УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЖИДКОСТИ Российский патент 2024 года по МПК G01J3/02 

Описание патента на изобретение RU2825191C1

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к неинвазивному портативному устройству, более конкретно, к неинвазивной портативной системе и способу измерения пользовательских характеристик жидкости, таких как гемоглобин, билирубин и насыщение кислородом в организме человека.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одним из широко используемых способов получения образцов крови для измерения характеристик крови является инвазивный метод. Он включает в себя прокалывание кожи, обычно пальца, чтобы взять каплю крови, а затем вручную перенести ее на одноразовую химическую полоску. После этого образец крови подвергается исследованию. Во время этого процесса патологоанатом берет образец крови и проводит патологический тест для измерения характеристик крови, что является очень дорогим и трудоемким процессом. Кроме того, забор и перенос крови вручную могут загрязнить образец и привести к неправильным результатам. Кроме того, эти «инвазивные» методы неудобны и потенциально даже болезненны для пациентов.

Таким образом, чтобы преодолеть вышеупомянутые проблемы, настоящее изобретение предлагает неинвазивное портативное устройство и способ определения характеристик жидкости.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное изложение сущности изобретения представлено для ознакомления с набором идей изобретения в упрощенном формате, которые дополнительно раскрыты в подробном описании изобретения. Это изложение сущности изобретения не предназначено ни для определения ключевых или существенных идей изобретения, ни для определения объема изобретения.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к устройству для определения характеристик жидкости. Это устройство включает в себя излучающую видимый свет светодиодную матрицу, оптическую систему и микроконтроллер. В устройстве излучающая видимый свет светодиодная матрица, испускает свет и создает световой пучок для облучения объекта. Кроме того, в устройстве оптимальная система включает в себя решетку для приема излучаемого от объекта света через коллиматор и распределения света по длинам волн, фокусирующую линзу и линейный датчик изображения, расположенный в фокальной плоскости фокусирующей линзы, для преобразования света от решетки и фокусирования его фокусирующей линзой в электрические сигналы. Наконец, в устройстве микроконтроллер подключается к датчику и обрабатывает электрические сигналы и передает данные для обработки.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу определения характеристик жидкости. Способ включает в себя испускание света излучающей видимый свет светодиодной матрицей и создание светового пучка для облучения объекта. Способ включает получение от решетки оптимальной системы излученного света от объекта через коллиматор и распределение света по длинам волн. Способ включает в себя преобразование оптических сигналов в электрические с помощью линейного датчика изображения, расположенного в фокальной плоскости фокусирующей линзы, в оптимальной системе с помощью решетки и фокусировки фокусирующей линзой. Способ включает в себя обработку электрических сигналов микроконтроллером, подключенным к датчику и передающим данные для обработки.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения неинвазивная портативная система в основном включает в себя устройство, платформу на мобильном устройстве, имеющую модель данных, и базу данных. Устройство дополнительно содержит световое кольцо со светодиодной матрицей для излучения света и фотодиода, микроконтроллер и аналого-цифровой преобразователь (АЦП). В системе световое кольцо в устройстве пропускает свет на внутреннюю сторону безымянного пальца пользователя. Затем свет от светового кольца касается безымянного пальца и отражается под углом 90 градусов обратно к фотодиоду светового кольца. Затем фотодиод создает спектр, например, фотодиод непрерывно захватывает более сотни сигналов с минимальной задержкой 500 миллисекунд. После этого среднее значение сигналов определяется микроконтроллером устройства, а затем оно усиливается через АЦП для получения спектра сигнала. Затем этот сигнал отправляется на платформу устройством на мобильном устройстве для дальнейшей обработки, например, через Bluetooth.

