ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[001] Настоящее изобретение относится к области технологии детектирования спектров и, в частности, к способу, устройству, системе и носимому устройству неинвазивного детектирования для элемента ткани.
ПРЕДПОСЫЛКИ
[002] Биологические жидкости организма человека содержат множество элементов ткани, таких как сахар крови, жир, белые кровяные клетки и т. д. Для обеспечения здорового функционирования организма человека концентрация каждого элемента ткани должна находиться в соответствующем ему диапазоне концентраций. Однако у некоторых людей, вследствие того, что элемент ткани предрасположен к дисбалансу, то есть концентрация элемента ткани не находится в пределах ее числового диапазона, это может приводить к тому, что организм будет страдать от заболевания, к нанесению ущерба здоровью или даже жизни. Поэтому для таких людей необходимо детектирование у них этого элемента ткани в реальном времени.
[003] Так как оптические методы обладают свойствами быстроты, неинвазивности, предоставления многомерной информации и т. д., в известном уровне техники для детектирования элемента ткани обычно приняты оптические методы. Согласно принципам измерений оптические методы включают главным образом рамановскую спектроскопию, метод поляризации, оптическую когерентную томографию, фотоакустическую спектроскопию, инфракрасную спектроскопию в средней области и инфракрасную спектроскопию в ближней области и т. д.
[004] Однако было обнаружено, что в известном уровне техники существуют по меньшей мере следующие проблемы. Во-первых, отношение сигнал-шум является низким. Так как диффузно рассеянное излучение, излучаемое через саму детектируемую ткань, является относительно слабым, изменение диффузно рассеянного излучения, вызываемое изменением концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, также является слабым, поэтому отношение сигнал-шум принятого сигнала диффузно рассеянного излучения является низким, что оказывает непосредственное воздействие на точность детектирования элемента ткани, подлежащего детектированию, что приводит к низкой точности детектирования. Во-вторых, условие детектирования сильно варьируется. Так как детектируемая ткань представляет собой мягкую ткань, каждый раз, когда устройство детектирования помещают на детектируемое место для детектирования, а условия детектирования отличаются, изменение диффузно рассеянного излучения, вызванное условием детектирования, является намного большим, чем изменение диффузно рассеянного излучения, вызванное изменением концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, что приводит к низкой точности детектирования. При этом условия детектирования могу включать положение падения падающего излучения, угол падения падающего излучения, контактное давление и температуру детектируемого места, и т. д. В-третьих, высоким является собственный фоновый шум у человека, подвергаемого детектированию. Вода, жир и белок в крови человека, подвергаемого детектированию, чувствительны к физическим и физиологическим фоновым шумам, и, так как человек, подвергаемый детектированию, является живым организмом, трудно извлекать слабые сигналы в условиях помех высоких фоновых шумов. Вышеописанные проблемы приводят к низкой точности детектирования.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
[005] В первом аспекте в вариантах осуществления настоящего изобретения предоставлен способ неинвазивного детектирования для элемента ткани, при этом способ включает: этап излучения, на котором падающее излучение множества предварительно определенных длин волн, соответственно, излучают на детектируемое место; этап получения, на котором для каждой предварительно определенной длины волны значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, получают на основе множества фоточувствительных поверхностей, и множество фоточувствительных поверхностей расположены на предварительно определенных расстояниях от центра падающего излучения; и этап определения, на котором концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, определяют согласно значениям интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн.
[006] Необязательно этап получения включает: для каждой предварительно определенной длины волны на каждом предварительно определенном расстоянии получение значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, на основе фоточувствительной зоны, содержащей фоточувствительные поверхности, при этом фоточувствительная зона находится во взаимно однозначном соответствии со значением интенсивности излучения.
[007] Необязательно этап получения дополнительно включает: для каждой предварительно определенной длины волны получение значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, на основе M кольцевых фоточувствительных поверхностей, при этом множество фоточувствительных поверхностей находятся во взаимно однозначном соответствии со значениями интенсивности излучения, и M≥1.
[008] Необязательно внутренний диаметр каждой кольцевой фоточувствительной поверхности больше или равен 0,5 мм и меньше или равен 6 мм, и ширина кольца каждой кольцевой фоточувствительной поверхности больше или равна 0,05 мм и меньше или равна 0,3 мм.
[009] Необязательно, когда M=4, внутренние диаметры M кольцевых фоточувствительных поверхностей изнутри наружу в радиальном направлении представляют собой, соответственно, первый внутренний диаметр, второй внутренний диаметр, третий внутренний диаметр и четвертый внутренний диаметр; первый внутренний диаметр больше или равен 1,2 мм и меньше 3 мм, второй внутренний диаметр больше или равен 3 мм и меньше 3,8 мм, третий внутренний диаметр больше или равен 3,8 мм и меньше 4,4 мм, и четвертый внутренний диаметр больше или равен 4,4 мм и меньше 6 мм; альтернативно, когда M=5, внутренние диаметры M кольцевых фоточувствительных поверхностей изнутри наружу в радиальном направлении представляют собой, соответственно, первый внутренний диаметр, второй внутренний диаметр, третий внутренний диаметр, четвертый внутренний диаметр и пятый внутренний диаметр; первый внутренний диаметр больше или равен 1,2 мм и меньше 2 мм, второй внутренний диаметр больше или равен 2 мм и меньше 2,8 мм, третий внутренний диаметр больше или равен 2,8 мм и меньше 3,6 мм, четвертый внутренний диаметр больше или равен 3,6 мм и меньше 4,2 мм, и пятый внутренний диаметр больше или равен 4,2 мм и меньше 6 мм.
[0010] Необязательно ширина кольца каждой кольцевой фоточувствительной поверхности равна 0,1 мм или 0,2 мм.
[0011] Необязательно каждая предварительно определенная длина волны больше или равна 900 нм и меньше или равна 2400 нм.
[0012] Необязательно этап определения включает: определение из значений интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн одного значения интенсивности излучения как целевого значения интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн; и определение концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, согласно целевому значению интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн.
[0013] Необязательно этап определения включает: определение измеренного значения интенсивности излучения и опорного значения интенсивности излучения из значений интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн; и определение концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, согласно измеренному значению интенсивности излучения и опорному значению интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн.
[0014] Необязательно определение измеренного значения интенсивности излучения и опорного значения интенсивности излучения из значений интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн включает: для каждой предварительно определенной длины волны определение измеренного значения интенсивности излучения и опорного значения интенсивности излучения из значений интенсивности излучения, соответствующих предварительно определенной длине волны, согласно предварительно определенным условиям, при этом предварительно определенные условия включают по меньшей мере одно из спектральной характеристики, оптического параметра и параметра структуры кожи.
[0015] Необязательно для каждой предварительно определенной длины волны определение измеренного значения интенсивности излучения и опорного значения интенсивности излучения из значений интенсивности излучения, соответствующих предварительно определенной длине волны, согласно предварительно определенным условиям включает: для каждой предварительно определенной длины волны согласно разности интенсивностей излучения определение измеренного значения интенсивности излучения и опорного значения интенсивности излучения из значений интенсивности излучения, соответствующих предварительно определенной длине волны, при этом измеренное значение интенсивности излучения представляет собой значение интенсивности излучения, для которого абсолютное значение разности интенсивностей излучения больше или равно первому пороговому значению разности, опорное значение интенсивности излучения представляет собой значение интенсивности излучения, для которого абсолютное значение разности интенсивностей излучения меньше или равно второму пороговому значению разности, разность интенсивностей излучения представляет собой разность между значением интенсивности излучения и соответствующим предварительно определенным значением интенсивности излучения, первое пороговое значение разности больше второго порогового значения разности, и предварительно определенное значение интенсивности излучения представляет собой значение интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, когда концентрация элемента ткани, подлежащего детектированию, равна предварительно определенной концентрации.
[0016] Необязательно определение концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, согласно измеренному значению интенсивности излучения и опорному значению интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн включает: для каждой предварительно определенной длины волны выполнение дифференциальной операции в отношении измеренного значения интенсивности излучения и опорного значения интенсивности излучения, которые соответствуют этой предварительно определенной длине волны, для получения дифференциального значения интенсивности излучения; и определение концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, согласно дифференциальным значениям интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн.
[0017] Необязательно перед этапом получения способ дополнительно включает: экранирование помехового излучения.
[0018] Во втором аспекте в вариантах осуществления настоящего изобретения предоставлено устройство неинвазивного детектирования для элемента ткани, которое содержит: модуль источника излучения, модуль детектирования и модуль обработки; модуль детектирования находится в связи с модулем обработки; при этом модуль источника излучения выполнен с возможностью соответствующего излучения падающего излучения множества предварительно определенных длин волн на детектируемое место; модуль детектирования выполнен с возможностью получения для каждой предварительно определенной длины волны значений интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, на основе множества фоточувствительных поверхностей и отправки этих значений интенсивности излучения в модуль обработки, при этом множество фоточувствительных поверхностей расположены на предварительно определенных расстояниях от центра падающего излучения, и имеется по меньшей мере одно предварительно определенное расстояние; и модуль обработки выполнен с возможностью определения концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, согласно значениям интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн.
[0019] Необязательно модуль детектирования содержит по меньшей мере одну фоточувствительную поверхность; аноды разных фоточувствительных поверхностей на одинаковом предварительно определенном расстоянии электрически соединены друг с другом; для каждого предварительно определенного расстояния предусмотрена по меньшей мере одна фоточувствительная поверхность; модуль детектирования выполнен с возможностью получения при каждом предварительно определенном расстоянии значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, на основе фоточувствительной зоны, содержащей фоточувствительные поверхности, при этом фоточувствительная зона находится во взаимно однозначном соответствии со значением интенсивности излучения.
[0020] Необязательно каждая из множества фоточувствительных поверхностей представляет собой кольцевую фоточувствительную поверхность, другие кольцевые фоточувствительные поверхности предусмотрены с общим геометрическим центром, и предусмотрено M кольцевых фоточувствительных поверхностей, где M≥1.
[0021] Необязательно внутренний диаметр каждой кольцевой фоточувствительной поверхности больше или равен 0,5 мм и меньше или равен 6 мм, и ширина кольца каждой кольцевой фоточувствительной поверхности больше или равна 0,05 мм и меньше или равна 0,3 мм.
[0022] Необязательно, когда M=4, внутренние диаметры M кольцевых фоточувствительных поверхностей изнутри наружу в радиальном направлении представляют собой, соответственно, первый внутренний диаметр, второй внутренний диаметр, третий внутренний диаметр и четвертый внутренний диаметр; первый внутренний диаметр больше или равен 1,2 мм и меньше 3 мм, второй внутренний диаметр больше или равен 3 мм и меньше 3,8 мм, третий внутренний диаметр больше или равен 3,8 мм и меньше 4,4 мм, и четвертый внутренний диаметр больше или равен 4,4 мм и меньше 6 мм; альтернативно, когда M=5, внутренние диаметры M кольцевых фоточувствительных поверхностей изнутри наружу в радиальном направлении представляют собой, соответственно, первый внутренний диаметр, второй внутренний диаметр, третий внутренний диаметр, четвертый внутренний диаметр и пятый внутренний диаметр; первый внутренний диаметр больше или равен 1,2 мм и меньше 2 мм, второй внутренний диаметр больше или равен 2 мм и меньше 2,8 мм, третий внутренний диаметр больше или равен 2,8 мм и меньше 3,6 мм, четвертый внутренний диаметр больше или равен 3,6 мм и меньше 4,2 мм, и пятый внутренний диаметр больше или равен 4,2 мм и меньше 6 мм.
[0023] Необязательно ширина кольца каждой кольцевой фоточувствительной поверхности равна 0,1 мм или 0,2 мм.
[0024] Необязательно диапазон каждой предварительно определенной длины волны больше или равен 900 нм и меньше или равен 2400 нм.
[0025] Необязательно устройство дополнительно содержит первую гильзу; первая гильза предусмотрена на верхней поверхности модуля детектирования, и внутренний диаметр первой гильзы больше диаметра отверстия на модуле детектирования; и первая гильза выполнена с возможностью предотвращения попадания в модуль детектирования излучения, отраженного от поверхности, которое генерируется при прохождении падающего излучения через поверхность детектируемого места, и предотвращения попадания в модуль детектирования дифрагированного излучения, которое генерируется при прохождении падающего излучения через отверстие модуля детектирования.
[0026] Необязательно модуль детектирования дополнительно снабжен второй гильзой, соединенной с ним за одно целое; вторая гильза предусмотрена на верхней поверхности модуля детектирования, и внутренний диаметр второй гильзы больше диаметра отверстия на модуле детектирования; и вторая гильза выполнена с возможностью предотвращения попадания в модуль детектирования излучения, отраженного от поверхности, которое генерируется при прохождении падающего излучения через поверхность детектируемого места, и предотвращения попадания в модуль детектирования дифрагированного излучения, которое генерируется при прохождении падающего излучения через отверстие модуля детектирования.
[0027] Необязательно устройство дополнительно содержит третью гильзу, при этом верхняя поверхность третьей гильзы проходит через отверстие модуля детектирования и находится выше верхней поверхности модуля детектирования; и третья гильза выполнена с возможностью предотвращения попадания в модуль детектирования излучения, отраженного от поверхности, которое генерируется при прохождении падающего излучения через поверхность детектируемого места, и предотвращения попадания в модуль детектирования дифрагированного излучения, которое генерируется при прохождении падающего излучения через отверстие модуля детектирования.
[0028] Необязательно устройство дополнительно содержит корпус; при этом модуль источника излучения, модуль детектирования и модуль обработки предусмотрены внутри корпуса, и верхняя поверхность модуля детектирования находится ниже верхней поверхности корпуса.
[0029] Необязательно устройство дополнительно содержит защитный элемент; при этом защитный элемент предусмотрен в отверстии верхней поверхности корпуса, и верхняя поверхность защитного элемента находится ниже верхней поверхности корпуса, защитный элемент снабжен отверстием и имеет общий геометрический центр с корпусом; светопропускание защитного элемента больше или равно пороговому значению светопропускания; защитный элемент выполнен с возможностью защиты модуля детектирования, и, при ношении устройства неинвазивного детектирования для элемента ткани на детектируемом месте, обеспечения того, что состояние кожи детектируемого места остается в естественном состоянии, и реализации бесконтактного детектирования.
