CN111297345B - 一种用于多功能生理参数检测仪器的校准装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于多功能生理参数检测仪器的校准装置和方法，包括密封壳体，密封壳体内固定有任意空间行走路径控制器，任意空间行走路径控制器上设有功能性模块，密封壳体上对应所述功能性模块的部位设有开孔，开孔处的固定槽中装有组织仿体。该校准装置外形为圆柱状，装于手腕状模具、胸腔状模具或头状模具中，构成手腕状校准装置、胸腔状校准装置或头状校准装置等。能够模拟电磁波在不同类型组织中的传播过程，可辅助一些生理参数检测仪器的开发与校准，构成简单，性能稳定，且方便与不同的模块进行组装，用于校准不同的光学检测设备，帮助提升开发效率和性能。

Description

一种用于多功能生理参数检测仪器的校准装置和方法

技术领域

本发明涉及一种医疗影像标准设备及方法，尤其涉及一种用于多功能生理参数检测仪器的校准装置和方法。

背景技术

人体中的葡萄糖、血红蛋白、脂肪，黑色素，胆红素等物质对不同频率的电磁波均不同的吸收效应。

基于电磁波的检测实现原理如下：电磁波经入射到组织、经过包括血管、脂肪等组织的吸收、散射后被传感器捕获。基于得到的电磁波谱可用来检测一些生理病理参数，比如心率，血氧饱和度，血糖，血脂等。

比如，基于近红外和可见光波段电磁波的心率、血氧饱和度测试仪器：获取的波谱信息可分为非脉动成份(主要由组织、骨骼等成分的吸收导致)和脉动成份(主要由动脉血中血红蛋白的吸收导致)，通过对非脉动信号和脉动信号。另外血红蛋白的不同血氧饱和度的成分对光的吸收峰是存在明显区别。依据特定算法对获取的光谱进行处理，可实现动态心率，血氧饱和度的监测。

再比如，基于超声波波段电磁波的胃肠蠕动、婴儿心率测试仪器：根据超声波的多普勒效应，基于反射的波普可反推出体内目标组织的动态效应，实现婴儿心率、肠道蠕动的检测。

通过类似的方法，以不同频率的电磁波为基础，配合传导设备和传感器，可实现对组织血糖、血脂，陈代谢速率等重要的生理参数的监测。

由于人体之间的差异，为了辅助基于电磁波的生理参数(比如心率，血氧，血糖和血脂)无损检测仪器的开发与，需要一个能够稳定模拟组织不同成分吸收、散射过程的标准装置来帮助这些仪器的性能标定与校准。

常用的方法使用功能性材料，比如黑色素、脂质体、葡萄糖、血液等，制备一个组织仿体，其中仿体主体具有与组织相同的光学参数，在包埋的管道(根据功能要求选择)的配合下可替代组织用于生理病理参数检测仪器的开发与标定

但是，这种装置大部分只具有单一功能，并且制备过程复杂，装配、调试费时费力。比如，部分仿体是液体的、部分用于心率标定的仿体需要新鲜血液的配合，这些都导致校准装置的稳定性和便携性都比较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于多功能生理参数检测仪器的校准装置和方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的用于多功能生理参数检测仪器的校准装置，包括密封壳体，所述密封壳体内固定有任意空间行走路径控制器，所述任意空间行走路径控制器上设有功能性模块，所述密封壳体上对应所述功能性模块的部位设有开孔，所述开孔处的固定槽中装有组织仿体。