Затем на платформе сигнал сравнивается с эталонным спектром базы данных, и результат сравнения вводится в модель данных. Модель данных, имеющая коэффициенты вероятности, используя существующие откалиброванные данные, генерирует значение гемоглобина, билирубина и насыщения кислородом крови пользователя из сигнала. Наконец, эти значения параметров здоровья пользователя сохраняются в облаке для будущих обращений к ним.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ работы неинвазивной портативной системы включает в себя пропускание света световым кольцом в устройстве на внутреннюю сторону безымянного пальца пользователя. Способ включает в себя отражение света под углом 90 градусов назад от безымянного пальца к фотодиоду светового кольца. Способ включает в себя создание спектра с помощью фотодиода, например, фотодиод улавливает более сотни сигналов непрерывно с минимальной задержкой 500 миллисекунд. Способ включает в себя определение среднего значения сигналов микроконтроллером устройства и последующее усиление сигналов через АЦП для получения спектра сигнала. Способ включает в себя отправку сигнала на платформу устройством на мобильном устройстве для дальнейшей обработки, например, через Bluetooth.

Способ включает в себя сравнение сигнала с эталонным спектром базы данных на платформе и последующую передачу результата сравнения в модель данных. Способ включает в себя создание значения гемоглобина, билирубина и насыщения кислородом крови пользователя из сигнала с использованием модели данных, имеющей коэффициенты вероятности, с использованием существующих откалиброванных данных. Наконец, способ включает в себя сохранение этих значений параметров здоровья пользователя в облаке для будущих обращений к ним.

Преимуществами настоящего изобретения являются:

1. Неинвазивное и бесконтактное решение для безболезненного и безинфекционного процесса.

2. Финансово доступное и удобное решение.

3. Система с поддержкой IoT.

4. Портативное и работающее от батареи устройство.

5. Простота в эксплуатации.

Для дальнейшего разъяснения преимуществ и признаков настоящего изобретения будет представлено более подробное описание изобретения со ссылкой на конкретные варианты его осуществления, которые проиллюстрированы на прилагаемых чертежах. Понятно, что эти чертежи изображают только типичные варианты осуществления изобретения и поэтому не должны рассматриваться как ограничивающие его объем. Изобретение будет описано и пояснено с дополнительными подробностями и деталями с помощью прилагаемых чертежей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут более понятными при прочтении нижеследующего подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые символы обозначают одинаковые части на всех чертежах, где:

Фиг. 1 иллюстрирует устройство для определения характеристик жидкости в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 2 иллюстрирует работу оптической системы в устройстве в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 3 иллюстрирует цифровую диаграмму электрических сигналов, получаемых на выходе устройства, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 4 иллюстрирует способ определения характеристик жидкости в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 5 иллюстрирует приводимый в качестве примера вариант осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 6 иллюстрирует этапы обработки данных для генерации и вывода в соответствии с настоящим изобретением; и

Фиг. 7 иллюстрирует автоматически сгенерированные правила, используемые в модели данных, в соответствии с настоящим изобретением.

Кроме того, специалистам в данной области техники будет понятно, что элементы на чертежах показаны для простоты и могут не обязательно быть изображены в масштабе. Например, блок-схемы иллюстрируют способ с точки зрения наиболее важных этапов, которые помогают лучше понять аспекты настоящего изобретения. Кроме того, с точки зрения конструкции устройства один или несколько компонентов устройства могут быть представлены на чертежах с помощью обычных символов, и на чертежах могут быть показаны только те конкретные детали, которые имеют отношение к пониманию вариантов осуществления настоящего изобретения, чтобы не загромождать чертежи деталями, которые будут очевидны специалистам в данной области техники при прочтении приведенного здесь описания.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В целях содействия пониманию принципов настоящего изобретения далее будет сделана ссылка на вариант осуществления, показанный на чертежах, и для его описания будет использована специальная терминология. Тем не менее, следует понимать, что при этом не предполагается никакого ограничения объема изобретения, изменения и дополнительные модификации в проиллюстрированной системе, а также дополнительные применения принципов изобретения, как проиллюстрировано здесь, рассматриваются как обычная процедура для специалиста в области техники, к которой относится изобретение.

Специалистам в данной области техники будет понятно, что предшествующее общее описание и последующее подробное описание являются пояснительными для настоящего изобретения и не предназначены для его ограничения.