[0030] Необязательно устройство дополнительно содержит контактный элемент; при этом контактный элемент предусмотрен на верхней поверхности корпуса, и теплопроводность материала контактного элемента находится в пределах диапазона теплопроводности воздуха; контактный элемент выполнен с возможностью обеспечения того, что состояние кожи детектируемого места остается в естественном состоянии, и реализации бесконтактного детектирования при ношении устройства неинвазивного детектирования для элемента ткани на детектируемом месте, и сокращения времени проведения тепла между устройством неинвазивного детектирования при его ношении на детектируемом месте и детектируемым местом для достижения состояния теплового равновесия за счет установки теплопроводности материала контактного элемента в пределах диапазона теплопроводности воздуха.
[0031] Необязательно верхняя поверхность корпуса покрыта теплоизоляционным материалом, и теплопроводность теплоизоляционного материала находится в пределах диапазона теплопроводности воздуха; теплоизоляционный материал выполнен с возможностью обеспечения того, что состояние кожи детектируемого места остается в естественном состоянии, и реализации бесконтактного детектирования при ношении устройства неинвазивного детектирования для элемента ткани на детектируемом месте, и сокращения времени проведения тепла между устройством неинвазивного детектирования при его ношении на детектируемом месте и детектируемым местом для достижения состояния теплового равновесия за счет установки теплопроводности теплоизоляционного материала в пределах диапазона теплопроводности воздуха.
[0032] Необязательно модуль источника излучения дополнительно содержит излучающий блок источника излучения или оптическое волокно для передачи падающего излучения.
[0033] В третьем аспекте в вариантах осуществления настоящего изобретения предоставлено носимое устройство, содержащее: основную часть и вышеописанное устройство неинвазивного детектирования для элемента ткани; при этом устройство неинвазивного детектирования для элемента ткани предусмотрено на основной части; и носимое устройство носится на детектируемом месте.
[0034] В четвертом аспекте в вариантах осуществления настоящего изобретения предоставлена система неинвазивного детектирования для элемента ткани, содержащая: вышеописанное носимое устройство и терминал; при этом модуль обработки находится в связи, соответственно, с модулем детектирования и терминалом; носимое устройство носится на детектируемом месте; модуль детектирования выполнен с возможностью получения для каждой предварительно определенной длины волны значений интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, на основе множества фоточувствительных поверхностей и отправки этих значений интенсивности излучения в модуль обработки, при этом множество фоточувствительных поверхностей расположены на предварительно определенных расстояниях от центра падающего излучения; модуль обработки выполнен с возможностью обработки значений интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн, получения обработанных значений интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн и отправки обработанных значений интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн на терминал; и терминал выполнен с возможностью определения концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, согласно обработанным значениям интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0035] На фиг. 1 представлена блок-схема способа неинвазивного детектирования для элемента ткани согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
[0036] на фиг. 2 представлена принципиальная схема излучающей зоны однородно рассеянного излучения согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
[0037] на фиг. 3 представлена принципиальная схема расположения фоточувствительных поверхностей согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
[0038] на фиг. 4 представлена принципиальная схема другого расположения фоточувствительных поверхностей согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
[0039] на фиг. 5 представлена принципиальная схема электрического соединения анодов в фоточувствительной зоне согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
[0040] на фиг. 6 представлена блок-схема другого способа неинвазивного детектирования для элемента ткани согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
[0041] на фиг. 7 представлена блок-схема еще одного способа неинвазивного детектирования для элемента ткани согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
[0042] на фиг. 8 представлена блок-схема другого способа неинвазивного детектирования для элемента ткани согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
[0043] на фиг. 9 представлена блок-схема другого способа неинвазивного детектирования для элемента ткани согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
[0044] на фиг. 10 представлена принципиальная структурная схема устройства неинвазивного детектирования для элемента ткани согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
[0045] на фиг. 11 представлена принципиальная структурная схема модуля детектирования согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
[0046] на фиг. 12 представлена принципиальная структурная схема первой гильзы согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
[0047] на фиг. 13 представлена принципиальная схема пропускания падающего излучения согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
[0048] на фиг. 14 представлена принципиальная структурная схема второй гильзы согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
[0049] на фиг. 15 представлена принципиальная структурная схема третьей гильзы согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
[0050] на фиг. 16 представлена принципиальная структурная схема другого устройства неинвазивного детектирования для элемента ткани согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
[0051] на фиг. 17 представлена принципиальная структурная схема контактного элемента согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
[0052] на фиг. 18 представлена принципиальная структурная схема носимого устройства согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
[0053] на фиг. 19 представлена принципиальная структурная схема устройства неинвазивного детектирования для элемента ткани согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0054] Настоящее изобретение далее будет описано подробно со ссылкой на графические материалы и варианты осуществления. Следует понимать, что конкретные варианты осуществления, описанные в данном документе, используются лишь для разъяснения настоящего изобретения, а не для его ограничения. Различные признаки, описанные в вариантах осуществления, могут комбинироваться с образованием многочисленных альтернативных решений. Дополнительно следует отметить, что для простоты описания в графических материалах показаны лишь части, относящиеся к настоящему изобретению, а не все конструкции.
[0055] Для повышения точности детектирования модификации можно осуществлять, исходя из трех аспектов: во-первых, повышение эффективности приема излучения; во-вторых, стабилизация условия детектирования; в-третьих, исключение информации синфазных помех. При этом первый аспект можно реализовать путем повышения в максимальной степени эффективности приема однородно рассеянного излучения. Однородно рассеянное излучение представляет собой диффузно рассеянное излучение с по существу одинаковым путем прохождения. Второй аспект можно реализовать при помощи устройства неинвазивного детектирования для элемента ткани, которое имеет небольшой размер и малый вес. И третий аспект можно реализовать, используя дифференциальную обработку в сочетании с теорией плавающей системы координат. Для лучшего понимания технических решений, предоставляемых в вариантах осуществления настоящего изобретения, ниже будут в первую очередь описаны некоторые затронутые концепции.
[0056] Ткани организма в организме человека можно упрощенно описать как сложную среду, состоящую из рассеивающего тела и рассеивающего фона, при попадании падающего излучения в ткань будут происходить поглощение и рассеяние, поглощение будет непосредственно вызывать ослабление энергии излучения, а рассеяние будет влиять на распределение энергии излучения за счет изменения направления прохождения фотона, при этом распределение интенсивности диффузно рассеянного излучения, излучаемого с детектируемого места, является следствием комбинированного воздействия поглощения и рассеяния. На основе на теории плавающей системы координат для детектируемого элемента ткани имеется некоторая зона, в которой поглощение и рассеяние оказывают на интенсивность диффузно рассеянного излучения одинаковое воздействие в противоположных направлениях, поэтому интенсивность диффузно рассеянного излучения нечувствительна к изменению концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию. Положение с вышеописанными свойствами можно назвать опорным положением (или базовым положением). Интенсивность диффузно рассеянного излучения в опорном положении отражает отклик других помех, помимо элемента ткани, подлежащего детектированию, в процессе детектирования. Кроме того, для элемента ткани, подлежащего детектированию, также может иметься некоторое положение, в котором чувствительность диффузно рассеянного излучения к изменению концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, больше или равна пороговому значению чувствительности. Положение с вышеописанными свойствами можно назвать положением измерения. Интенсивность диффузно рассеянного излучения в положении измерения отражает отклик элемента ткани, подлежащего детектированию, и отклик других помех, помимо элемента ткани, подлежащего детектированию. Дополнительно вышеупомянутый отклик, отражающий элемент ткани, подлежащий детектированию, можно назвать эффективной информацией. Ниже вышеописанное содержание будет описано со ссылкой на конкретные варианты осуществления.
[0057] На фиг. 1 представлена блок-схема способа неинвазивного детектирования для элемента ткани, предоставляемого в вариантах осуществления настоящего изобретения, и эти варианты осуществления могут применяться для обеспечения условия точности детектирования концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию. В вариантах осуществления настоящего изобретения может быть предоставлено устройство неинвазивного детектирования для элемента ткани, при этом устройство неинвазивного детектирования для элемента ткани может быть реализовано в виде программного обеспечения и/или аппаратного обеспечения, при этом устройство неинвазивного детектирования для элемента ткани может быть выполнено как носимое устройство, такое как умные часы. Как показано на фиг. 1, в частности, способ включает следующие этапы.
[0058] На этапе 110 падающее излучение множества предварительно определенных длин волн, соответственно, излучают на детектируемое место.
[0059] В вариантах осуществления настоящего изобретения падающее излучение множества предварительно определенных длин волн может излучаться на детектируемое место при помощи модуля источника излучения. Детектируемое место может включать такие части тела, как ладони, руки, мочки ушей и т. д. Каждая предварительно определенная длина волны может быть больше или равна 900 нм и меньше или равна 2400 нм. Может иметься по меньшей мере одна предварительно определенная длина волны. Падающее излучение может представлять собой направленное излучение или ненаправленное излучение.
[0060] На этапе 120 для каждой предварительно определенной длины волны получают значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, на основе множества фоточувствительных поверхностей, и множество фоточувствительных поверхностей расположены на соответствующих предварительно определенных расстояниях от центра падающего излучения.
[0061] В вариантах осуществления настоящего изобретения фоточувствительная поверхность может быть выполнена с возможностью получения значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места. Расстояние от фоточувствительной поверхности до центра падающего излучения можно назвать предварительно определенным расстоянием. В этом случае предварительно определенное расстояние следует понимать как расстояние от источника до детектора, то есть расстояние от фоточувствительной поверхности до падающего излучения. Предварительно определенные расстояния, соответствующие разным фоточувствительным поверхностям, могут быть одинаковыми или могут различаться. Направления, соответствующие разным фоточувствительным поверхностям, могут быть одинаковыми или разными. Положение и количество предварительно определенных расстояний можно регулировать согласно фактическим условиям, которые не будут конкретно заданы в данном документе. По меньшей мере одна фоточувствительная поверхность может находиться в соответствии с одним и тем же предварительно определенным расстоянием, при этом количество фоточувствительных поверхностей, соответствующих разным предварительно определенным расстояниям, может быть одинаковым, или может быть разным, его можно регулировать согласно фактическим условиям, и оно не будет конкретно задано в данном документе. Каждая фоточувствительная поверхность, соответствующая разным предварительно определенным длинам волн, является одной и той же.
[0062] Для каждой предварительно определенной длины волны при каждом предварительно определенном расстоянии значение интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, получают на основе фоточувствительной зоны, содержащей фоточувствительные поверхности, при этом фоточувствительная зона находится во взаимно однозначном соответствии со значением интенсивности излучения, и количество предварительно определенных расстояний равно по меньшей мере одному. На основе этого можно получить значение интенсивности излучения, соответствующее каждой предварительно определенной длине волны.
[0063] На этапе 130 концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, определяют согласно значениям интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн.
[0064] В вариантах осуществления настоящего изобретения после получения значений интенсивности излучения множества предварительно определенных длин волн концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, можно определить согласно значениям интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн. Согласно количеству значений интенсивности излучения могут иметься различные способы. В первом способе количество значений интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн равно одному, при этом множество фоточувствительных поверхностей соответствуют одному и тому же предварительно определенному расстоянию. В этом случае концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, можно непосредственно определить согласно исходному значению интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн. В частности, значения интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн могут быть введены в модель предсказания для элемента ткани, генерируемую путем предварительного обучения, для получения результата предсказания, который представляет собой концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию. Во втором способе количество значений интенсивности излучения множества предварительно определенных длин волн равно по меньшей мере двум, при этом множество фоточувствительных поверхностей соответствуют разным предварительно определенным расстояниям. В этом случае для определения концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, может быть предпринята дифференциальная операция. То есть для каждой предварительно определенной длины волны можно определить два значения интенсивности излучения из значений интенсивности излучения при предварительной определенной длине волны, и эти два значения интенсивности излучения подвергают дифференциальной операции для определения дифференциального значения интенсивности излучения при этой предварительно определенной длине волны. И концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, определяют согласно дифференциальным значениям интенсивности излучения при предварительно определенной длине волны. В частности, дифференциальные значения интенсивности излучения множества предварительно определенных длин волн могут быть введены в модель предсказания для элемента ткани, генерируемую путем предварительного обучения, для получения результата предсказания, который представляет собой концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию. Конкретный способ вычисления может относиться к патентному документу с номером публикации CN1699973A, который не будет подробно обсуждаться в данном документе.
[0065] После прохождения падающего излучения к поверхности детектируемого места часть падающего излучения будет попадать внутрь детектируемого места, и оно взаимодействует с тканью, поглощаясь и рассеиваясь в ходе процесса прохождения, а затем оно излучается с поверхности детектируемого места в виде диффузно рассеянного излучения. Вследствие разности путей прохождения излучения в ткани, диффузно рассеянное излучение будет излучаться с поверхности детектируемого места на разных расстояниях от центра падающего излучения и нести разную эффективную информацию, однако несомая информация синфазных помех является в основном одинаковой, а эффективная информация представляет собой отклик элемента ткани, подлежащего детектированию, в ходе процесса детектирования. Так как диффузно рассеянное излучение, излучаемое с поверхности детектируемого места на разных расстояниях от центра падающего излучения, несет разную эффективную информацию, а несомая информация синфазных помех является по существу одинаковой, концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, можно определить согласно двум исходным значениям интенсивности излучения для повышения точности детектирования и исключения влияния информации синфазных помех. Предварительно определенные расстояния, соответствующие двум исходным значениям интенсивности излучения, являются разными. Следует понимать, что необходимо предоставить по меньшей мере два предварительно определенных расстояния, поэтому концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, можно определить согласно значениям интенсивности излучения на двух предварительно определенных расстояниях. Поэтому вышеупомянутая дифференциальная операция может исключать влияние информации синфазных помех на результат детектирования и повышать точность детектирования.