本发明的上述的用于多功能生理参数检测仪器的校准装置实现校准的方法，包括以下任一项或多项：

方法一、所述手腕状校准装置用于心率诊断器功能校准的方法，包括步骤：

根据需要模拟的心率，完成功能性模块的设计和制备，所述功能性模块的制备包括以血红蛋白微胶囊为主体材料混合光通透性高分子树脂浇注；

按照需要模拟的心率参数，完成以任意空间行走路径控制器控制器参数的设置；

完成便携式校准模块与手腕状外壳装配，放置心率检测仪器于装置上仿体部分中间区域，并开启空间行走路径控制器控制器驱动；

空间行走路径控制器控制器带动功能性模块做周期性运动，导致传感器下方血红蛋白颗粒的面积周期性改变；

进而传感器测得的光谱产生周期性变化，并根据测得的光谱计算出心率参数；

根据计算结果完成任意空间行走路径控制器控制器参数与功能性模块材料比例的校准；

方法二、所述胸腔状校准装置用于临床血糖检测仪器功能校准的装置，包括步骤：

根据需要模拟的血糖参数，完成功能性模块的设计和制备，所述功能性模块的制备包括以葡萄糖和颜料主体材料混合光通透性高分子树脂浇注；

由于血糖参数不具备周期性波动的性质，功能性模块不需要运动，设置任意空间行走路径控制器控制器参数，使其校准时处于对应的空间位置；

完成便携式校准模块与胸腔状外壳装配，放置血氧检测仪器于装置上仿体部分中间区域，并开启空间行走路径控制器控制器驱动；

空间行走路径控制器控制器带动功能性模块到传感器下方，并保持；

根据测得的光谱计算出血氧参数，并根据计算结果完成任意空间行走路径控制器控制器参数与功能性模块材料比例的校准；

方法三：所述胸腔状校准装置用于超声波心率检测仪器功能校准的方法，包括步骤：

根据需要模拟的心率参数，完成针对超声波回弹特性的功能性模块的设计和制备；

由于基于超声波的心率检测基心脏的周期性搏动导致的多普勒效应，根据需要模拟的心率参数，设置任意空间行走路径控制器控制器参数，使其校准时进行周期性运动；

完成便携式校准模块与胸腔状外壳装配，放置超声波心率检测仪器于装置上仿体部分中间区域，并开启空间行走路径控制器控制器驱动；

空间行走路径控制器控制器带动功能性模块做周期性运动，导致传感器与功能模块的距离做周期性改变；

进而传感器测得的超声谱，并以此为根据计算出心率参数；

根据计算结果完成任意空间行走路径控制器控制器参数与功能性模块材料比例的校准。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的用于多功能生理参数检测仪器的校准装置和方法，构成简单，性能稳定，且方便与不同的模块进行组装，用于校准不同的光学检测设备，帮助提升开发效率和性能。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于多功能生理参数检测仪器的校准装置的分解结构示意图；

图2为本发明实施例提供的用于多功能生理参数检测仪器的校准装置的工作流程图

图3为本发明实施例的手腕状校准装置示意图；

图4为本发明实施例的胸腔状校准装置示意图。

图中：

1、密封壳，2、固定板，3、功能性模块，4、组织仿体，5、连接杆，6、任意空间行走路径控制器，7、万向节，8、导杆，9、固定支架，10、导杆固定槽，11、固定壳，12、手腕模具，13、胸腔模具，14、固定装置，15、校准装置。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的用于多功能生理参数检测仪器的校准装置和方法，其较佳的具体实施方式是：

本发明的用于多功能生理参数检测仪器的校准装置，包括密封壳体，所述密封壳体内固定有任意空间行走路径控制器，所述任意空间行走路径控制器上设有功能性模块，所述密封壳体上对应所述功能性模块的部位设有开孔，所述开孔处的固定槽中装有组织仿体。

所述任意空间行走路径控制器包括上下两个环形的固定支架，上下两个固定支架之间通过至少三根导杆连接在一起，每根导杆上分别设有滑块，所述功能性模块固定在固定板上，所述滑块与固定板之间通过连接杆及万向节连接；