Ссылка в данном описании на «аспект», «другой аспект» или аналогичный термин означает, что конкретный признак, структура или характеристика, описанные в связи с вариантом осуществления изобретения, включены, по меньшей мере, в один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, термины «в одном варианте осуществления изобретения», «в другом варианте осуществления изобретения» и подобные формулировки в этом описании могут, но не обязательно, относиться к одному и тому же варианту осуществления изобретения.

Термины «включает в себя», «включающий в себя» или любые другие их варианты предназначены для охвата неисключительного включения, так что процесс или способ, который включает в себя список этапов, не включает только эти этапы, но может включать другие этапы, не явно перечисленные или присущие такому процессу или способу. Точно так же одно или несколько устройств, или подсистем, или элементов, или конструкций, или компонентов, обозначенных термином «содержит...», не исключают, без дополнительных ограничений, существования других устройств, или других подсистем, или других элементов, или других конструкций, или других компонентов или дополнительных устройств или дополнительных подсистем или дополнительных элементов или дополнительных конструкций или дополнительных компонентов.

Если не указано иное, то все технические и научные термины, используемые в настоящем изобретении, имеют те же значения, которые обычно понимаются специалистом в области техники, к которой относится данное изобретение. Система, способы и примеры, представленные в настоящем изобретении, являются только иллюстративными и не предназначены для ограничения.

Варианты осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Настоящее изобретение относится к неинвазивной портативной системе, в основном включающей в себя устройство, платформу на мобильном устройстве, имеющую модель данных, и базу данных, как показано на фиг. 1. Устройство дополнительно содержит световое кольцо со светодиодной матрицей для излучения света, фотодиод, микроконтроллер и аналого-цифровой преобразователь (АЦП). В системе световое кольцо в устройстве пропускает свет на внутреннюю сторону безымянного пальца пользователя. Затем свет от светового кольца касается безымянного пальца и отражается под углом 90 градусов обратно к фотодиоду светового кольца. Затем фотодиод создает спектр, например, фотодиод непрерывно захватывает более сотни сигналов с минимальной задержкой 500 миллисекунд. После этого среднее значение сигналов определяется микроконтроллером устройства, а затем оно усиливается через АЦП для получения спектра сигнала. Затем этот сигнал отправляется на платформу устройством на мобильным устройстве для дальнейшей обработки, например, через Bluetooth.

На платформе сигнал затем сравнивается с эталонным спектром базы данных, и сравниваемый результат подается в модель данных. Модель данных, обладающая факторами вероятности с использованием существующих калиброванных данных, определяет характеристики крови пользователя, такие как значения гемоглобина, билирубина и насыщения кислородом крови пользователя из сигнала. Наконец, эти значения параметров здоровья пользователя сохраняются в облаке для будущих обращений к ним.

В другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу работы неинвазивной портативной системы, включающему в себя пропускание света с помощью светового кольца в устройстве на внутреннюю сторону безымянного пальца пользователя. Способ включает в себя отражение света под углом 90 градусов назад от безымянного пальца к фотодиоду светового кольца. Способ включает в себя создание спектра с помощью фотодиода, например, фотодиод улавливает более сотни сигналов непрерывно с минимальной задержкой 500 миллисекунд. Способ включает в себя определение среднего значения сигналов микроконтроллером устройства и последующее усиление сигналов через АЦП для получения спектра сигнала. Способ включает в себя отправку сигнала на платформу устройством на мобильном устройстве для дальнейшей обработки, например, через Bluetooth.

Способ включает в себя сравнение сигнала с эталонным спектром базы данных на платформе и последующую передачу результата сравнения в модель данных. Способ включает в себя определение характеристик крови пользователя, таких как значения гемоглобина, билирубина и насыщения кислородом, из сигнала с использованием модели данных, имеющей коэффициенты вероятности, с использованием существующих калиброванных данных. Наконец, способ включает в себя сохранение этих значений параметров здоровья пользователя в облаке для будущих обращений к ним.