[0066] В техническом решении согласно варианту осуществления значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, получают на основе множества фоточувствительных поверхностей для каждой предварительно определенной длины волны, и концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, определяют согласно значениям интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн. Так как может быть принят широкий диапазон значений интенсивности излучения, повышается эффективность приема излучения и повышается точность детектирования элемента ткани, подлежащего детектированию. Дополнительно, вследствие того, что разные значения интенсивности излучения можно подвергать дифференциальной операции, может быть исключена информация синфазных помех, и, таким образом, точность детектирования элемента ткани, подлежащего детектированию, также повышается.
[0067] Необязательно на основании вышеупомянутого технического решения этап 120 может включать: для каждой предварительно определенной длины волны при каждом предварительно определенном расстоянии получение значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, на основе фоточувствительной зоны, содержащей фоточувствительные поверхности, и фоточувствительная зона находится во взаимно однозначном соответствии со значением интенсивности излучения.
[0068] В вариантах осуществления настоящего изобретения, вследствие низкой эффективности приема излучения, отношение сигнал-шум для сигнала является низким, поэтому точность детектирования не может удовлетворять требованиям клинической точности. Поэтому для дополнительного повышения точности детектирования можно повысить эффективность приема излучения. Для повышения эффективности приема излучения необходимо соответствующим образом выполнить расположение фоточувствительной поверхности. Согласно конструкторской идее после прохождения падающего излучения к поверхности детектируемого места часть падающего излучения будет попадать внутрь детектируемого места, оно взаимодействует с тканью, поглощаясь и рассеиваясь в ходе процесса прохождения, а затем излучается с поверхности детектируемого места в виде диффузно рассеянного излучения. Вследствие разности путей прохождения излучения в ткани, диффузно рассеянное излучение будет излучаться с поверхности детектируемого места на разных расстояниях от центра падающего излучения и нести разную эффективную информацию. Однако несомая информация синфазных помех по существу является одинаковой, а эффективная информация представляет собой отклик элемента ткани, подлежащего детектированию, в ходе процесса детектирования. Так как однородно рассеянное излучение имеет по существу один путь прохождения, информация, несомая однородно рассеянным излучением, является по существу одинаковой. Если можно повысить эффективность приема однородно рассеянного излучения, то можно повысить эффективность приема излучения. То есть эффективность приема излучения можно повысить за счет повышения эффективности приема однородно рассеянного излучения.
[0069] Так как однородно рассеянное излучение имеет по существу один путь прохождения, положение излучения однородно рассеянного излучения на поверхности детектируемого места будет образовывать кольцо с центром падающего излучения в качестве начала координат и расстоянием между положением излучения и центром падающего излучения в качестве радиуса, то есть излучающая зона однородно рассеянного излучения является кольцевой. Эти подробности могут относиться к фиг. 2; как показано на фиг. 2, показана схема излучающей зоны однородно рассеянного излучения. На основе вышесказанного, если можно получить максимально возможное значение интенсивности излучения, излучаемого из вышеупомянутой излучающей зоны, то можно повысить эффективность приема однородно рассеянного излучения, и тогда можно повысить эффективность приема излучения, за счет чего повышается точность детектирования. Следует понимать, что расстояния между положением излучения для однородно рассеянного излучения и центром падающего излучения являются в основном одинаковыми, но направления различаются. На основе этого для каждой предварительно определенной длины волны можно предварительно определить предварительно определенное расстояние и фоточувствительную поверхность.
[0070] Для максимально возможного повышения эффективности приема однородно рассеянного излучения для каждой предварительно определенной длины волны при каждом предварительно определенном расстоянии может быть предусмотрена по меньшей мере одна фоточувствительная поверхность, и все фоточувствительные поверхности могут образовывать фоточувствительную зону. На основе фоточувствительной зоны реализуется фотоэлектрическое преобразование, и, таким образом, получают значение интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, то есть значение интенсивности излучения, содержащее излучение, излучаемое с поверхности детектируемого места, по меньшей мере одной фоточувствительной поверхностью. Фоточувствительная зона находится во взаимно однозначном соответствии со значением интенсивности излучения, то есть каждая фоточувствительная зона соответствует одному значению интенсивности излучения. На основе этого можно получить каждое значение интенсивности излучения, соответствующее каждому предварительно определенному расстоянию, при предварительно определенной длине волны, и количество предварительно определенных расстояний может быть равно по меньшей мере одному. То есть для каждой предварительно определенной длины волны на T фоточувствительных поверхностей с одним предварительно определенным расстоянием получают значение интенсивности излучения, излучаемого поверхностями T детектируемых мест, где T≥1, и количество фоточувствительных поверхностей, соответствующих разным предварительно определенным расстояниям, может быть одинаковым или разным. Количество предварительно определенных расстояний равно по меньшей мере одному.
[0071] Следует отметить, что для каждого предварительно определенного расстояния количество соответствующих фоточувствительных поверхностей может быть предусмотрено согласно фактическим условиям, которые здесь не ограничены. Количество фоточувствительных поверхностей, соответствующих разным предварительно определенным расстояниям, может быть одинаковым или разным и может быть предусмотрено согласно фактическим условиям, которые здесь не ограничены. Как показано на фиг. 3 и фиг. 4, на фиг. 3 показана принципиальная схема распределения фоточувствительных поверхностей. На фиг. 4 показана другая схема распределения фоточувствительных поверхностей. На фиг. 3 количество фоточувствительных поверхностей, соответствующих разным предварительно определенным расстояниям, является одинаковым. На фиг. 4 показано, что количество фоточувствительных поверхностей, соответствующих разным предварительно определенным расстояниям, является разным.
[0072] Следует отметить, что для каждого предварительно определенного расстояния соответствующая фоточувствительная зона может содержать по меньшей мере одну фоточувствительную поверхность. Фоточувствительная поверхность может представлять собой дискретную круглую поверхность или многоугольную поверхность или может представлять собой дискретное веерное кольцо или полную кольцевую поверхность. Среди них площадь дискретной круглой поверхности и площадь многоугольной поверхности не должны быть слишком большими. Со ссылкой на подробности по фиг. 3 и фиг. 4 фоточувствительная поверхность на фиг. 3 и фиг. 4 представляет собой дискретную квадратную поверхность.
[0073] Следует отметить, что для каждого предварительно определенного расстояния распределение фоточувствительных поверхностей может образовывать симметричное распределение с центром в центре падающего излучения или асимметричное распределение с центром в центре падающего излучения. Приведенное выше может быть предусмотрено согласно фактическим условиям, которые здесь не ограничены. Как показано на фиг. 3 и фиг. 4, на фиг. 3 показано симметричное распределение. На фиг. 4 показано асимметричное распределение.
[0074] Следует отметить, что значение интенсивности излучения, соответствующее каждой фоточувствительной зоне, может быть реализовано путем соединения анодов фоточувствительных поверхностей с выходными сигналами. За подробностями обратимся к фиг. 5. На фиг. 5 показана принципиальная схема электрического соединения анодов в фоточувствительной зоне.
[0075] Также следует отметить, что если в вышеописанном случае имеется одно предварительно определенное расстояние, дифференциальную операцию для обработки значения интенсивности излучения для определения концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, выполнить невозможно. Однако, поскольку вышеописанный способ детектирования сам по себе обладает значительно повышенной эффективностью приема излучения и повышенным отношением сигнал-шум для сигнала, даже если дифференциальная операция не используется, точность детектирования также является повышенной вследствие повышения отношения сигнал-шум. Если в вышеописанном случае имеются по меньшей мере два предварительно определенных расстояния, после получения значений интенсивности излучения для определения концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, может быть выполнена дифференциальная операция. В сравнении с одним предварительно определенным расстоянием, так как дифференциальная операция может исключать информацию синфазных помех, точность детектирования может быть дополнительно повышена. Разумеется, если имеются два предварительно определенных расстояния, дифференциальную операцию можно не использовать.
[0076] При вышеупомянутом детектировании с использованием фоточувствительной зоны каждая фоточувствительная зона содержит фоточувствительные поверхности с одинаковым предварительно определенным расстоянием для получения значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, что может повышать эффективность приема однородно рассеянного излучения.
[0077] Необязательно на основании вышеописанного технического решения для каждой предварительно определенной длины волны и при каждом предварительно определенном расстоянии значение интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, получают на основе фоточувствительной зоны, содержащей фоточувствительные поверхности, и фоточувствительная зона находится во взаимно однозначном соответствии со значением интенсивности излучения. В частности, для каждой предварительно определенной длины волны детектирование выполняется на основе M кольцевых фоточувствительных поверхностей для получения значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, при этом каждая кольцевая фоточувствительная поверхность находится во взаимно однозначном соответствии со значением интенсивности излучения, где M≥1.
[0078] В вариантах осуществления настоящего изобретения, как видно из вышесказанного, излучающая зона, содержащая однородно рассеянное излучение, представляет собой кольцевую зону. Поэтому для повышения эффективности приема однородно рассеянного излучения детектирование может быть выполняться при помощи кольцевой фоточувствительной поверхности. Каждая кольцевая фоточувствительная поверхность может получать значение интенсивности излучения, излучаемого из соответствующей зоны. Каждая кольцевая фоточувствительная поверхность может соответствовать расстоянию от источника до детектора. Так как кольцевая фоточувствительная поверхность может принимать значение интенсивности излучения для однородно рассеянного излучения в диапазоне 360°, она может принимать однородно рассеянное излучение в наибольшей степени, за счет чего повышается эффективность приема однородно рассеянного излучения. Так как повышается эффективность приема однородно рассеянного излучения, также повышается точность детектирования. Как установлено выше, для каждой предварительно определенной длины волны детектирование выполняется на основе M кольцевых фоточувствительных поверхностей для получения значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, и каждая кольцевая фоточувствительная поверхность находится во взаимно однозначном соответствии со значением интенсивности излучения, где M≥1. Иначе говоря, для каждой предварительно определенной длины на основе кольцевой фоточувствительной зоны, содержащей T фоточувствительных поверхностей, получают значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, и каждая кольцевая фоточувствительная зона соответствует одному значению интенсивности излучения, где T≥1.
[0079] Следует отметить, что количество кольцевых фоточувствительных поверхностей и размер кольцевых фоточувствительных поверхностей могут быть предусмотрены согласно фактическим условиям, которые здесь конкретно не ограничены. Упоминаемое в данном документе предусматривание согласно фактическим условиям следует понимать как предусматривание согласно спектральным характеристикам, оптическим параметрам и параметрам структуры кожи. Это связано с тем, что вышеупомянутые условия будут оказывать влияние на путь прохождения падающего излучения в ткани.
[0080] Также следует отметить, что, если M=1, то есть значение интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, получают путем детектирования одной кольцевой фоточувствительной поверхности, в вышеописанном случае дифференциальную операцию для обработки значения интенсивности излучения для определения концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, выполнить невозможно. Однако, поскольку кольцевое детектирование само по себе обладает значительно повышенной эффективностью приема излучения, за счет чего повышается отношение сигнал-шум для сигнала, даже если дифференциальная операция не используется, точность детектирования по-прежнему является повышенной вследствие повышения отношения сигнал-шум. Если M≥2, то есть значение интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, получают путем детектирования по меньшей мере двумя кольцевыми фоточувствительными поверхностями, в вышеописанном случае, после получения значений интенсивности излучения для определения концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, может быть выполнена дифференциальная операция. В сравнении с M=1, поскольку дифференциальная операция может исключать информацию синфазных помех, точность детектирования может быть дополнительно повышена. Разумеется, если M≥2, дифференциальную операцию можно не использовать.
[0081] Необязательно на основании вышеописанного технического решения внутренний диаметр каждой кольцевой фоточувствительной поверхности может быть больше или равен 0,5 мм или меньше или равен 6 мм, и ширина кольца каждой кольцевой фоточувствительной поверхности может быть больше или равна 0,05 мм или меньше или равна 0,3 мм.
[0082] В вариантах осуществления настоящего изобретения внутренний диаметр относится к диаметру. M кольцевых фоточувствительных поверхностей могут быть расположены с общим геометрическим центром, и внутренние диаметры разных кольцевых фоточувствительных поверхностей имеют разные расстояния от центра. Ширина колец разных кольцевых фоточувствительных поверхностей может быть одинаковой или разной и может быть предусмотрена согласно фактическим ситуациям, которые здесь не ограничены. Диапазон внутреннего диаметра и диапазон ширины кольца каждой кольцевой фоточувствительной поверхности может определяться согласно экспериментальным результатам, полученным из экспериментов, проведенных в отношении разных предварительно определенных длин волн и разных людей, подвергаемых детектированию. В радиальном направлении внутренние диаметры M кольцевых фоточувствительных поверхностей изнутри наружу можно назвать, соответственно, первым внутренним диаметром, вторым внутренним диаметром, ..., (M–1)-м внутренним диаметром и M-м внутренним диаметром. Диапазон предварительно определенной длины волны может быть больше или равен 900 нм и меньше или равен 2400 нм.
[0083] Необязательно, если M=1, первый внутренний диаметр равен 0,5 мм, ширина кольца кольцевой фоточувствительной поверхности равна 0,05 мм, и предварительно определенная длина волны равна 900 нм, то в этом случае значение интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, посредством детектирования кольцевой фоточувствительной поверхностью равно 0,136 В. Если первый внутренний диаметр равен 3 мм, ширина кольца кольцевой фоточувствительной поверхности равна 0,05 мм, и предварительно определенная длина волны равна 900 нм, то в этом случае значение интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, посредством детектирования кольцевой фоточувствительной поверхностью равно 0,654 В. Если первый внутренний диаметр равен 1,5 мм, ширина кольца кольцевой фоточувствительной поверхности равна 0,05 мм, и предварительно определенная длина волны равна 900 нм, то в этом случае значение интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, посредством детектирования кольцевой фоточувствительной поверхностью равно 0,401 В. Если первый внутренний диаметр равен 0,5 мм, ширина кольца кольцевой фоточувствительной поверхности равна 0,3 мм, и предварительно определенная длина волны равна 900 нм, то в этом случае значение интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, посредством детектирования кольцевой фоточувствительной поверхностью равно 1,168 В. Если первый внутренний диаметр равен 0,5 мм, ширина кольца кольцевой фоточувствительной поверхности равна 0,2 мм, и предварительно определенная длина волны равна 900 нм, то в этом случае значение интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, посредством детектирования кольцевой фоточувствительной поверхностью равно 0,702 В. Если первый внутренний диаметр равен 3 мм, ширина кольца кольцевой фоточувствительной поверхности равна 0,05 мм, и предварительно определенная длина волны равна 2400 нм, то в этом случае значение интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, посредством детектирования кольцевой фоточувствительной поверхностью равно 2,678 В. Если первый внутренний диаметр равен 3 мм, ширина кольца кольцевой фоточувствительной поверхности равна 0,05 мм, и предварительно определенная длина волны равна 1400 нм, то в этом случае значение интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, посредством детектирования кольцевой фоточувствительной поверхностью равно 0,571 В.