所述导杆固定在所述密封壳体内壁的导杆固定槽中，所述固定板设有驱动源。

所述组织仿体由具有光通透性、电磁波吸收和散射特性的高分子材料浇铸制备。

所述功能模块由具有稳定电磁波吸收和散射特性的材料制备。

所述功能模块的制备材料包括以下任一种或多种：血红蛋白胶囊、葡萄糖、脂质体、生色团、颜料。

所述密封壳体包括扣在一起的固定壳和密封壳。

所述驱动源包括以下任意一种：电机、气缸、液压缸、电磁装置。

该校准装置外形为圆柱状，装于手腕状模具、胸腔状模具或头状模具中，构成手腕状校准装置、胸腔状校准装置或头状校准装置。

本发明的上述的用于多功能生理参数检测仪器的校准装置实现校准的方法，包括以下任一项或多项：

方法一、所述手腕状校准装置用于心率诊断器功能校准的方法，包括步骤：

根据需要模拟的心率，完成功能性模块的设计和制备，所述功能性模块的制备包括以血红蛋白微胶囊为主体材料混合光通透性高分子树脂浇注；

按照需要模拟的心率参数，完成以任意空间行走路径控制器控制器参数的设置；

完成便携式校准模块与手腕状外壳装配，放置心率检测仪器于装置上仿体部分中间区域，并开启空间行走路径控制器控制器驱动；

空间行走路径控制器控制器带动功能性模块做周期性运动，导致传感器下方血红蛋白颗粒的面积周期性改变；

进而传感器测得的光谱产生周期性变化，并根据测得的光谱计算出心率参数；

根据计算结果完成任意空间行走路径控制器控制器参数与功能性模块材料比例的校准；

方法二、所述胸腔状校准装置用于临床血糖检测仪器功能校准的装置，包括步骤：

根据需要模拟的血糖参数，完成功能性模块的设计和制备，所述功能性模块的制备包括以葡萄糖和颜料主体材料混合光通透性高分子树脂浇注；

由于血糖参数不具备周期性波动的性质，功能性模块不需要运动，设置任意空间行走路径控制器控制器参数，使其校准时处于对应的空间位置；

完成便携式校准模块与胸腔状外壳装配，放置血氧检测仪器于装置上仿体部分中间区域，并开启空间行走路径控制器控制器驱动；

空间行走路径控制器控制器带动功能性模块到传感器下方，并保持；

根据测得的光谱计算出血氧参数，并根据计算结果完成任意空间行走路径控制器控制器参数与功能性模块材料比例的校准；

方法三：所述胸腔状校准装置用于超声波心率检测仪器功能校准的方法，包括步骤：

根据需要模拟的心率参数，完成针对超声波回弹特性的功能性模块的设计和制备；

由于基于超声波的心率检测基心脏的周期性搏动导致的多普勒效应，根据需要模拟的心率参数，设置任意空间行走路径控制器控制器参数，使其校准时进行周期性运动；

完成便携式校准模块与胸腔状外壳装配，放置超声波心率检测仪器于装置上仿体部分中间区域，并开启空间行走路径控制器控制器驱动；

空间行走路径控制器控制器带动功能性模块做周期性运动，导致传感器与功能模块的距离做周期性改变；

进而传感器测得的超声谱，并以此为根据计算出心率参数；

根据计算结果完成任意空间行走路径控制器控制器参数与功能性模块材料比例的校准。

本发明的用于多功能生理参数检测仪器的校准装置和方法，能够模拟电磁波在不同类型组织中的传播过程，可辅助一些生理参数检测仪器的开发与校准。本发明不涉及液体，构成简单，性能稳定，且方便与不同的模块进行组装，用于校准不同的光学检测设备，帮助提升开发效率和性能。

本发明的用于心率、血氧、血脂、血糖、胃肠蠕动等生理参数检测仪器校准的多功能装置，整体结构如图1所示：

主要部件包括：固定壳，密封壳，功能性模块，组织仿体，和任意空间行走路径控制器，其中任意空间行走路径控制器由固定支架，滑块，导杆，万向节以及固定板组成。

任意空间行走路径控制器由固定支架以导杆，连接杆和万向节为工具，以电机，气缸，液压缸、电磁等任意动力发生装置为驱动源，控制载有功能性模块的固定板按照控制方案完成任意周期性或非周期性空间路径的行走。

组织仿体是由具有光通透性的高分子材料混合吸收、散射材料浇铸制备，具有与组织类似的光学参数。仿体的尺寸可根据仪器中光学模块面积进行灵活的调整，通过外壳上的固定槽稳定的装配到一体化设备上。

功能模块由具有稳定电磁波吸收、散射特性的材料制备，比如血红蛋白胶囊，不同浓度的葡萄糖，脂质体，生色团，颜料等。

对于需要模拟的非动态特性，保持空间行走路径控制器中的平台静止；对于需要模拟的动态特性，空间行走路径控制器驱动平台带动功能性模块做周期性变化，变化规律与需要模拟的动态生理参数改变规律相同。

