面阵LED光源由两种波长LED灯交替串联组成； 同步触发源用于向面阵LED光源 及CCD彩色相机发出同步信号， 同步信号发出时， 面阵LED光源同时发出两种波长的光到达 分光镜， 分光镜反射光到接目物镜并到达正对接目物镜的眼底， 光从眼底反。
9、射后再次进入 接目物镜并透过分光镜进入成像物镜， CCD彩色相机采集通过成像物镜的两种波长的光形 成的散斑图像并将其传输至数据处理系统进行处理以得到血氧饱和度。 面阵LED光源、 分光 镜及接目物镜组成眼底照明光路系统； CCD彩色相机、 拜尔滤镜、 成像物镜、 分光镜及接目物 镜组成眼底成像光路系统； 接目物镜和成像物镜的作用是控制成像焦距， 以拍摄出高空间 说 明 书 1/5 页 3 CN 206526023 U 3 分辨率的散斑图像。 0008 上述方案中， 通过设置由两种波长LED灯交替串联组成的面阵LED光源并用同步触 发源向面阵LED光源及CCD彩色相机发出同步信号， 使得同步信号。
10、发出时， 面阵LED光源同时 发出两种波长的光， CCD彩色相机采集两种波长的光形成的散斑图像并将其传输至数据处 理系统进行处理以得到血氧饱和度。 本实用新型一种基于面阵LED的眼底血流血氧饱和度 检测装置， 能非接触地测量出人体眼底血流的血氧饱和度， 对人体无任何损伤， 通过采集两 种波长的光形成的散斑图像能有效抑制眼睛位置改变和血氧含量改变带来的影响， 且拍摄 的图像信噪比高、 空间分辨率高， 检测的血氧饱和度的精度高。 0009 优选地， 所述数据处理系统为电脑。 0010 优选地， 面阵LED光源由波长为 1532nm和 2632nm的LED灯交替串联而成。 血红 蛋白对这两种波长的光。
11、的吸收系数相差较大， 计算时产生的误差小， 有利于提高检测的血 氧饱和度的精度。 0011 与现有技术相比， 本实用新型的有益效果是： 0012 本实用新型一种基于面阵LED的眼底血流血氧饱和度检测装置， 通过设置由两种 波长LED灯交替串联组成的面阵LED光源并用同步触发源向面阵LED光源及CCD彩色相机发 出同步信号， 使得同步信号发出时， 面阵LED光源同时发出两种波长的光， CCD彩色相机采集 两种波长的光形成的散斑图像并将其传输至数据处理系统进行处理以得到血氧饱和度， 该 装置能非接触地测量出人体眼底血流的血氧饱和度， 对人体无任何损伤， 通过采集两种波 长的光形成的散斑图像能有效抑。
12、制眼睛位置改变和血氧含量改变带来的影响， 且拍摄的图 像信噪比高、 空间分辨率高， 检测的血氧饱和度的精度高； 通过将面阵LED光源由波长为 1 532nm和 2632nm的LED灯交替串联而成， 由于血红蛋白对这两种波长的光的吸收系数 相差较大， 使得计算时产生的误差小， 有利于提高检测的血氧饱和度的精度。 附图说明 0013 图1为本实施例一种基于面阵LED的眼底血流血氧饱和度检测装置的示意图， 其中 箭头表示光线走向。 0014 图2为CCD彩色相机的三色芯片的排列示意图， 其中， 仅示意了红色和绿色的排列 方式。 0015 图3为CCD彩色相机绿红蓝响应芯片对不同波长光的响应系数曲线图。
13、。 0016 图4为本实施例中面阵LED光源的排列示意图。 具体实施方式 0017 下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。 其中， 附图仅用于示例性 说明， 表示的仅是示意图， 而非实物图， 不能理解为对本专利的限制； 为了更好地说明本实 用新型的实施例， 附图某些部件会有省略、 放大或缩小， 并不代表实际产品的尺寸； 对本领 域技术人员来说， 附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。 0018 本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件； 在本实用 新型的描述中， 需要理解的是， 若有术语 “上” 、“下” 、“左” 、“右” 等指示的方位或位置关系为 基。
14、于附图所示的方位或位置关系， 仅是为了便于描述本实用新型和简化描述， 而不是指示 说 明 书 2/5 页 4 CN 206526023 U 4 或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、 以特定的方位构造和操作， 因此附图中描 述位置关系的用语仅用于示例性说明， 不能理解为对本专利的限制， 对于本领域的普通技 术人员而言， 可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。 0019 实施例 0020 本实施例一种基于面阵LED的眼底血流血氧饱和度检测装置的示意图如图1所示， 包括同步触发源8、 数据处理系统9、 面阵LED光源7、 分光镜4、 接目物镜5、 成像物镜3、 CCD彩 色相机1及安装在CC。
15、D彩色相机1上的拜尔滤镜2； 面阵LED光源7由两种波长LED灯交替串联 组成； 同步触发源8用于向面阵LED光源7及CCD彩色相机1发出同步信号， 同步信号发出时， 面阵LED光源7同时发出两种波长的光到达分光镜4， 分光镜4反射光到接目物镜5并到达正 对接目物镜5的眼底， 光从眼底反射后再次进入接目物镜5并透过分光镜4进入成像物镜3， CCD彩色相机1采集通过成像物镜3的两种波长的光形成的散斑图像并将其传输至数据处理 系统9进行处理以得到血氧饱和度。 0021 本实施例中， 面阵LED光源7、 分光镜4及接目物镜5组成眼底照明光路系统10； CCD 彩色相机1、 拜尔滤镜2、 成像物镜3、。