[0084] Необязательно, если M=4, первый внутренний диаметр может быть больше или равен 1,2 мм и меньше 3 мм, второй внутренний диаметр может быть больше или равен 3 мм и меньше 3,8 мм, третий внутренний диаметр может быть больше или равен 3,8 мм и меньше 4,4 мм, четвертый внутренний диаметр может быть больше или равен 4,4 мм и меньше 6 мм, то, если первый внутренний диаметр равен 1,2 мм, второй внутренний диаметр равен 3 мм, третий внутренний диаметр равен 3,8 мм, четвертый внутренний диаметр равен 4,4 мм, предварительно определенная длина волны равна 900 нм, и ширина кольца каждой кольцевой фоточувствительной поверхности равна 0,05 мм, то в этом случае значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, посредством детектирования кольцевой фоточувствительной поверхностью равны, соответственно, 0,316 В, 0,632 В, 0,611 В и 0,508 В.
[0085] Если первый внутренний диаметр равен 2 мм, второй внутренний диаметр равен 3 мм, третий внутренний диаметр равен 3,8 мм, четвертый внутренний диаметр равен 4,4 мм, предварительно определенная длина волны равна 900 нм, и ширина кольца каждой кольцевой фоточувствительной поверхности равна 0,05 мм, то в этом случае значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, посредством детектирования кольцевой фоточувствительной поверхностью равны, соответственно, 0,496 В, 0,632 В, 0,611 В и 0,508 В.
[0086] Если первый внутренний диаметр равен 2 мм, второй внутренний диаметр равен 3,6 мм, третий внутренний диаметр равен 3,8 мм, четвертый внутренний диаметр равен 4,4 мм, предварительно определенная длина волны равна 900 нм, и ширина кольца каждой кольцевой фоточувствительной поверхности равна 0,05 мм, то в этом случае значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, посредством детектирования кольцевой фоточувствительной поверхностью равны, соответственно, 0,496 В, 0,639 В, 0,611 В и 0,508 В.
[0087] Если первый внутренний диаметр равен 2 мм, второй внутренний диаметр равен 3,6 мм, третий внутренний диаметр равен 4 мм, четвертый внутренний диаметр равен 4,4 мм, предварительно определенная длина волны равна 900 нм, и ширина кольца каждой кольцевой фоточувствительной поверхности равна 0,05 мм, то в этом случае значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, посредством детектирования кольцевой фоточувствительной поверхностью равны, соответственно, 0,496 В, 0,639 В, 0,596 В и 0,508 В.
[0088] Если первый внутренний диаметр равен 2 мм, второй внутренний диаметр равен 3,6 мм, третий внутренний диаметр равен 3,8 мм, четвертый внутренний диаметр равен 6 мм, предварительно определенная длина волны равна 900 нм, и ширина кольца каждой кольцевой фоточувствительной поверхности равна 0,05 мм, то в этом случае значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, посредством детектирования кольцевой фоточувствительной поверхностью равны, соответственно, 0,496 В, 0,639 В, 0,611 В и 0,265 В.
[0089] Если первый внутренний диаметр равен 2 мм, второй внутренний диаметр равен 3,6 мм, третий внутренний диаметр равен 3,8 мм, четвертый внутренний диаметр равен 5 мм, предварительно определенная длина волны равна 900 нм, и ширина кольца каждой кольцевой фоточувствительной поверхности равна 0,05 мм, то в этом случае значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, посредством детектирования кольцевой фоточувствительной поверхностью равны, соответственно, 0,496 В, 0,639 В, 0,611 В и 0,312 В.
[0090] Если первый внутренний диаметр равен 2 мм, второй внутренний диаметр равен 3,6 мм, третий внутренний диаметр равен 3,8 мм, четвертый внутренний диаметр равен 4,4 мм, предварительно определенная длина волны равна 2400 нм, и ширина кольца каждой кольцевой фоточувствительной поверхности равна 0,05 мм, то в этом случае значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, посредством детектирования кольцевой фоточувствительной поверхностью равны, соответственно, 2,085 В, 2,006 В, 2,331 В и 1,518 В.
[0091] Если первый внутренний диаметр равен 2 мм, второй внутренний диаметр равен 3,6 мм, третий внутренний диаметр равен 3,8 мм, четвертый внутренний диаметр равен 4,4 мм, предварительно определенная длина волны равна 1400 нм, и ширина кольца каждой кольцевой фоточувствительной поверхности равна 0,05 мм, то в этом случае значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, посредством детектирования кольцевой фоточувствительной поверхностью равны, соответственно, 0,449 В, 0,574 В, 0,561 В и 0,467 В.
[0092] Если первый внутренний диаметр равен 2 мм, второй внутренний диаметр равен 3,6 мм, третий внутренний диаметр равен 3,8 мм, четвертый внутренний диаметр равен 5 мм, предварительно определенная длина волны равна 1400 нм, и ширина кольца каждой кольцевой фоточувствительной поверхности равна 0,3 мм, то в этом случае значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, посредством детектирования кольцевой фоточувствительной поверхностью равны, соответственно, 2,941 В, 3,335 В, 3,189 В и 2,415 В.
[0093] Если первый внутренний диаметр равен 2 мм, второй внутренний диаметр равен 3,6 мм, третий внутренний диаметр равен 3,8 мм, четвертый внутренний диаметр равен 4,4 мм, предварительно определенная длина волны равна 900 нм, и ширина кольца каждой кольцевой фоточувствительной поверхности равна 0,2 мм, то в этом случае значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, посредством детектирования кольцевой фоточувствительной поверхностью равны, соответственно, 2,012 В, 2,325 В, 2,301 В и 0,168 В.
[0094] Следует отметить, что специалисты в данной области техники могут продолжить вышеописанную идею для получения других количеств кольцевых фоточувствительных поверхностей, и предусмотреть размер каждой кольцевой фоточувствительной поверхности, который не будет здесь повторяться. Кроме того, используемая кольцевая фоточувствительная поверхность может быть выбрана согласно фактическим условиям, то есть, хотя предусмотрено M кольцевых фоточувствительных поверхностей, однако для участия в определении концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, могут фактически использоваться значения интенсивности излучения только от H кольцевых фоточувствительных поверхностей из них, где 0<H≤M.
[0095] Необязательно на основании вышеописанного технического решения, если M=4, первый внутренний диаметр может быть больше или равен 1,2 мм и меньше 3 мм, второй внутренний диаметр может быть больше или равен 3 мм и меньше 3,8 мм, третий внутренний диаметр может быть больше или равен 3,8 мм и меньше 4,4 мм, четвертый внутренний диаметр может быть больше или равен 4,4 мм и меньше 6 мм. Альтернативно M=5. Внутренние диаметры M кольцевых фоточувствительных поверхностей изнутри наружу в радиальном направлении можно назвать, соответственно, первым внутренним диаметром, вторым внутренним диаметром, третьим внутренним диаметром, четвертым внутренним диаметром и пятым внутренним диаметром. Первый внутренний диаметр может быть больше или равен 1,2 мм и меньше 2 мм, второй внутренний диаметр может быть больше или равен 2 мм и меньше 2,8 мм, третий внутренний диаметр может быть больше или равен 2,8 мм и меньше 3,6 мм, четвертый внутренний диаметр может быть больше или равен 3,6 мм и меньше 4,2 мм, пятый внутренний диаметр может быть больше или равен 4,2 мм и меньше 6 мм.
[0096] В вариантах осуществления настоящего изобретения ширина колец разных кольцевых фоточувствительных поверхностей может быть одинаковой или разной, что может быть предусмотрено согласно фактическим условиям, которые здесь конкретно не заданы. Например, когда M=3, ширина кольца кольцевой фоточувствительной поверхности, внутренним диаметром которой является первый внутренний диаметр, равна 0,1 мм, ширина кольца кольцевой фоточувствительной поверхности, внутренним диаметром которой является второй внутренний диаметр, равна 0,2 мм, и ширина кольца кольцевой фоточувствительной поверхности, внутренним диаметром которой является третий внутренний диаметр, равна 0,1 мм.
[0097] Необязательно на основании вышеописанного технического решения диапазон каждой предварительно определенной длины волны может быть больше или равен 900 нм или меньше или равен 2400 нм.
[0098] В вариантах осуществления настоящего изобретения диапазон предварительно определенной длины волны может по существу охватывать ближний инфракрасный диапазон спектра. Конкретный выбор предварительно определенной длины волны может быть определен согласно спектральным характеристикам элемента ткани, подлежащего детектированию, спектральным характеристикам помеховой составляющей, и человеку, подвергаемому детектированию.
[0099] Необязательно на основании вышеописанного технического решения этап 130 может включать: определение из значений интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн одного значения интенсивности излучения как целевого значения интенсивности излучения из множества предварительно определенных длин волн. И концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, определяют согласно целевому значению интенсивности излучения из множества предварительно определенных длин волн.
[01] В вариантах осуществления настоящего изобретения, так как эффективная информация, которую несут значения интенсивности излучения на разных предварительно определенных расстояниях, отличается, а информация синфазных помех является по существу одинаковой, то для определения концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, можно выполнить дифференциальную операцию согласно значениям интенсивности излучения на двух разных предварительно определенных расстояниях. При помощи дифференциальной операции можно исключить информацию синфазных помех и можно повысить точность детектирования. Так как значение интенсивности излучения взаимно однозначно соответствует предварительно определенному расстоянию, из значений интенсивности излучения множества предварительно определенных длин волн можно произвольно выбрать два значения интенсивности излучения в качестве измеренного значения интенсивности излучения и опорного значения интенсивности излучения. Измеренное значение интенсивности излучения и опорное значение интенсивности излучения множества предварительно определенных длин волн согласуются друг с другом.
[02] После получения измеренного значения интенсивности излучения и опорного значения интенсивности излучения измеренное значение интенсивности излучения и опорное значение интенсивности излучения можно подвергнуть дифференциальной операции для получения дифференциального значения интенсивности излучения. Дифференциальное значение интенсивности излучения представляет собой дифференциальные значения интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн. Концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, определяют согласно дифференциальным значениям интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн. За конкретным способом выполнения этой операции следует обратиться к патентному документу с номером публикации CN1699973A, который не будет здесь повторяться.
[03] Необязательно на основании вышеописанного технического решения определение измеренного значения интенсивности излучения и опорного значения интенсивности излучения из значений интенсивности излучения множества предварительно определенных длин волн включает: для каждой предварительно определенной длины волны согласно предварительно определенным условиям определение измеренного значения интенсивности излучения и опорного значения интенсивности излучения из каждого значения интенсивности излучения, соответствующего предварительно определенной длине волны, при этом предварительно определенные условия включают по меньшей мере одно из спектральных характеристик, оптических параметров и параметров структуры кожи.
[04] В вариантах осуществления настоящего изобретения в качестве основания для выбора измеренного значения интенсивности излучения и опорного значения интенсивности излучения можно использовать предварительно определенные условия. Предварительно определенные условия могут включать по меньшей мере одно из спектральных характеристик, оптических параметров и параметров структуры кожи. Среди них оптические параметры могут включать коэффициент поглощения, коэффициент рассеяния, показатель преломления, коэффициент анизотропии и т. д. Параметры структуры кожи могут относиться к толщине кожной ткани.
[05] Необязательно на основании вышеописанного технического решения определение измеренного значения интенсивности излучения и опорного значения интенсивности излучения из каждого значения интенсивности излучения, соответствующего предварительно определенной длине волны, согласно предварительно определенным условиям для каждой предварительно определенной длины волны, где предварительно определенные условия включают по меньшей мере одно из спектральных характеристик, оптических параметров и параметров структуры кожи, может включать: для каждой предварительно определенной длины волны согласно разности значений интенсивности излучения определение измеренного значения интенсивности излучения и опорного значения интенсивности излучения из каждого значения интенсивности излучения, соответствующего предварительно определенным длинам волн, при этом измеренное значение интенсивности излучения представляет собой значение интенсивности излучения, для которого абсолютное значение разности интенсивностей излучения больше или равно первому пороговому значению разности, и опорное значение интенсивности излучения представляет собой излучение, для которого абсолютное значение разности интенсивностей излучения меньше или равно второму пороговому значению разности. Разность интенсивностей излучения представляет собой разность между значением интенсивности излучения и соответствующим предварительно определенным значением интенсивности излучения, первое пороговое значение разности больше второго порогового значения разности, и предварительно определенное значение интенсивности излучения представляет собой значение интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, когда предварительно определенное значение интенсивности излучения равно концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию.