以固定壳和密封壳中的导杆固定槽为定位装置，完成任意空间行走路径控制器模块，功能性模块和组织仿体的装配，获得最终的多功能检测仪器校准装置。

这种装置尺寸小，便携性高，可迅速组装到手腕状、胸腔，头状模具中，用于不同仪器的检测与校准。

本发明的优点和积极效果：

该装置组成全部为固态，组成简单，可容易的实现批量生产，操作方便，以便携，便于推广。

多功能检测仪器校准装置外形为圆柱状，可以方便调节方向，满足不同检测仪器的要求。

在任意空间路径行走控制器的帮助下，该装置可对组织多种静态和动态生理参数的模拟，性能稳定且可重复性高。

该装置可针对不同类型的组织制作具有不同光学参数的仿体，使其适用范围更广。

具体实施例：

通过以下实施例可对本发明进行进一步的描述，然而本发明的范围并不限于下述实施例。从事本专业的人员能够理解在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种变化和修饰。

实施例一、手腕状校准装置：

与手腕状外壳组成用于心率诊断器功能校准的装置，如图3所示，工艺流程如图2所示，用文字具体表述如下：

根据需要模拟的心率，完成功能性模块的设计和制备，比如以血红蛋白微胶囊为主体材料，混合光通透性高分子树脂浇注。

按照需要模拟的心率参数，完成以任意空间行走路径控制器控制器参数的设置。

完成便携式校准模块与手腕状外壳装配，放置心率检测仪器于装置上仿体部分中间区域，并开启空间行走路径控制器控制器驱动。

空间行走路径控制器控制器带动功能性模块做周期性运动，导致传感器下方血红蛋白颗粒的面积周期性改变。

进而传感器测得的光谱产生周期性变化，并根据测得的光谱计算出心率参数；

根据计算结果完成任意空间行走路径控制器控制器参数与功能性模块材料比例的校准。

用于帮助心率检测仪器的开发。

实施例二、与胸腔状外壳组成用于临床血糖检测仪器功能校准的装置：

如图4所示，用文字具体表述如下：

根据需要模拟的血糖参数，完成功能性模块的设计和制备，比如以葡萄糖和颜料主体材料，混合光通透性高分子树脂浇注。

由于血糖参数不具备周期性波动的性质，功能性模块不需要运动，设置任意空间行走路径控制器控制器参数，使其校准时处于对应的空间位置。

完成便携式校准模块与胸腔状外壳装配，放置血氧检测仪器于装置上仿体部分中间区域，并开启空间行走路径控制器控制器驱动。

空间行走路径控制器控制器带动功能性模块到传感器下方，并保持。

根据测得的光谱计算出血氧参数，并根据计算结果完成任意空间行走路径控制器控制器参数与功能性模块材料比例的校准。

用于帮助血糖检测仪器的开发。

实施例三、与胸腔状外壳组成用于超声波心率检测仪器功能校准的装置：

如图4所示，用文字具体表述如下：

根据需要模拟的心率参数，完成针对超声波回弹特性的功能性模块的设计和制备。

由于基于超声波的心率检测基心脏的周期性搏动导致的多普勒效应，根据需要模拟的心率参数，设置任意空间行走路径控制器控制器参数，使其校准时进行周期性运动。

完成便携式校准模块与胸腔状外壳装配，放置超声波心率检测仪器于装置上仿体部分中间区域，并开启空间行走路径控制器控制器驱动。

空间行走路径控制器控制器带动功能性模块做周期性运动，导致传感器与功能模块的距离做周期性改变。

进而传感器测得的超声谱，并以此为根据计算出心率参数；

根据计算结果完成任意空间行走路径控制器控制器参数与功能性模块材料比例的校准。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种用于多功能生理参数检测仪器的校准方法，通过用于多功能生理参数检测仪器的校准装置实现，其特征在于：

所述用于多功能生理参数检测仪器的校准装置包括密封壳体，所述密封壳体内固定有任意空间行走路径控制器，所述任意空间行走路径控制器上设有功能性模块，所述密封壳体上对应所述功能性模块的部位设有开孔，所述开孔处的固定槽中装有组织仿体；