На фиг. 1 показано устройство (100) для определения характеристик жидкости в соответствии с настоящим изобретением. В одном варианте осуществления изобретения устройство (100) включает в себя излучающую видимый свет светодиодную матрицу, оптическую систему и микроконтроллер. В устройстве (100) оптимальная система (200) включает в себя решетку (106) для приема излучаемого света от объекта через коллиматор (108) и распределения света по длинам волн. В устройстве (100) линейный датчик изображения (102), расположенный в фокальной плоскости фокусирующей линзы, для преобразования света от решетки и фокусирования его фокусирующей линзой в электрические сигналы. В устройстве (100) микроконтроллер подключен к датчику для обработки электрических сигналов и передачи данных для обработки.

На фиг. 2 показана работа оптической системы (200) в устройстве в соответствии с настоящим изобретением. В одном варианте осуществления изобретения излучающая видимый свет светодиодная матрица соответствует излучающему белый свет светодиодному кольцу, представляющему собой комбинацию из 6 светодиодов с силой света 18 мкд, расположенных под углом для создания концентрированного светового пучка, как показано. Светодиодная матрица определяется длиной волны 440-660 нм и цветовой температурой 7000 К.

В одном варианте осуществления изобретения светодиодная матрица выполнена с возможностью пропускания видимого белого света на внутреннюю сторону безымянного пальца субъекта или пользователя. Белый свет проникает через кончик пальца через эпидермис и контактирует с концентрированной периферической кровью.

В одном варианте осуществления изобретения, как показано на фиг. 2, используется решетка (106), которая представляет собой спектральный анализатор от 340 до 850 нм, на основе 288 пикселей с разрешением 15 нм. Решетка (106) выполнена с возможностью распределения отраженного от объекта света на целые спектры от 310 до 850 нм.

На фиг. 3 показана цифровая диаграмма электрических сигналов, получаемых на выходе устройства, в соответствии с настоящим изобретением. В одном варианте осуществления изобретения датчик изображения (102) преобразует свет, который был распределен по длинам волн решеткой (106) и сфокусирован фокусирующей линзой, в электрические сигналы. Затем электрические сигналы преобразуются в цифровую форму с распределенным спектром, как показано на фиг. 3.

В одном варианте осуществления изобретения устройство (100) включает в себя удаленное приложение, которое собирает цифровые сигналы от микроконтроллера и обрабатывает сигналы с помощью технологии обработки сигналов.

В одном варианте осуществления изобретения устройство (100) включает в себя удаленный сервер, обученный на наборах данных, для сбора обработанного сигнала и прогнозирования значения для жидкости для одного или нескольких определяемых параметров, выбранных из гемоглобина, билирубина, насыщения кислородом, креатинина и случайного уровня глюкозы в крови.

На фиг. 4 показан способ (400) определения характеристик жидкости в соответствии с настоящим изобретением. На этапе (402) способ (400) включает в себя испускание света излучающей видимый свет светодиодной матрицей и создание светового пучка для облучения объекта. На этапе (404) способ (400) включает в себя получение от решетки оптимальной системы излучаемого света от объекта через коллиматор и распределение света по длинам волн. На этапе (406) способ (400) включает в себя преобразование оптических сигналов в электрические с помощью линейного датчика изображения, расположенного в фокальной плоскости фокусирующей линзы в оптимальной системе с помощью решетки, и фокусировку с помощью фокусирующей линзы. На этапе (408) способ (400) включает в себя обработку электрических сигналов микроконтроллером, подключенным к датчику, и передачу данных для обработки.

В одном варианте осуществления изобретения способ включает в себя пропускание видимого белого света от светодиодной матрицы на внутреннюю сторону безымянного пальца субъекта и проникновение его через кончик пальца, прохождение через эпидермис и контакт с концентрированной периферической кровью. Светодиодная матрица имеет длину волны 440-660 нм и цветовую температуру 7000 К. Светодиодная матрица соответствует белому светодиодному кольцу, состоящему из 6 светодиодов с силой света 18 мкд, расположенных под углом для создания концентрированного светового пучка.

В одном варианте осуществления изобретения используемая в способе решетка представляет собой спектральный анализатор от 340 до 850 нм, на основе 288 пикселей с разрешением 15 нм. В способе решетка настроена на распределение отраженного от объекта света на целые спектры от 310 до 850 нм.