[06] В вариантах осуществления настоящего изобретения на основании повышения точности детектирования путем вышеописанного повышения эффективности приема излучения для дальнейшего повышения точности детектирования на основе теории плавающей системы координат для предварительно определенной длины волны измеренное значение интенсивности излучения и опорное значение интенсивности излучения определяют из значений интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн, и концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, определяют согласно измеренному значению интенсивности излучения и опорному значению интенсивности излучения множества предварительно определенных длин волн. На основе теории плавающей системы координат для предварительно определенной длины волны измеренное значение интенсивности излучения и опорное значение интенсивности излучения определяют из каждого значения интенсивности излучения при предварительно определенной длине волны, в частности, разность интенсивностей излучения следует понимать как разность интенсивностей излучения между значением интенсивности излучения и соответствующим предварительно определенным значением интенсивности излучения. Предварительно определенное значение интенсивности излучения следует понимать как значение интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, полученное тогда, когда концентрация элемента ткани, подлежащего детектированию, равна предварительно определенной концентрации. Измеренное значение интенсивности излучения может представлять собой значение интенсивности излучения, для которого абсолютное значение разности интенсивностей излучения больше или равно первому пороговому значению разности, и опорное значение интенсивности излучения может представлять собой значение интенсивности излучения, для которого абсолютное значение разностей интенсивности излучения меньше или равно второму пороговому значению разности. При этом конкретные численные значения первого порогового значения разности и второго порогового значения разности могут быть предусмотрены согласно фактическим условиям, которые здесь конкретно не ограничены.
[07] Опорное значение интенсивности излучения отражает отклик других помех, помимо элемента ткани, подлежащего детектированию, в процессе детектирования. Измеренное значение интенсивности излучения отражает отклик элемента ткани, подлежащего детектированию, и отклик других помех, помимо элемента ткани, подлежащего детектированию. Отклик, отражающий помехи, помимо элемента ткани, подлежащего детектированию, в ходе процесса детектирования, можно рассматривать как информацию помех, а отклик элемента ткани, подлежащего детектированию, можно рассматривать как эффективную информацию. Поэтому опорное значение интенсивности излучения содержит информацию помех, а измеренное значение интенсивности излучения содержит информацию помех и эффективную информацию. Информация синфазных помех исключается согласно опорному значению интенсивности излучения и измеренному значению интенсивности излучения для повышения точности детектирования.
[08] Необязательно на основании вышеописанного технического решения определение концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, согласно измеренному значению интенсивности излучения и опорному значению интенсивности излучения множества предварительно определенных длин волн включает: для каждой предварительно определенной длины волны выполнение дифференциальной операции в отношении измеренного значения интенсивности излучения и опорного значения интенсивности излучения, которые соответствуют предварительно определенной длине волны, для получения дифференциального значения интенсивности излучения. Концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, определяют согласно дифференциальным значениям интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн.
[09] В вариантах осуществления настоящего изобретения для каждой предварительно определенной длины волны опорное значение интенсивности излучения и измеренное значение интенсивности излучения при предварительно определенной длине волны могут подвергаться дифференциальной операции для получения дифференциального значения интенсивности излучения. На основе этого можно получить дифференциальные значения интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн. Каждое из дифференциальных значений интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн может быть введено в качестве входной переменной в модель предсказания концентрации элемента ткани, генерируемую путем предварительного обучения, для получения результата предсказания, который представляет собой концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию. За конкретным способом вычисления следует обратиться к патентному документу с номером публикации CN1699973A, который не будет здесь повторяться. Вышеупомянутая дифференциальная операция исключает информацию синфазных помех в опорном значении интенсивности излучения и измеренном значении интенсивности излучения, за счет чего повышается точность детектирования.
[010] Необязательно на основании вышеупомянутого технического решения перед этапом 120 способ может дополнительно включать экранирование помехового излучения.
[011] В вариантах осуществления настоящего изобретения после прохождения падающего излучения к детектируемому месту часть падающего излучения будет непосредственно отражаться от поверхности детектируемого места с образованием излучения, отраженного от поверхности, и часть падающего излучения будет образовывать диффузно рассеянное излучение, как описано выше. Среди них, так как излучение, отраженное от поверхности, не оказывает влияния на ткань и не будет нести эффективную информацию, излучение, отраженное от поверхности, можно использовать как помеховое излучение. Дополнительно имеется дифрагированное излучение. Аналогично, поскольку дифрагированное излучение не оказывает влияния на ткань, оно не будет нести эффективную информацию. Поэтому дифрагированное излучение можно использовать как помеховое излучение. То есть помеховое излучение может содержать дифрагированное излучение и излучение, отраженное от поверхности, которое генерируется падающим излучением при его прохождении через поверхность детектируемого места. Так как диффузно рассеянное излучение взаимодействует с кожной тканью и несет эффективную информацию, диффузно рассеянное излучение можно использовать как эффективное излучение.
[012] На основе приведенного выше описания для дополнительного повышения точности детектирования перед этапом 120 помеховое излучение можно экранировать так, чтобы значение интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, представляло собой значение интенсивности излучения, соответствующее диффузно-рассеянному излучению, а значение интенсивности излучения, соответствующее излучению, отраженному от поверхности, и значение интенсивности излучения, соответствующее дифрагированному излучению, были исключены.
[013] В приведенном выше описании помеховое излучение экранируется перед получением значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, таким образом, из значений интенсивности излучения исключается значение интенсивности излучения, соответствующее помеховому излучению, и в значениях интенсивности излучения сохраняется значение интенсивности излучения, соответствующее диффузно рассеянному излучению. Так как диффузно рассеянное излучение несет эффективную информацию, а помеховое излучение не несет эффективную информацию, точность детектирования дополнительно повышается.
[014] На фиг. 6 представлена блок-схема другого способа неинвазивного детектирования для элемента ткани, предоставляемого в вариантах осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 6, способ, в частности, включает следующие этапы.
[015] На этапе 210 падающее излучение множества предварительно определенных длин волн, соответственно, излучают на детектируемое место.
[016] На этапе 220 экранируют помеховое излучение.
[017] На этапе 230 для каждой предварительно определенной длины волны и на каждом предварительно определенном расстоянии значение интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, получают на основе фоточувствительной зоны, содержащей каждую фоточувствительную поверхность, и фоточувствительная зона находится во взаимно однозначном соответствии со значением интенсивности излучения.
[018] На этапе 240 значение интенсивности излучения определяют из значений интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн как целевое значение интенсивности излучения множества предварительно определенных длин волн.
[019] На этапе 250 концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, определяют согласно целевому значению интенсивности излучения множества предварительно определенных длин волн.
[020] В техническом решении согласно данному варианту осуществления значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, определяют на основе фоточувствительной зоны, содержащей каждую фоточувствительную поверхность на каждом предварительно определенном расстоянии, за счет чего повышается эффективность приема однородно рассеянного излучения и повышается точность детектирования элемента ткани, подлежащего детектированию. На основании этого можно выполнить дифференциальные операции согласно значениям интенсивности излучения, полученным из разных кольцевых фоточувствительных зон, что исключает информацию синфазных помех и повышает точность детектирования элемента ткани, подлежащего детектированию.
[021] На фиг. 7 представлена блок-схема еще одного способа неинвазивного детектирования элемента ткани согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 7, способ, в частности, включает следующие этапы.
[022] На этапе 310 падающее излучение множества предварительно определенных длин волн, соответственно, излучают на детектируемое место.
[023] На этапе 320 экранируют помеховое излучение.
[024] На этапе 330 для каждой предварительно определенной длины волны и на каждом предварительно определенном расстоянии, значение интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, получают на основе фоточувствительной зоны, содержащей каждую фоточувствительную поверхность, при этом фоточувствительная зона находится во взаимно однозначном соответствии со значением интенсивности излучения, и имеется по меньшей мере одно предварительно определенное расстояние.
[025] На этапе 340 из значений интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн определяют измеренное значение интенсивности излучения и опорное значение интенсивности излучения.
[026] На этапе 350 в отношении измеренного значения интенсивности излучения и опорного значения интенсивности излучения, соответствующих предварительно определенной длине волны, выполняется дифференциальная операция для получения дифференциального значения интенсивности излучения.
[027] На этапе 360 концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, определяют согласно дифференциальным значениям интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн.
[028] В техническом решении согласно данному варианту осуществления значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, определяют на основе фоточувствительной зоны, содержащей каждую фоточувствительную поверхность на каждом предварительно определенном расстоянии, за счет чего повышается эффективность приема однородно рассеянного излучения и повышается точность детектирования элемента ткани, подлежащего детектированию. На основании этого можно выполнить дифференциальные операции согласно значениям интенсивности излучения, полученным из разных кольцевых фоточувствительных зон, что исключает информацию синфазных помех и повышает точность детектирования элемента ткани, подлежащего детектированию.
[029] На фиг. 8 представлена блок-схема другого способа неинвазивного детектирования для элемента ткани согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 8, способ, в частности, включает следующие этапы.
[030] На этапе 410 падающее излучение множества предварительно определенных длин волн, соответственно, излучают на детектируемое место.
[031] На этапе 420 экранируют помеховое излучение.
[032] На этапе 430 для каждой предварительно определенной длины волны значение интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, получают на основе M кольцевых фоточувствительных поверхностей, и каждая кольцевая фоточувствительная поверхность находится во взаимно однозначном соответствии со значением интенсивности излучения, где M≥1.
[033] На этапе 440 значение интенсивности излучения определяют из значений интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн как целевое значение интенсивности излучения множества предварительно определенных длин волн.
[034] На этапе 450 концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, определяют согласно целевому значению интенсивности излучения множества предварительно определенных длин волн.
[035] В техническом решении согласно данному варианту осуществления значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, определяют на основе M фоточувствительных поверхностей на каждом предварительно определенном расстоянии, за счет чего повышается эффективность приема однородно рассеянного излучения, за счет чего повышается точность детектирования элемента ткани, подлежащего детектированию. На основании этого можно выполнить дифференциальные операции на основе значений интенсивности излучения, полученных из разных кольцевых фоточувствительных зон, что исключает информацию синфазных помех и повышает точность детектирования элемента ткани, подлежащего детектированию.
[036] На фиг. 9 представлена блок-схема другого способа неинвазивного детектирования для элемента ткани согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 9, способ, в частности, включает следующие этапы.
[037] На этапе 510 падающее излучение множества предварительно определенных длин волн, соответственно, излучают на детектируемое место.
[038] На этапе 520 экранируют помеховое излучение.
[039] На этапе 530 для каждой предварительно определенной длины волны значение интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, получают на основе M кольцевых фоточувствительных поверхностей, и каждая кольцевая фоточувствительная поверхность находится во взаимно однозначном соответствии со значением интенсивности излучения, где M≥1.
[040] На этапе 540 из значений интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн определяют измеренное значение интенсивности излучения и опорное значение интенсивности излучения.
[041] На этапе 550 в отношении измеренного значения интенсивности излучения и опорного значения интенсивности излучения, соответствующих предварительно определенной длине волны, выполняется дифференциальная операция для получения дифференциального значения интенсивности излучения.
[042] На этапе 560 концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, определяют согласно дифференциальным значениям интенсивности излучения множества предварительно определенных длин волн.
[043] В техническом решении согласно данному варианту осуществления значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, определяют на основе M фоточувствительных поверхностей, за счет чего повышается эффективность приема однородно рассеянного излучения, за счет чего повышается точность детектирования элемента ткани, подлежащего детектированию. На основании этого можно выполнить дифференциальные операции на основе значений интенсивности излучения, полученных из разных кольцевых фоточувствительных зон, что исключает информацию синфазных помех и повышает точность детектирования элемента ткани, подлежащего детектированию.
[044] Следует отметить, что вышеописанные этапы 220, 320, 420 и 520 необходимо выполнять только перед соответствующими этапами 230, 330, 430 и 530.
[045] Способ неинвазивного детектирования для элемента ткани, предоставляемый в вариантах осуществления настоящего изобретения, может предусматривать устройство неинвазивного детектирования для элемента ткани, при этом устройство неинвазивного детектирования для элемента ткани может быть реализовано в виде программного обеспечения и/или аппаратного обеспечения, и устройство неинвазивного детектирования для элемента ткани может носиться как носимое устройство, такое как умные часы.
[046] На фиг. 10 представлена принципиальная структурная схема устройства неинвазивного детектирования для элемента ткани, предоставляемого в вариантах осуществления настоящего изобретения. Данный вариант осуществления может быть подходящим для повышения точности детектирования концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию. Как показано на фиг. 10, устройство 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани может содержать модуль 10 источника излучения, модуль 11 детектирования и модуль 12 обработки. Модуль 11 детектирования может находиться в связи с модулем 12 обработки. Конструкция и принцип работы описаны ниже в сочетании с графическими материалами.
[047] Модуль 10 источника излучения может быть выполнен с возможностью соответствующего излучения падающего излучения множества предварительно определенных длин волн на детектируемое место.
[048] Модуль 11 детектирования может быть выполнен с возможностью получения значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, на основе множества фоточувствительных поверхностей для каждой предварительно определенной длины волны и излучения каждого значения интенсивности излучения в модуль 12 обработки, и множество фоточувствительных поверхностей расположены на соответствующих предварительно определенных расстояниях от центра падающего излучения.
[049] Модуль 12 обработки может быть выполнен с возможностью определения концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, согласно значениям интенсивности излучения на каждой предварительно определенной длине волны.
[050] В варианте осуществления настоящего изобретения модуль 10 источника излучения может излучать падающее излучение на детектируемое место. Среди них модуль 10 источника излучения имеет две следующие формы: одна из них представляет собой такой модуль, что модуль 10 источника излучения может непосредственно излучать падающее излучение; вторая из них такова, что модуль 10 источника излучения может представлять собой среду, которая передает падающее излучение, такую как оптическое волокно, через которое падающее излучение, излучаемое из внешнего источника излучения, излучается на детектируемое место.
[051] Для каждой предварительно определенной длины волны на каждой фоточувствительной поверхности модуль 11 детектирования может получать значение интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, и отправлять каждое значение интенсивности излучения в модуль 12 обработки. Модуль 11 детектирования может содержать по меньшей мере одну фоточувствительную поверхность 111. Для повышения эффективности приема однородно рассеянного излучения можно достигнуть следующим образом: для каждого предварительно определенного расстояния может быть предусмотрена по меньшей мере одна фоточувствительная поверхность 111, и аноды разных фоточувствительных поверхностей 111 на одном предварительно определенном расстоянии соединены. Модуль 11 детектирования может быть выполнен с возможностью получения значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, посредством детектирования фоточувствительной зоны, содержащей фоточувствительные поверхности на каждом предварительно определенном расстоянии. Фоточувствительная зона находится во взаимно однозначном соответствии со значением интенсивности излучения. Количество предварительно определенных расстояний равно по меньшей мере одному. Фоточувствительная поверхность 111 может представлять собой кольцевую фоточувствительную поверхность 1110.