所述任意空间行走路径控制器包括上下两个环形的固定支架，上下两个固定支架之间通过至少三根导杆连接在一起，每根导杆上分别设有滑块，所述功能性模块固定在固定板上，所述滑块与固定板之间通过连接杆及万向节连接；

所述导杆固定在所述密封壳体内壁的导杆固定槽中，所述固定板设有驱动源；

该校准装置外形为圆柱状，装于手腕状模具、胸腔状模具或头状模具中，构成手腕状校准装置、胸腔状校准装置或头状校准装置；

包括以下任一项或多项方法：

方法一、所述手腕状校准装置用于心率诊断器功能校准的方法，包括步骤：

根据需要模拟的心率，完成功能性模块的设计和制备，所述功能性模块的制备包括以血红蛋白微胶囊为主体材料混合光通透性高分子树脂浇注；

按照需要模拟的心率参数，完成以任意空间行走路径控制器参数的设置；

完成便携式校准模块与手腕状外壳装配，放置心率检测仪器于装置上仿体部分中间区域，并开启任意空间行走路径控制器驱动；

任意空间行走路径控制器带动功能性模块做周期性运动，导致传感器下方血红蛋白颗粒的面积周期性改变；

进而传感器测得的光谱产生周期性变化，并根据测得的光谱计算出心率参数；

根据计算结果完成任意空间行走路径控制器参数与功能性模块材料比例的校准；

方法二、所述胸腔状校准装置用于临床血糖检测仪器功能校准的方法，包括步骤：

根据需要模拟的血糖参数，完成功能性模块的设计和制备，所述功能性模块的制备包括以葡萄糖和颜料主体材料混合光通透性高分子树脂浇注；

由于血糖参数不具备周期性波动的性质，功能性模块不需要运动，设置任意空间行走路径控制器参数，使其校准时处于对应的空间位置；

完成便携式校准模块与胸腔状外壳装配，放置血氧检测仪器于装置上仿体部分中间区域，并开启任意空间行走路径控制器驱动；

任意空间行走路径控制器带动功能性模块到传感器下方，并保持；

根据测得的光谱计算出血氧参数，并根据计算结果完成任意空间行走路径控制器参数与功能性模块材料比例的校准；

方法三：所述胸腔状校准装置用于超声波心率检测仪器功能校准的方法，包括步骤：

根据需要模拟的心率参数，完成针对超声波回弹特性的功能性模块的设计和制备；

由于基于超声波的心率检测基心脏的周期性搏动导致的多普勒效应，根据需要模拟的心率参数，设置任意空间行走路径控制器参数，使其校准时进行周期性运动；

完成便携式校准模块与胸腔状外壳装配，放置超声波心率检测仪器于装置上仿体部分中间区域，并开启任意空间行走路径控制器驱动；

任意空间行走路径控制器带动功能性模块做周期性运动，导致传感器与功能性模块的距离做周期性改变；

进而传感器测得的超声谱，并以此为根据计算出心率参数；

根据计算结果完成任意空间行走路径控制器参数与功能性模块材料比例的校准。

2.根据权利要求1所述的用于多功能生理参数检测仪器的校准方法，其特征在于，所述组织仿体由具有光通透性、电磁波吸收和散射特性的高分子材料浇铸制备。

3.根据权利要求2所述的用于多功能生理参数检测仪器的校准方法，其特征在于，所述功能性模块由具有稳定电磁波吸收和散射特性的材料制备。

4.根据权利要求3所述的用于多功能生理参数检测仪器的校准方法，其特征在于，所述功能性模块的制备材料包括以下任一种或多种：血红蛋白胶囊、葡萄糖、脂质体、生色团、颜料。

5.根据权利要求4所述的用于多功能生理参数检测仪器的校准方法，其特征在于，所述密封壳体包括扣在一起的固定壳和密封壳。

6.根据权利要求5所述的用于多功能生理参数检测仪器的校准方法，其特征在于，所述驱动源包括以下任意一种：电机、气缸、液压缸、电磁装置。