В одном варианте осуществления изобретения способ включает в себя сбор с помощью удаленного приложения цифровых сигналов от микроконтроллера и обработку цифровых сигналов с помощью технологии обработки сигналов. В одном варианте осуществления изобретения способ включает в себя сбор обработанного сигнала удаленным сервером, обученным на наборах данных, и прогнозирование значения для жидкости для одного или нескольких определяемых параметров, выбранных из гемоглобина, билирубина, насыщения кислородом, креатинина и случайного уровня глюкозы в крови.

На фиг. 5 показан приведенный в качестве примера вариант устройства в соответствии с настоящим изобретением. Устройство показано в виде устройства (500), которое включает в себя источник света (502), углубление для пальца (504), колпачок (506) и переключатель (508).

В устройстве пользователь должен держать безымянный палец в углублении для пальца (504), которое закрыто колпачком (506). При нажатии переключателя (508) источники света (502) пропускают видимый белый свет на внутреннюю сторону безымянного пальца левой руки пользователя. Безымянный палец является самым тонким пальцем и выбирается для медицинской диагностики in vitro. Затем свет проникает через кончик пальца, проходит через эпидермис и контактирует с концентрированной периферической кровью. Затем свет отражается и преобразуется в электрический сигнал, который отправляется на обработку. Сигнал обрабатывается удаленным сервером, обученным на наборах данных и прогнозирующим значения для жидкости для одного или нескольких определяемых параметров, выбранных из гемоглобина, билирубина, насыщения кислородом, креатинина и случайного уровня глюкозы в крови.

Клинические испытания с участием около 12 000 человек доказывают, что в зависимости от концентрации различных биомаркеров характер выходного сигнала датчиков изображения варьируется в зависимости от их фактических значений. После получения обучающих наборов данных, имеющих выходные сигналы 12 000 субъектов по сравнению с фактическими значениями параметров крови (например, гемоглобин, билирубин, насыщение кислородом, креатинин и случайный уровень глюкозы в крови), были показаны изменения биомаркеров и сигнала для классификации и расчета фактических значений параметров крови на основе справочных наборов обучающих данных.

На фиг. 6 показаны этапы обработки данных для генерации и вывода в соответствии с настоящим изобретением. Все данные сначала проверяются на достоверность путем проверки нескольких условий. Обучающие данные предварительно обрабатываются путем удаления всех ошибочных значений, нормализуются между максимумами и минимумами, а шум удаляется с использованием скользящих средних. Данные тестирования также предварительно обрабатываются, как и обучающие данные. Эта обработка выполняется, чтобы гарантировать, что модель данных не выводит ошибочные значения различных параметров, а выходные параметры должны находиться в допустимом диапазоне. Затем эта модель данных используется в удаленном приложении и на облачном сервере для работы с данными в реальном времени. Данные в реальном времени также проходят те же этапы проверки и предварительной обработки, что и обучающие данные и данные тестирования, чтобы свести к минимуму ошибки. Кроме того, выполняется усреднение нескольких наборов данных для дальнейшей очистки данных. Затем данные обрабатываются облачной моделью данных, если в телефоне есть подключение к сети Интернет, в противном случае данные обрабатываются в приложении для Android.

Кроме того, модель данных для этого устройства основана на автоматически сгенерированной серии правил «если-то», которые изменяют значения нескольких переменных вычисления, как показано на фиг. 7. Результат вычисления дает различные параметры устройства, такие как гемоглобин, билирубин и т.д. В приводимом в качестве примера варианте осуществления изобретения несколько наборов правил «если-то», все из которых сосредоточены на разных частях одних и тех же данных, генерируются путем моделирования обучающих данных и проверки того, какой набор правил дает наиболее точные результаты в данных тестирования. Затем модель данных настраивается, чтобы сосредоточиться на критической части данных и областях, где точность наиболее важна. Модель данных дополнительно оптимизируется для минимизации смещения, дисперсии и шума в результатах расчета.