[052] Дополнительно, так как модуль 11 детектирования может непосредственно получать значение интенсивности излучения, излучаемого из детектируемого места, потери излучения уменьшаются, и повышается эффективность детектирования.
[053] Модуль 12 обработки может определять концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, согласно каждому значению интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн. Для каждого значения интенсивности излучения на каждой предварительно определенной длине волны определение концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, может относиться к описанию соответствующей части вышеописанного способа неинвазивного детектирования для элемента ткани, которая не будет здесь повторяться.
[054] Так как техническое решение согласно данному варианту осуществления может достигать приема широкого диапазона значений интенсивности излучения, повышается эффективность приема излучения, и дополнительно повышается точность детектирования элемента ткани, подлежащего детектированию. Так как модуль детектирования может непосредственно обрабатывать значение интенсивности излучения, излучаемого из детектируемого места, потери излучения уменьшаются, и повышается эффективность детектирования. Вследствие существенного уменьшения объема устройства детектирования, устройство детектирования легко носить и закреплять на детектируемом месте, что может обеспечивать стабильность условий детектирования, соответствующее повышение стабильности условий детектирования и, дополнительно, реализацию портативного детектирования. На основании этого, поскольку для дифференциальной операции могут использоваться разные значения интенсивности, может быть исключена информация синфазных помех, и поэтому также повышается точность детектирования элемента ткани, подлежащего детектированию.
[055] Необязательно, как показано на фиг. 11, на основании вышеописанного технического решения модуль 11 детектирования может содержать по меньшей мере одну фоточувствительную поверхность 1110. Аноды разных фоточувствительных поверхностей 1110 на одном предварительно определенном расстоянии соединены.
[056] Для каждого предварительно определенного расстояния предусмотрена по меньшей мере одна фоточувствительная поверхность 111.
[057] Модуль 11 детектирования может использоваться на каждом предварительно определенном расстоянии для получения значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, на основе фоточувствительной зоны, содержащей фоточувствительную поверхность 111, и фоточувствительная зона находится во взаимно однозначном соответствии со значением интенсивности излучения.
[058] В вариантах осуществления настоящего изобретения для повышения эффективности приема однородного излучения для каждого предварительно определенного расстояния может быть предусмотрена по меньшей мере одна фоточувствительная поверхность 111. Аноды разных фоточувствительных поверхностей 111 на предварительно определенном расстоянии соединены. Описание фоточувствительной поверхности может относиться к приведенному выше описанию фоточувствительной поверхности, которое не будет здесь повторяться.
[059] Как упомянуто выше, на одном предварительно определенном расстоянии предусмотрена по меньшей мере одна фоточувствительная поверхность 111, и каждая фоточувствительная поверхность 111 на этом предварительно определенном расстоянии соответствует расстоянию от источника до детектора, за счет чего повышается эффективность приема однородно рассеянного излучения.
[060] Необязательно, как показано на фиг. 11, на основе предшествующего технического решения каждая фоточувствительная поверхность 111 представляет собой кольцевую фоточувствительную поверхность 1110. Разные кольцевые фоточувствительные поверхности 1110 расположены с одним геометрическим центром, и количество кольцевых фоточувствительных поверхностей 1110 может быть равно M, где M≥1.
[061] В вариантах осуществления настоящего изобретения каждая фоточувствительная поверхность 111 может представлять собой кольцевую фоточувствительную поверхность 1110. Каждая кольцевая фоточувствительная поверхность 1110 соответствует расстоянию от источника до детектора. Как упомянуто выше, за счет расположения фоточувствительной поверхности 111 модуля 11 детектирования в кольцевой конструкции с разными внутренними диаметрами, каждая кольцевая фоточувствительная поверхность соответствует расстоянию от источника до детектора, что максимально повышает прием однородно рассеянного излучения, за счет чего повышается эффективность приема однородно рассеянного излучения.
[062] Необязательно на основе вышеописанного технического решения внутренний диаметр каждой кольцевой фоточувствительной поверхности 1110 может быть больше или равен 0,5 мм и меньше или равен 6 мм, и ширина кольца каждой кольцевой фоточувствительной поверхности 1110 может быть больше или равна 0,05 мм и меньше или равна 0,3 мм.
[063] Необязательно на основании вышеописанного технического решения, когда M=4, внутренними диаметрами M кольцевых фоточувствительных поверхностей изнутри наружу в радиальном направлении являются, соответственно, первый внутренний диаметр, второй внутренний диаметр, третий внутренний диаметр и четвертый внутренний диаметр. Первый внутренний диаметр больше или равен 1,2 мм и меньше 3 мм, второй внутренний диаметр больше или равен 3 мм и меньше 3,8 мм, третий внутренний диаметр больше или равен 3,8 мм и меньше 4,4 мм, четвертый внутренний диаметр больше или равен 4,4 мм и меньше 6 мм. Альтернативно, когда M=5, внутренними диаметрами M кольцевых фоточувствительных поверхностей изнутри наружу в радиальном направлении являются, соответственно, первый внутренний диаметр, второй внутренний диаметр, третий внутренний диаметр, четвертый внутренний диаметр и пятый внутренний диаметр; первый внутренний диаметр больше или равен 1,2 мм и меньше 2 мм, второй внутренний диаметр больше или равен 2 мм и меньше 2,8 мм, третий внутренний диаметр больше или равен 2,8 мм и меньше 3,6 мм, четвертый внутренний диаметр больше или равен 3,6 мм и меньше 4,2 мм, и пятый внутренний диаметр больше или равен 4,2 мм и меньше 6 мм.
[064] Необязательно ширина кольца каждой кольцевой фоточувствительной поверхности равна 0,1 мм или 0,2 мм.
[065] Необязательно на основании вышеописанного технического решения диапазон каждой предварительно определенной длины волны может больше или равен 900 нм и меньше или равен 2400 нм.
[066] В вариантах осуществления настоящего изобретения каждая кольцевая фоточувствительная поверхность 1110 может соответствовать одной кольцевой фоточувствительной поверхности. За размером вышеупомянутой кольцевой фоточувствительной поверхности 1110 и количеством кольцевых фоточувствительных поверхностей 1110 следует обратиться к приведенному выше описанию кольцевой фоточувствительной поверхности, которое не будет здесь повторяться. Дополнительно описание диапазона длин волн падающего излучения также может относиться к приведенному выше описанию соответствующей части, которое также не будет здесь повторяться.
[067] Необязательно, как показано на фиг. 12, на основе вышеописанного технического решения устройство 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани может дополнительно содержать первую гильзу 13. Первая гильза 13 может быть расположена на верхней поверхности модуля 11 детектирования, и внутренний диаметр первой гильзы 13 может быть больше диаметра отверстия на модуле 11 детектирования.
[068] Первая гильза 13 используется для предотвращения попадания в модуль 11 детектирования излучения, отраженного от поверхности, которое генерируется на поверхности детектируемого места, а также для предотвращения попадания в модуль 11 детектирования дифрагированного излучения, которое генерируется падающим излучением при его прохождении через отверстие модуля 11 детектирования.
[069] В вариантах осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг. 13, часть падающего излучения будет непосредственно отражаться от поверхности детектируемого места с образованием излучения, отраженного от поверхности. Так как излучение, отраженное от поверхности, не несет эффективную информацию, то, когда в значениях интенсивности излучения, получаемых модулем 11 детектирования, присутствует значение интенсивности излучения, соответствующее излучению, отраженному от поверхности, точность детектирования снижается. Дополнительно падающее излучение при его прохождении через отверстие модуля 11 детектирования генерирует дифрагированное излучение, и это дифрагированное излучение не несет эффективную информацию, поэтому, когда в значениях интенсивности излучения, получаемых модулем 11 детектирования, присутствует значение интенсивности излучения, соответствующее излучению, отраженному от поверхности, точность детектирования снижается. Для предотвращения попадания в модуль 11 детектирования излучения, отраженного от поверхности, на верхней поверхности модуля 11 детектирования предусмотрена первая гильза 13. Внутренний диаметр первой гильзы 13 может быть больше диаметра отверстия на модуле 11 детектирования. Как излучение, отраженное от поверхности, так и дифрагированное излучение будут блокироваться первой гильзой 13 и не будут приниматься модулем 11 детектирования.
[070] Необязательно, как показано на фиг. 14, на основании вышеописанного технического решения модуль 11 детектирования может быть также снабжен второй гильзой 112, соединенной с ним за одно целое. Вторая гильза 112 может быть расположена на верхней поверхности модуля 11 детектирования, и внутренний диаметр второй гильзы 112 может быть больше диаметра отверстия на модуле 11 детектирования.
[071] Вторая гильза 112 может быть выполнена с возможностью предотвращения попадания в модуль 11 детектирования излучения, отраженного от поверхности, которое генерируется с поверхности детектируемого места, а также предотвращения попадания в модуль 11 детектирования дифрагированного излучения, которое генерируется падающим излучением при его прохождении через отверстие модуля 11 детектирования.
[072] В вариантах осуществления настоящего изобретения для предотвращения попадания в модуль 11 детектирования излучения, отраженного от поверхности, и дифрагированного излучения, в дополнение к предоставлению первой гильзы 13 на верхней поверхности модуля 11 детектирования непосредственно на верхней поверхности модуля 11 детектирования при изготовлении модуля 11 детектирования может быть предусмотрена вторая гильза 112, то есть вторая гильза 112 является частью модуля 11 детектирования. При этом внутренний диаметр второй гильзы 112 может быть больше диаметра отверстия на модуле 11 детектирования.
[073] Необязательно, как показано на фиг. 15, на основе вышеописанного технического решения устройство 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани может дополнительно содержать третью гильзу 14. Верхняя поверхность третьей гильзы 14 может проходить через отверстие модуля 11 детектирования и находиться выше верхней поверхность модуля 11 детектирования.
[074] Третья гильза 14 может быть выполнена с возможностью предотвращения попадания в модуль 11 детектирования излучения, отраженного от поверхности, которое генерируется с поверхности детектируемого места, а также предотвращения попадания в модуль 11 детектирования дифрагированного излучения, которое генерируется падающим излучением при его прохождении через отверстие модуля 11 детектирования.
[075] В вариантах осуществления настоящего изобретения для предотвращения попадания в модуль 11 детектирования излучения, отраженного от поверхности, и дифрагированного излучения, в дополнение к двум вышеописанным гильзам может быть предусмотрена третья гильза 14, и верхняя поверхность третьей гильзы 14 может проходить через отверстие модуля 11 детектирования и находиться выше верхней поверхности модуля 11 детектирования. Наружный диаметр третьей гильзы 14 может быть меньше диаметра отверстия на модуле 11 детектирования.
[076] Для первой гильзы 13 и второй гильзы 112, как описано выше, то, является ли открытым отверстие на модуле 11 детектирования, может быть предусмотрено согласно фактическим ситуациям, которые здесь конкретно не ограничены. Вне зависимости от того, открыто ли отверстие на модуле 11 детектирования, излучение может проходить через него. Дополнительно вторая гильза 112 будет повышать сложность изготовления модуля 11 детектирования. По сравнению с первой гильзой 13, третья гильза 14 имеет более простую форму реализации. Гильза вышеупомянутого типа может быть выбрана согласно фактическим условиям, которые здесь конкретно не ограничены, для предотвращения попадания в модуль 11 детектирования излучения, отраженного от поверхности, и дифрагированного излучения.
[077] Необязательно, как показано на фиг. 16, на основе вышеописанного технического решения устройство 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани может дополнительно содержать корпус 15. Модуль 10 источника излучения, модуль 11 детектирования и модуль 12 обработки могут быть расположены внутри корпуса 15, и верхняя поверхность модуля 11 детектирования может находиться ниже верхней поверхности корпуса 15.
[078] В вариантах осуществления настоящего изобретения для реализации детектирования элемента ткани использование устройства 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани представляет собой бесконтактный детектор, то есть верхняя поверхность модуля 11 детектирования не находится в контакте с поверхностью детектируемого места, при этом верхняя поверхность модуля 11 детектирования может быть предусмотрена ниже верхней поверхности корпуса 15.
[079] Следует отметить, что верхние поверхности первой гильзы 13, второй гильзы 112 и третьей гильзы 14 могут находиться выше верхней поверхности корпуса 15.
[080] Необязательно, как показано на фиг. 16, на основе вышеописанного технического решения устройство 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани может дополнительно содержать защитный элемент 16. Защитный элемент 16 может быть расположен в отверстии на верхней поверхности корпуса 15, и верхняя поверхность защитного элемента 16 может находиться ниже верхней поверхности корпуса 15, и защитный элемент 16 может быть снабжен отверстием и расположен с общим геометрическим центром с корпусом 15. Светопропускание защитного элемента 16 может быть больше или равно пороговому значению светопропускания.
[081] Защитный элемент 16 может быть выполнен с возможностью защиты модуля 11 детектирования, и при ношении устройства 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани на детектируемом месте он может обеспечивать то, что состояние кожи детектируемого места остается в естественном состоянии, для реализации бесконтактного детектирования.
[082] В вариантах осуществления настоящего изобретения для защиты модуля 11 детектирования от осаждения пыли и прикосновения человека в отверстии корпуса 15 может быть предусмотрен защитный элемент 16. При этом защитный элемент 16 также может быть снабжен отверстием, защитный элемент 16 может быть расположен с общим геометрическим центром с корпусом 15, и верхняя поверхность защитного элемента 16 может находиться ниже верхней поверхности корпуса 15. Кроме того, так как модуль 11 детектирования не находится в непосредственном контакте с детектируемым местом, он может обеспечивать то, что состояние кожи детектируемого места остается в естественном состоянии, и реализовывать бесконтактное детектирование. Дополнительно бесконтактное детектирование также может уменьшать время на достижение состояния теплового равновесия.