16、 分光镜4及接目物镜5组成眼底成像光路系统11； CCD彩 色相机的三色芯片的排列示意图如图2所示， 将拜尔滤镜2安装在CCD彩色相机1上， 光线经 过拜尔滤镜2后， 通过CCD彩色相机1上的CCD芯片被分成红绿蓝三色， 其中绿光最优响应波 长为532nm， 而红光最优响应波长为632nm， CCD彩色相机1绿红蓝响应芯片(像素点)对不同 波长光的响应系数曲线图如图3所示； 接目物镜5和成像物镜3的作用是控制成像焦距， 以拍 摄出高空间分辨率的散斑图像。 0022 使用该装置检测人体眼底血流的血氧饱和度时， 眼睛6正对接目物镜5， 同步触发 源8向面阵LED光源7及CCD彩色相机1发出同步信号。
17、， 使得面阵LED光源7同时发出两种波长 的光到达分光镜4， 分光镜4反射光到接目物镜5并到达眼睛6， 光从眼睛6反射后再次进入接 目物镜5并透过分光镜4进入成像物镜3， CCD彩色相机1采集通过成像物镜3的两种波长的光 形成的散斑图像， 根据CCD彩色相机1像素点的分布， 将对应的波长为 1和 2的光形成的散斑 图像分离出来， 数据处理系统9对分离出来的波长为 1和 2的光形成的散斑图像分别进行处 理， 以得到血氧饱和度。 本实用新型一种基于面阵LED的眼底血流血氧饱和度检测装置， 能 非接触地测量出人体眼底血流的血氧饱和度， 对人体无任何损伤， 通过采集两种波长的光 形成的散斑图像能有效抑。
18、制眼睛位置改变和血氧含量改变带来的影响， 且拍摄的图像信噪 比高、 空间分辨率高， 检测的血氧饱和度的精度高。 0023 本实施例中， 所述数据处理系统9为电脑。 0024 其中， 面阵LED光源7由波长为 1532nm和 2632nm的LED灯交替串联而成， 如图4 所示。 血红蛋白对这两种波长的光的吸收系数相差较大， 计算时产生的误差小， 有利于提高 检测的血氧饱和度的精度。 0025 使用上述基于面阵LED的眼底血流血氧饱和度检测装置进行检测时， 包括如下步 骤： 0026 S1.设置CCD彩色相机1的采集速度及曝光时间， 使得血红细胞进出像素单元的成 像范围时， 局域的浓度变化引起动态。
19、散斑干涉强度的变化； 将眼睛6正对接目物镜5； 0027 S2.同步触发源8以频率f0向面阵LED光源7及CCD彩色相机1发出n次同步信号， n次 触发面阵LED光源7同时发出波长为 1和 2的光到达分光镜4， 分光镜4反射光到接目物镜5并 说 明 书 3/5 页 5 CN 206526023 U 5 到达眼底， 光从眼底反射后再次进入接目物镜5并透过分光镜4进入成像物镜3， 同时， n次触 发CCD彩色相机1采集通过成像物镜3的波长为1和 2的光形成的散斑图像， 其中， 1 532nm，2632nm； 0028 S3.将CCD彩色相机1采集的通过成像物镜3的波长为 1和 2的光形成的散斑图像。
20、传 输至数据处理系统9进行处理以得到眼底血流的血氧饱和度， 包括如下步骤： 0029 S31.根据CCD彩色相机1像素点的分布， 将对应的波长为 1和 2的光形成的散斑图 像分离出来； 0030 S32.对分离出的波长为 1和 2的光分别形成的散斑图像中的每个像素点进行快速 傅里叶变换， 以将CCD彩色相机1接收的时域散斑强度信号沿着时间序列转变为频域散斑强 度信号； 0031 S33.对频域散斑强度信号进行滤波处理， 以将反映背景信息的低频信号和反映血 液流动的高频信号分离出来， 其中， 低频信号为静态散斑信号， 高频信号为动态散斑信号； 0032 S34.对分离出来的低频信号和高频信号分别。
21、进行逆傅里叶变换， 以得到静态散斑 信号强度和动态散斑信号强度和 0033 S35.透过生物组织的光强可以表示为： 0034 0035 其中， I为透射光强， I0为入射光强， 0为背景信息的光吸收系数， C0为背景信息的 光吸收物质浓度， L为光路径长度； 0036 根据Beer-Lambert定律， (1)式能表示为(2)式： 0037 0038其中，为氧合血红蛋白的光吸收系数，为氧合血红蛋白的浓度， Hb 为脱氧血红蛋白的光吸收系数， cHb为脱氧血红蛋白的浓度； 0039及 Hb在波长为 1和 2时的光吸收系数为常数； 0040S36.对(2)式进行计算， 得到氧合血红蛋白的含量和脱氧。
22、血红蛋白的含量 CHb； 说 明 书 4/5 页 6 CN 206526023 U 6 0041 0042 S37.根据血氧饱和度公式(4)计算眼底血流的血氧饱和度； 0043 0044 其中， SO2即为眼底血流的血氧饱和度。 0045 显然， 本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例， 而 并非是对本实用新型的实施方式的限定。 对于所属领域的普通技术人员来说， 在上述说明 的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。 这里无需也无法对所有的实施方式予以 穷举。 凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在 本实用新型权利要求的保护范围之内。 说 明 书 5/5 页 7 CN 206526023 U 7 图1 图2 说 明 书 附 图 1/2 页 8 CN 206526023 U 8 图3 图4 说 明 书 附 图 2/2 页 9 CN 206526023 U 9 。