Несмотря на то, что для описания настоящего изобретения использовались определенная терминология, любые ограничения, возникающие, в связи с этим, не предусмотрены. Специалисту в данной области техники будет очевидно, что в способ могут быть внесены различные рабочие модификации для реализации идеи настоящего изобретения, как описано здесь. Чертежи и предшествующее описание дают примеры вариантов осуществления изобретения. Специалистам в данной области техники будет понятно, что один или несколько из описанных элементов вполне могут быть объединены в один функциональный элемент. В качестве альтернативы некоторые элементы могут быть разделены на несколько функциональных элементов. Элементы из одного варианта осуществления изобретения могут быть добавлены в другой вариант осуществления изобретения.

Похожие патенты RU2825191C1

название год авторы номер документа
Аналитическая система и способ для определения параметров гемоглобина в цельной крови 2016
  • Кэфферти Майкл
  • Сайонек Скотт П.
RU2730366C2
УСТРОЙСТВО НЕИНВАЗИВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ КРОВИ (ВАРИАНТЫ) 2008
  • Сюй Чжи
RU2478197C2
НЕИНВАЗИВНЫЙ ДЕТЕКТОР БИОЖИДКОСТЕЙ И ПОРТАТИВНАЯ СЕНСОРНАЯ ПРИЕМОПЕРЕДАЮЩАЯ СИСТЕМА 2016
  • Ачария Сумиадипта
RU2712078C2
ОПТИЧЕСКОЕ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕИНВАЗИВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ 2010
  • Сюй Чжи
RU2595488C2
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И МОНИТОРИНГА КОМПОНЕНТОВ ИЛИ СВОЙСТВ ИЗМЕРЯЕМОЙ СРЕДЫ, В ЧАСТНОСТИ ЗНАЧЕНИЙ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КРОВИ 2011
  • Кулькке Аксель
RU2562886C2
ПОРТАТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХРОМОФОРОВ В КОЖЕ И СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ УСТРОЙСТВА 2014
  • Виленский Максим Алексеевич
RU2601678C2
Устройство идентификации вен ладони пользователя 2021
  • Дремин Александр Владимирович
RU2772040C1
АТРАВМАТИЧНЫЙ АНАЛИЗАТОР КРОВИ 1996
  • Исихара Кен
  • Асано Каору
  • Коути Ясухиро
  • Кусузава Хидео
RU2177721C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ КОМПОНЕНТ КРОВИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2007
  • Головков Олег Леонидович
  • Иванищев Константин Васильевич
RU2344752C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕРЧАТКИ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ (ВАРИАНТЫ) 2017
  • Камоцкий Андрей Сергеевич
RU2670649C9

Иллюстрации к изобретению RU 2 825 191 C1

Реферат патента 2024 года УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЖИДКОСТИ

Группа изобретений относится к устройству и способу для определения характеристик жидкости. Устройство включает в себя излучающую видимый свет светодиодную матрицу, оптическую систему и микроконтроллер. В устройстве излучающая видимый свет светодиодная матрица испускает свет и создает световой пучок для облучения объекта. Кроме того, в устройстве оптимальная система включает в себя решетку для приема излучаемого от объекта света через коллиматор и распределения света по длинам волн, фокусирующую линзу и линейный датчик изображения, расположенный в фокальной плоскости фокусирующей линзы, для преобразования света от решетки и фокусирования его фокусирующей линзой в электрические сигналы. При этом микроконтроллер подключается к датчику и обрабатывает электрические сигналы и передает данные для обработки. Технический результат – улучшение конструкции для неинвазивного определения характеристик жидкости. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула изобретения RU 2 825 191 C1

1. Устройство (100) для определения характеристик жидкости, включающее в себя:

излучающую видимый свет светодиодную матрицу для испускания света и создания светового пучка для облучения объекта, где светодиодная матрица соответствует излучающему белый свет светодиодному кольцу и где в светодиодной матрице находится комбинация из 6 светодиодов с силой света 18 мкд, расположенных под углом для создания концентрированного светового пучка;

оптимальную систему, включающую в себя:

решетку (106) для приема излучаемого света от объекта под углом 90 градусов через коллиматор (108) и распределения света по длинам волн, где решетка (106) представляет собой спектральный анализатор;

фокусирующую линзу (104);

линейный датчик (102) изображения, расположенный в фокальной плоскости фокусирующей линзы для преобразования в электрические сигналы света от решетки и фокусирования его фокусирующей линзой;

микроконтроллер (102), подключенный к датчику для обработки электрических сигналов и передачи электрических сигналов.