[083] Материал защитного элемента 16 может представлять собой материал, светопропускание которого больше или равно пороговому значению светопропускания. Пороговое значение светопропускания может быть равно 0,6. Необязательно защитный элемент 16 может представлять собой лист кварцевого стекла. Если падающее излучение представляет собой ближнее инфракрасное излучение, материал, отлитый в кварцевое стекло, может представлять собой JGS1S. В центре вышеупомянутого корпуса 15 может быть предусмотрено T-образное отверстие, такое как правильный шестиугольник, для размещения листа кварцевого стекла. Лист кварцевого стекла может быть снабжен отверстием в центре, и диаметр этого отверстия на листе кварцевого стекла несколько больше наружных диаметров первой гильзы 13 и второй гильзы 1117. Дополнительно вокруг корпуса 15 могут быть предусмотрены канавки для реализации рассеяния тепла.
[084] Необязательно, как показано на фиг. 17, на основе вышеописанного технического решения устройство 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани может дополнительно содержать контактный элемент 17. Контактный элемент 17 может быть предусмотрен на верхней поверхности корпуса 15, и теплопроводность материала контактного элемента 17 может находиться в пределах диапазона теплопроводности воздуха.
[085] Контактный элемент 17 может быть выполнен с возможностью обеспечения того, что состояние кожи детектируемого места остается в естественном состоянии при ношении устройства 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани на детектируемом месте, реализации бесконтактного детектирования и, за счет установки теплопроводности теплоизоляционного материала в пределах диапазона теплопроводности воздуха, сокращения времени проведения тепла для достижения состояния теплового равновесия между устройством 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани, носимым на детектируемом месте, и детектируемым местом.
[086] В вариантах осуществления настоящего изобретения после надевания устройства 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани детектируемое место может достигать состояния теплового равновесия максимально быстро, и для достижения состояния теплового равновесия требуется уменьшить время проведения тепла между детектируемым местом и устройством 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани. Контактный элемент 17 может быть предусмотрен на верхней поверхности корпуса 15, и теплопроводность материала контактного элемента 17 должна находиться в пределах диапазона теплопроводности воздуха. Теплопроводность воздуха может быть больше 0,01 Вт/м·К и меньше или равна 0,4 Вт/м·К. В качестве примера, если контактный элемент 17 не используется, время на достижение состояния теплового равновесия равно приблизительно 1 час. Если теплопроводность материала контактного элемента 17 равна 0,14 Вт/м·К, время на достижение состояния теплового равновесия равно 0,25 часа. Если теплопроводность материала контактного элемента 17 равна 0,4 Вт/м·К, время на достижение состояния теплового равновесия равно 0,3 часа. Видно, что, по сравнению с отсутствием использования контактного элемента 17, время на достижение состояния теплового равновесия можно сократить путем использования контактного элемента 17 и установки теплопроводности материала контактного элемента 17 в пределах диапазона теплопроводности воздуха. Кроме того, так как модуль 11 детектирования не находится в непосредственном контакте с детектируемым местом, он может обеспечивать то, что состояние кожи детектируемого места остается в естественном состоянии, и реализовывать бесконтактное детектирование. Дополнительно бесконтактное детектирование также может уменьшать время на достижение состояния теплового равновесия.
[087] Следует отметить, что для обеспечения нахождения теплопроводности материала в пределах диапазона теплопроводности материал контактного элемента 17 может включать силикагель, поливинилхлорид и т. п. Контактный элемент 17 может представлять собой граничную прокладку. Форма этой граничной прокладки может включать кольцо, квадратную рамку и т. д. Форма и размер граничной прокладки могут быть предусмотрены согласно фактическим условиям, которые здесь конкретно не ограничены.
[088] Необязательно на основании вышеописанного технического решения верхняя поверхность корпуса 15 может быть покрыта теплоизоляционным материалом, и теплопроводность теплоизоляционного материала может находиться в пределах диапазона теплопроводности воздуха.
[089] Теплоизоляционный материал может быть выполнен с возможностью обеспечения того, что состояние кожи детектируемого места остается в естественном состоянии при ношении устройства 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани на детектируемом месте, для достижения бесконтактного детектирования. Кроме того, за счет установки теплопроводности теплоизоляционного материала в пределах диапазона теплопроводности воздуха сокращается время проведения тепла для достижения состояния теплового равновесия между устройством 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани, носимым на детектируемом месте, и детектируемым местом.
[090] В вариантах осуществления настоящего изобретения, теплоизоляционным материалом аналогично контрактному элементу 17 может быть непосредственно покрыта верхняя поверхность корпуса 15, и теплопроводность теплоизоляционного материала может находиться в пределах диапазона теплопроводности воздуха. Теплопроводность воздуха в диапазоне теплопроводности воздуха может быть больше 0,01 Вт/м·К и меньше или равна 0,4 Вт/м·К. Теплоизоляционный материал может представлять собой силикагель, поливинилхлорид и т. д.
[091] Необязательно на основе вышеописанного технического решения модуль 10 источника излучения может содержать излучающий блок источника излучения или оптическое волокно для передачи падающего излучения.
[092] В вариантах осуществления настоящего изобретения модуль 10 источника излучения может содержать излучающий блок источника излучения или оптическое волокно для передачи падающего излучения. Если модуль 10 источника излучения содержит излучающий блок источника излучения, падающее излучение может излучаться непосредственно на детектируемое место излучающим блоком источника излучения. Если модуль 10 источника излучения содержит оптическое волокно для передачи падающего излучения, падающее излучение может излучаться непосредственно на детектируемое место через оптическое волокно для передачи падающего излучения. При этом падающее излучение генерируется внешним источником излучения.
[093] Как упомянуто выше, если модуль 10 источника излучения содержит излучающий блок источника излучения, то объем устройства 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани будет иметь больший размер по сравнению с модулем 10 источника излучения, содержащим оптическое волокно для передачи падающего излучения. Однако, если внутри заключен излучающий блок источника излучения, отсутствует необходимость в передаче падающего излучения оптическим волокном для передачи падающего излучения, которая порождает оптические потери, таким образом, оптические потери являются меньшими, а также можно избежать помех, вызванных введением оптического волокна. C другой стороны, если модуль 10 источника излучения содержит оптическое волокно для передачи падающего излучения, то объем устройства 1 неинвазивного детектирования элемента ткани будет уменьшен по сравнению с модулем 10 источника излучения, содержащим излучающий блок источника излучения. Однако, поскольку падающее излучение передается через оптическое волокно для передачи падающего излучения, передача оптическим волокном порождает потери излучения, потери излучения являются большими, и оптическое волокно легко подвергается воздействиям внешней среды, что вызывает помехи. Включение в модуль 10 источника излучения излучающего блока источника излучения или оптического волокна для передачи падающего излучения может быть предусмотрено согласно фактическим условиям, которые здесь не ограничены.
[094] Следует отметить, что верхние поверхности в вариантах осуществления настоящего изобретения относятся к поверхностям, ближайшим к детектируемому месту, а нижняя поверхность относится к поверхности в стороне от детектируемого места.
[095] На фиг. 18 представлена принципиальная структурная схема носимого устройства, предоставляемого в вариантах осуществления настоящего изобретения. Данный вариант осуществления может быть подходящим для повышения точности детектирования концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию. Как показано на фиг. 18, носимое устройство 2 может содержать основную часть 20 и устройство 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Устройство 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани может быть предусмотрено на основной части 20, и устройство 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани может содержать модуль 10 источника излучения, модуль 11 детектирования и модуль 12 обработки. Модуль 11 детектирования и модуль 12 обработки могут быть соединены с возможностью связи. Их конструкция и принцип работы описаны ниже в сочетании с графическими материалами.
[096] Носимое устройство 2 носится на детектируемом месте.
[097] Модуль 10 источника излучения может быть выполнен с возможностью соответствующего излучения падающего излучения множества предварительно определенных длин волн на детектируемое место.
[098] Модуль 11 детектирования может быть выполнен с возможностью получения значений интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, на основе множества фоточувствительных поверхностей для каждой предварительно определенной длины волны и отправки каждого значения интенсивности излучения в модуль 12 обработки, при этом множество фоточувствительных поверхностей расположены на соответствующем предварительно определенном расстоянии от центра падающего излучения, и количество предварительно определенных расстояний равно по меньшей мере одному.
[099] Модуль 12 обработки может быть выполнен с возможностью определения концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, согласно значениям интенсивности излучения на каждой предварительно определенной длине волны.
[0100] В варианте осуществления настоящего изобретения устройство 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани может быть расположено на основной части 20. Когда устройство 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани нужно для детектирования элемента ткани, носимое устройство 2 можно носить на детектируемом месте. Кроме того, поскольку устройство 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани используется для детектирования, оно подвержено влиянию условий детектирования, которые, таким образом, воздействуют на точность детектирования. Поэтому, для обеспечения стабильности условий детектирования и дополнительного повышения точности детектирования, устройство 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани может быть закреплено так, что связь между положениями детектируемого места и устройства 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани представляет собой предварительно определенную связь. В приведенном выше описании это положение может быть зафиксировано за счет предоставления устройства 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани на основной части 20, что может обеспечивать стабильность условий детектирования и, таким образом, повышать точность детектирования. Дополнительно конструкция и принцип работы устройства 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани могут относиться к приведенному выше описанию устройства 1 неинвазивного детектирования, которое не будет здесь повторяться.
[0101] Следует отметить, что носимое устройство 2 может также содержать дисплейный модуль, который может быть соединен с возможностью связи с модулем 12 обработки, при этом модуль 12 обработки может отправлять концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, в дисплейный модуль, и дисплейный модуль может отображать концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, таким образом, человек, подвергаемый детектированию, может получать концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, с помощью дисплейного модуля. Дополнительно носимое устройство 2 может также содержать голосовой модуль, который может быть соединен с возможностью связи с модулем 12 обработки. Модуль 12 обработки может передавать концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, в голосовой модуль, и голосовой модуль может генерировать голосовые команды согласно концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, и воспроизводить эти голосовые команды так, что человек, подвергаемый детектированию, может получать концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию.
[0102] Техническое решение согласно варианту осуществления может реализовывать прием широкого диапазона значений интенсивности излучения, поэтому повышается эффективность приема излучения, и, таким образом, повышается точность детектирования элемента ткани, подлежащего детектированию. Так как модуль детектирования может непосредственно обрабатывать значение интенсивности излучения, излучаемого из детектируемого места, потери излучения уменьшаются, и повышается эффективность детектирования. Вследствие существенного уменьшения в объеме устройства детектирования, устройство детектирования может быть предусмотрено на носимом устройстве, которое за счет этого можно легко носить и закреплять на детектируемом месте, таким образом, можно обеспечить стабильность условий детектирования и, соответственно, повысить стабильность условий детектирования. Дополнительно также реализуется портативное детектирование. На основании этого, поскольку для дифференциальной операции могут использоваться разные значения интенсивности, может быть исключена информация синфазных помех, и поэтому также повышается точность детектирования элемента ткани, подлежащего детектированию.
[0103] На фиг. 19 представлена принципиальная структурная схема системы неинвазивного детектирования для элемента ткани, предоставляемая в вариантах осуществления настоящего изобретения. Данный вариант осуществления может быть подходящим для повышения точности детектирования концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию. Как показано на фиг. 19, система неинвазивного детектирования для элемента ткани может содержать носимое устройство 2 согласно вариантам осуществления настоящего изобретения и терминал 3. Носимое устройство может содержать основную часть 20 и устройство 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани, при этом устройство 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани может быть предусмотрено на основной части 20. Устройство 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани может содержать модуль 10 источника излучения, модуль 11 детектирования и модуль 12 обработки. Модуль 12 обработки может быть соединенным с возможностью связи, соответственно, с модулем 11 детектирования и терминалом 3. Их конструкция и принцип работы описаны ниже в сочетании с графическими материалами.
[0104] Носимое устройство 2 носится на детектируемом месте.
[0105] Модуль 10 источника излучения может быть выполнен с возможностью соответствующего излучения падающего излучения множества предварительно определенных длин волн на детектируемое место.
[0106] Модуль 11 детектирования может быть выполнен с возможностью получения значения интенсивности излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, на основе множества фоточувствительных поверхностей для каждой предварительно определенной длины волны и излучения каждого значения интенсивности излучения в модуль 12 обработки, при этом множество фоточувствительных поверхностей расположены на соответствующем предварительно определенном расстоянии от центра падающего излучения, и количество предварительно определенных расстояний равно по меньшей мере одному.
[0107] Модуль 12 обработки может быть выполнен с возможностью обработки значений интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн для получения каждого обработанного значения интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн и излучения значений интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн на терминал 3.
[0108] Терминал 3 используется для определения концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, согласно каждому обработанному значению интенсивности излучения на множестве предварительно определенных длин волн.
[0109] В данном варианте осуществления настоящего изобретения, в отличие от описанных выше, для снижения стоимости устройства 1 неинвазивного детектирования для элемента ткани носимое устройство 2 и терминал 3 могут действовать совместно для определения концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию. То есть модуль 12 обработки обрабатывает каждое значение интенсивности излучения для получения каждого обработанного значения интенсивности излучения и излучает каждое обработанное значение интенсивности излучения на терминал 3. Терминал 3 может определять концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, согласно каждому обработанному значению интенсивности излучения. При этом операция обработки модуля 12 обработки для каждого значения интенсивности излучения может включать преобразование тока в напряжение, усиление, аналого-цифровое преобразование и т. д. В терминале 3 может использоваться такой же способ, как способ неинвазивного детектирования для элемента ткани согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, и может определять концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, согласно каждому обработанному значению интенсивности излучения, которое не будет здесь повторяться. Дополнительно конструкция и принцип работы носимого устройства 2 могут относиться к приведенному выше описанию носимого устройства 2, которое здесь не повторяется.
[0110] Следует отметить, что терминал 3 также может отображать концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, таким образом, человек, подвергаемый детектированию, может узнавать концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию. Терминал 3 может также генерировать голосовые команды, которые включают концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию, и воспроизводит эти голосовые команды так, что человек, подвергаемый детектированию, может узнавать концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию.
[0111] Также следует отметить, что в дополнение к использованию терминала 3 для совместного действия с носимым устройством 2 для определения концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, для определения концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, могут совместно действовать облачный сервер и носимое устройство 2.
[0112] Техническое решение согласно данному варианту осуществления может достигать приема широкого диапазона значений интенсивности излучения, поэтому повышается эффективность приема излучения, и, таким образом, дополнительно повышается точность детектирования элемента ткани, подлежащего детектированию. Так как модуль детектирования может непосредственно обрабатывать значение интенсивности излучения, излучаемого из детектируемого места, потери излучения уменьшаются, и повышается эффективность детектирования. Вследствие существенного уменьшения в объеме устройства детектирования, устройство детектирования может быть предусмотрено на носимом устройстве, которое за счет этого можно легко носить и закреплять на детектируемом месте, что может обеспечивать стабильность условий детектирования и, соответственно, повышать стабильность условий детектирования. Дополнительно также реализуется портативное детектирование. На основании этого, поскольку для дифференциальной операции могут использоваться разные значения интенсивности, может быть исключена информация синфазных помех, и поэтому также повышается точность детектирования элемента ткани, подлежащего детектированию.
[0113] В вышеописанных конкретных вариантах осуществления дополнительно описаны цель, технические решения и полезные эффекты настоящего изобретения более подробно. Следует понимать, что выше приведены лишь конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, не предназначенные для ограничения настоящего изобретения. Любая модификация, эквивалентная замена, усовершенствование и т. д. в пределах принципа настоящего изобретения должны включаться в объем правовой охраны настоящего изобретения.
Группа изобретений относится к способу неинвазивного детектирования для элемента ткани организма человека и устройству для его осуществления, а также к носимому устройству. При этом излучают на детектируемое место падающее оптическое излучение предварительно определенной длины волны. Для каждой предварительно определенной длины волны получают значения интенсивности оптического излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, на основе фоточувствительной поверхности модуля детектирования посредством фотоэлектрического преобразования. Фоточувствительная поверхность расположена на предварительно определенном расстоянии от центра падающего излучения. Согласно значениям интенсивности определяют концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию. Значения интенсивности получают на основе М≥2 кольцевых фоточувствительных поверхностей. Фоточувствительная поверхность находится во взаимно однозначном соответствии со значениями интенсивности оптического излучения. Внутренний диаметр каждой кольцевой фоточувствительной поверхности больше или равен 0,5 мм и меньше или равен 6 мм. Ширина кольца каждой кольцевой фоточувствительной поверхности больше или равна 0,05 мм и меньше или равна 0,3 мм. Для каждой предварительно определенной длины волны определяют два значения интенсивности. Выполняют дифференциальную операцию в отношении двух значений интенсивности для получения дифференциального значения интенсивности оптического излучения на предварительно определенной длине волны. Определяют концентрацию элемента ткани согласно дифференциальным значениям интенсивности. Носимое устройство для ношения на детектируемом месте содержит основную часть, на которой предусмотрено устройство неинвазивного детектирования для элемента ткани организма человека. Достигается повышение точности неинвазивного детектирования элементов ткани и исключение влияния информации синфазных помех на результат детектирования. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 19 ил.
1. Способ неинвазивного детектирования для элемента ткани организма человека, включающий:
этап излучения, на котором падающее оптическое излучение по меньшей мере одной предварительно определенной длины волны, соответственно, излучают на детектируемое место;
этап получения, на котором для каждой предварительно определенной длины волны получают значения интенсивности оптического излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, на основе по меньшей мере одной фоточувствительной поверхности модуля детектирования посредством фотоэлектрического преобразования, по меньшей мере одна фоточувствительная поверхность расположена на предварительно определенном расстоянии от центра падающего излучения; и
этап определения, на котором согласно значениям интенсивности оптического излучения на по меньшей мере одной предварительно определенной длине волны определяют концентрацию элемента ткани, подлежащего детектированию;
при этом этап получения включает:
получение значений интенсивности оптического излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, на основе М кольцевых фоточувствительных поверхностей, при этом по меньшей мере одна фоточувствительная поверхность находится во взаимно однозначном соответствии со значениями интенсивности оптического излучения, М≥2, внутренний диаметр каждой кольцевой фоточувствительной поверхности больше или равен 0,5 мм и меньше или равен 6 мм, и ширина кольца каждой кольцевой фоточувствительной поверхности больше или равна 0,05 мм и меньше или равна 0,3 мм; и
при этом этап определения включает:
для каждой предварительно определенной длины волны,
определение двух значений интенсивности оптического излучения из значений интенсивности оптического излучения;
выполнение дифференциальной операции в отношении двух значений интенсивности оптического излучения для получения дифференциального значения интенсивности оптического излучения на предварительно определенной длине волны; и
определение концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, согласно дифференциальным значениям интенсивности оптического излучения на по меньшей мере одной предварительно определенной длине волны.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для каждой предварительно определенной длины волны определение двух значений интенсивности оптического излучения из значений интенсивности оптического излучения включает:
определение измеренного значения интенсивности оптического излучения и опорного значения интенсивности оптического излучения из значений интенсивности оптического излучения.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что для каждой предварительно определенной длины волны определение измеренного значения интенсивности оптического излучения и опорного значения интенсивности оптического излучения из значений интенсивности оптического излучения включает:
для каждой предварительно определенной длины волны определение измеренного значения интенсивности оптического излучения и опорного значения интенсивности оптического излучения из значений интенсивности оптического излучения, соответствующих предварительно определенной длине волны, согласно предварительно определенным условиям, при этом предварительно определенные условия включают по меньшей мере одно из спектральной характеристики, оптического параметра и параметра структуры кожи.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что для каждой предварительно определенной длины волны определение измеренного значения интенсивности оптического излучения и опорного значения интенсивности оптического излучения из значений интенсивности оптического излучения, соответствующих предварительно определенной длине волны, согласно предварительно определенным условиям включает:
для каждой предварительно определенной длины волны согласно разности интенсивностей оптического излучения определение измеренного значения интенсивности оптического излучения и опорного значения интенсивности оптического излучения из значений интенсивности оптического излучения, соответствующих предварительно определенной длине волны, при этом измеренное значение интенсивности оптического излучения представляет собой значение интенсивности оптического излучения, для которого абсолютное значение разности интенсивностей оптического излучения больше или равно первому пороговому значению разности, опорное значение интенсивности оптического излучения представляет собой значение интенсивности оптического излучения, для которого абсолютное значение разности интенсивностей оптического излучения меньше или равно второму пороговому значению разности, разность интенсивностей оптического излучения представляет собой разность между значением интенсивности оптического излучения и соответствующим предварительно определенным значением интенсивности оптического излучения, первое пороговое значение разности больше второго порогового значения разности, и предварительно определенное значение интенсивности оптического излучения представляет собой значение интенсивности оптического излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, когда концентрация элемента ткани, подлежащего детектированию, равна предварительно определенной концентрации.
5. Устройство неинвазивного детектирования для элемента ткани организма человека, содержащее: модуль источника оптического излучения, модуль детектирования и модуль обработки; модуль детектирования находится в связи с модулем обработки;
при этом модуль источника оптического излучения выполнен с возможностью соответствующего излучения падающего оптического излучения по меньшей мере одной предварительно определенной длины волны на детектируемое место;
модуль детектирования выполнен с возможностью получения для каждой предварительно определенной длины волны значений интенсивности оптического излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, на основе по меньшей мере одной фоточувствительной поверхности модуля детектирования посредством фотоэлектрического преобразования и отправки этих значений интенсивности оптического излучения в модуль обработки, при этом каждая из по меньшей мере одной фоточувствительной поверхности расположена на соответствующем предварительно определенном расстоянии от центра падающего излучения, и предварительно определенное расстояние представляет собой расстояние от источника до детектора; и
модуль обработки выполнен с возможностью определения концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, согласно значениям интенсивности оптического излучения на по меньшей мере одной предварительно определенной длине волны;
при этом модуль детектирования выполнен с возможностью:
получения значений интенсивности оптического излучения, излучаемого с поверхности детектируемого места, на основе М кольцевых фоточувствительных поверхностей, при этом по меньшей мере одна фоточувствительная поверхность находится во взаимно однозначном соответствии со значениями интенсивности оптического излучения, М≥2, внутренний диаметр каждой кольцевой фоточувствительной поверхности больше или равен 0,5 мм и меньше или равен 6 мм, и ширина кольца каждой кольцевой фоточувствительной поверхности больше или равна 0,05 мм и меньше или равна 0,3 мм; и
при этом модуль обработки выполнен с возможностью:
для каждой предварительно определенной длины волны,
определения двух значений интенсивности оптического излучения из значений интенсивности оптического излучения;
выполнения дифференциальной операции в отношении двух значений интенсивности оптического излучения для получения дифференциального значения интенсивности оптического излучения на предварительно определенной длине волны; и
определения концентрации элемента ткани, подлежащего детектированию, согласно дифференциальным значениям интенсивности оптического излучения на по меньшей мере одной предварительно определенной длине волны.
6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что каждая из по меньшей мере одной фоточувствительной поверхности представляет собой кольцевую фоточувствительную поверхность, другие кольцевые фоточувствительные поверхности предусмотрены с общим геометрическим центром, и предусмотрено М кольцевых фоточувствительных поверхностей, где М≥2.
7. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что дополнительно содержит первую гильзу; первая гильза предусмотрена на верхней поверхности модуля детектирования, и внутренний диаметр первой гильзы больше диаметра отверстия на модуле детектирования; и первая гильза выполнена с возможностью предотвращения попадания в модуль детектирования оптического излучения, отраженного от поверхности, которое генерируется при прохождении падающего оптического излучения через поверхность детектируемого места, и предотвращения попадания в модуль детектирования дифрагированного оптического излучения, которое генерируется при прохождении падающего оптического излучения через отверстие модуля детектирования; и/или
модуль детектирования дополнительно снабжен второй гильзой, соединенной с ним за одно целое; вторая гильза предусмотрена на верхней поверхности модуля детектирования, и внутренний диаметр второй гильзы больше диаметра отверстия на модуле детектирования; и вторая гильза выполнена с возможностью предотвращения попадания в модуль детектирования оптического излучения, отраженного от поверхности, которое генерируется при прохождении падающего оптического излучения через поверхность детектируемого места, и предотвращения попадания в модуль детектирования дифрагированного оптического излучения, которое генерируется при прохождении падающего оптического излучения через отверстие модуля детектирования; и/или
устройство дополнительно содержит третью гильзу, при этом верхняя поверхность третьей гильзы проходит через отверстие модуля детектирования и находится выше верхней поверхности модуля детектирования; и третья гильза выполнена с возможностью предотвращения попадания в модуль детектирования оптического излучения, отраженного от поверхности, которое генерируется при прохождении падающего оптического излучения через поверхность детектируемого места, и предотвращения попадания в модуль детектирования дифрагированного оптического излучения, которое генерируется при прохождении падающего оптического излучения через отверстие модуля детектирования.
8. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что дополнительно содержит корпус; при этом модуль источника оптического излучения, модуль детектирования и модуль обработки предусмотрены внутри корпуса, и верхняя поверхность модуля детектирования находится ниже верхней поверхности корпуса.
9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что дополнительно содержит защитный элемент; при этом защитный элемент предусмотрен в отверстии верхней поверхности корпуса, и верхняя поверхность защитного элемента находится ниже верхней поверхности корпуса, защитный элемент снабжен отверстием и имеет общий геометрический центр с корпусом; светопропускание защитного элемента больше или равно пороговому значению светопропускания;
защитный элемент выполнен с возможностью защиты модуля детектирования и, при ношении устройства неинвазивного детектирования для элемента ткани организма человека на детектируемом месте, обеспечения того, что состояние кожи детектируемого места остается в естественном состоянии, и реализации бесконтактного детектирования; и/или
дополнительно содержит контактный элемент; при этом контактный элемент предусмотрен на верхней поверхности корпуса, и теплопроводность материала контактного элемента находится в пределах диапазона теплопроводности воздуха; контактный элемент выполнен с возможностью обеспечения того, что состояние кожи детектируемого места остается в естественном состоянии, и реализации бесконтактного детектирования при ношении устройства неинвазивного детектирования для элемента ткани организма человека на детектируемом месте, и сокращения времени проведения тепла между устройством неинвазивного детектирования при его ношении на детектируемом месте и детектируемым местом для достижения состояния теплового равновесия за счет установки теплопроводности материала контактного элемента в пределах диапазона теплопроводности воздуха; и/или
верхняя поверхность корпуса покрыта теплоизоляционным материалом, и теплопроводность теплоизоляционного материала находится в пределах диапазона теплопроводности воздуха; теплоизоляционный материал выполнен с возможностью обеспечения того, что состояние кожи детектируемого места остается в естественном состоянии, и реализации бесконтактного детектирования при ношении устройства неинвазивного детектирования для элемента ткани организма человека на детектируемом месте, и сокращения времени проведения тепла между устройством неинвазивного детектирования при его ношении на детектируемом месте и детектируемым местом для достижения состояния теплового равновесия за счет установки теплопроводности теплоизоляционного материала в пределах диапазона теплопроводности воздуха.
10. Носимое устройство, содержащее: основную часть и устройство неинвазивного детектирования для элемента ткани организма человека по любому из пп. 5-9;
при этом устройство неинвазивного детектирования для элемента ткани организма человека предусмотрено на основной части; и носимое устройство носится на детектируемом месте.
| US 2016091496 A1, 31.03.2016 | |||
| US 2017027511 A1, 02.02.2017 | |||
| US 2016242682 A1, 25.08.2016 | |||
| Способ получения жидких комплексных удобрений | 1974 |
|
SU1169965A1 |
| EP 3220824 A1, 27.09.2017 | |||
| CN 105559794 A, 11.05.2016 | |||
| CN 204336925 U, 20.05.2015 | |||
| ОПТИЧЕСКОЕ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕИНВАЗИВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ | 2010 |
|
RU2595488C2 |