2. Устройство по п. 1, где светодиодная матрица имеет длину волны 440-660 нм и цветовую температуру 7000 К.

3. Устройство по п. 1, где спектральный анализатор имеет длину волны от 340 до 850 нм на основе 288 пикселей с разрешением 15 нм и сконфигурирован для распределения отраженного от объекта света на полные спектры от 310 до 850 нм.

4. Устройство по п. 1, дополнительно включающее в себя удаленное приложение, которое собирает цифровые сигналы от микроконтроллера и обрабатывает сигналы с помощью технологии обработки сигналов.

5. Устройство по п. 4, дополнительно содержащее удаленный сервер, обученный на наборах данных сбору обработанного сигнала и прогнозированию значения для жидкости в отношении одного или нескольких, выбранных из гемоглобина, билирубина, насыщения кислородом, креатинина и случайного уровня глюкозы в крови.

6. Устройство по п. 1, где светодиодная матрица выполнена с возможностью пропускания видимого белого света на внутреннюю сторону безымянного пальца субъекта и проникновения его через кончик пальца путем прохождения через эпидермис и контакта с концентрированной периферической кровью.

7. Способ (400) определения характеристик жидкости, включающий в себя:

испускание (402) света излучающей видимый свет светодиодной матрицей и создание светового пучка для облучения объекта, где светодиодная матрица соответствует излучающему белый свет светодиодному кольцу и где в светодиодной матрице находится комбинация из 6 светодиодов с силой света 18 мкд, расположенных под углом для создания концентрированного светового пучка;

прием (404) от решетки (106) оптимальной системы излученного света от объекта через коллиматор (108) и распределение света по длинам волн, где решетка (106) представляет собой спектральный анализатор;

преобразование (406) света в электрические сигналы линейным датчиком (102) изображения, расположенным в фокальной плоскости фокусирующей линзы в оптимальной системе, с помощью решетки и фокусировки фокусирующей линзой;

обработку (408) электрических сигналов микроконтроллером (102), подключенным к датчику, и передачу электрических сигналов.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что светодиодная матрица имеет длину волны 440-660 нм и цветовую температуру 7000 К.

9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что спектральный анализатор имеет длину волны от 340 до 850 нм на основе 288 пикселей с разрешением 15 нм и сконфигурирован для распределения отраженного от объекта света на полные спектры от 310 до 850 нм.

10. Способ по п. 7, дополнительно включающий в себя:

сбор с помощью удаленного приложения цифровых сигналов от микроконтроллера и обработку цифровых сигналов с помощью технологии обработки сигналов.

11. Способ по п. 10, дополнительно включающий в себя:

сбор обработанного сигнала удаленным сервером, обученным на наборах данных, и прогнозирование значения для жидкости в отношении одного или нескольких, выбранных из гемоглобина, билирубина, насыщения кислородом, креатинина и случайного уровня глюкозы в крови.

12. Способ по п. 7, дополнительно включающий в себя:

пропускание видимого белого света светодиодной матрицей на внутреннюю сторону безымянного пальца субъекта и проникновение его через кончик пальца путем прохождения через эпидермис и контакта с концентрированной периферической кровью.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2024 года RU2825191C1

US 9185200 B2, 10.11.2015
CN 103383074 B, 24.10.2017
Брошюра "Hamamatsu" "Mini-spectrometers", октябрь 2018, найдено в сети Интернет URL:https://hamamatsu.su/media/index/?type=catalog&id=111 (см
Способ поверхностной цементации железа и стали 1928
  • Дурниенко А.Ф.
SU12880A1
Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков 1922
  • Асафов Н.И.
SU6A1
US 6615064 B1, 02.09.2003.

RU 2 825 191 C1

Авторы

Махапатра, Партха Пратим Дас

Шарма, Сандип

Даты

2024-08-21Публикация

2021-04-05Подача