本发明专利技术公开了一种基于智能手机的无创光谱检测装置及应用，其装置包括盒体、卡槽、限位开关、滚珠丝杠、步进电机、色块标定板、手机槽、手机彩色摄像头孔、手机单色摄像头孔、手机光源孔、光谱分光单元、白光光源、主控板、无线模块、电源模块、物镜、第一会聚镜、狭缝、准直镜、色散单元、第二会聚镜、第三会聚镜、手机镜头、手机黑白相机、智能手机、样本托盘、导轨、取样软条、留样试纸条、二维码、原始留样区、化学留样区、指示灯、电源接口、液晶显示屏及电源开关。该装置可以使用智能手机同时测量唾液光谱和显色图像数据反演血糖浓度，是一种无创的血糖检测装置。
【技术实现步骤摘要】
基于智能手机的无创光谱检测装置及应用
本专利技术涉及一种无创光谱检测装置，特别是一种以唾液为检测目标、以试纸条和智能手机为检测工具的无创血糖检测装置。
技术介绍
近年来，随着人口老龄化及生活水平的提高，糖尿病发病呈逐渐增长的趋势且趋于年轻化。糖尿病是一种内分泌代谢疾病，主要表现为慢性高血糖，并伴有因胰岛素分泌缺陷或作用缺陷引起的碳水化合物、脂肪和蛋白质代谢紊乱。糖尿病已经成为继肿瘤、心脑血管疾病之后威胁人类健康的第三大杀手，因此血糖检测就越来越受到人们的重视。为了检测病情，糖尿病患者通常需进行一定频度的血糖含量的检测。现有的血糖检测手段多是以指尖血血糖试纸条法为主，这种方法每次检测都需要取出血样，不但存在扎针取血给患者带来精神和肉体的痛苦,而且还会给患者带来感染危险。因此，如何快速且无创地检测血糖对于糖尿病患者具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有血糖检测存在的不足而提供的一种基于智能手机的无创便捷的血糖光谱检测装置。相关研究表明，血糖浓度与唾液中淀粉酶浓度具有一定的线性关系，所以通过测量人体口腔中唾液淀粉酶的浓度可以间接地计算出血糖浓度。该检测装置以唾液为检测对象，避免了取血样的有创性；使用智能手机为主要的检测分析工具，实现了检测的便捷性；使用试剂条和检测盒搭建检测环境，提高了检测的自动化；使用智能手机的双摄像头分别对唾液进行彩色和光谱检测并使用数据拟合方法实现血糖数据的反演，提高了检测的精度。这种新型的无创血糖检测装置适合各类人群使用，操作简单，自动化程度高，可以有效地帮助使用者实现血糖的准确检测，给人们带来很多的方便和使用的安全。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于智能手机的无创光谱检测装置，该装置为一盒体，所述盒体侧面开有卡槽，卡槽开口底端设有限位开关，卡槽一侧底端设有滚珠丝杠、另一侧中央位置设有色块标定板；盒体侧面安装有液晶显示屏、指示灯和电源接口；盒体底部安装有主控板、无线模块和电源模块；盒体顶部正对色块标定板一侧安装有白光光源；盒体顶部开有手机槽，手机槽底部开有手机彩色摄像头孔、手机单色摄像头孔和手机光源孔，手机单色摄像头孔下端固定有光谱分光单元；主控板的控制输出端分别连接步进电机的控制输入端、白光光源的控制输入端、指示灯的控制输入端、液晶显示屏控制输入端、无线模块控制输入端；电源开关的输出端连接主控板的控制输入端；电源模块的电源输出端分别连接到步进电机的电源输入端、白光光源电源输入端、主控板电源输入端、液晶显示屏电源输入端、无线模块电源输入端；电源接口连接到电源模块电源输入端；所述光谱分光单元内包括物镜、第一会聚镜、狭缝、准直镜、色散单元、第二会聚镜及第三会聚镜，依次呈光路连接，分光结果经手机镜头到达智能手机的手机黑白相机上；所述样本托盘一侧设有导轨，一端设有取样软条，方便取出样本。样本托盘放入卡槽并且其导轨与滚珠丝杠耦合；样本托盘内置有留样试纸条，留样试纸条上印有二维码、设有原始留样区及化学留样区。所述步进电机推进样本托盘平动。本专利技术检测装置利用智能手机的手机黑白相机作为探测器与光谱分光单元进行光路耦合，实现原始留样区中样本的光谱数据测量。一种本专利技术检测装置的应用，通过采集原始唾液的光谱数据和化学显色图像数据反演血糖浓度。本专利技术实现以唾液为检测对象，使用智能手机配合光谱和化学显色检测，使用深度学习方法反演血糖数据，整个测量过程自动进行，具有无创性和便捷性，具有良好的应用前景。附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术光谱分光单元示意图；图3为本专利技术样本托盘示意图；图4为本专利技术留样试纸条示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术的结构特征，技术性能和效果进行详细说明。参阅图1，本专利技术检测装置为一盒体1，所述盒体1侧面开有卡槽2，卡槽2开口底端设有限位开关3，卡槽2一侧底端设有滚珠丝杠4、另一外侧顶端中央正对手机摄像头孔位置设有色块标定板6；盒体1侧面安装有液晶显示屏28、指示灯26和电源接口27；盒体1底部安装有主控板13、无线模块14和电源模块15；盒体1顶部正对色块标定板6一侧安装有白光光源12；盒体1顶部开有手机槽7，手机槽7底部开有手机彩色摄像头孔8、手机单色摄像头孔9和手机光源孔10，手机单色摄像头孔9下端固定有光谱分光单元11；主控板13的控制输出端分别连接步进电机5的控制输入端、白光光源12的控制输入端、指示灯26的控制输入端、液晶显示屏28控制输入端、无线模块14控制输入端；电源开关29的输出端连接主控板13的控制输入端；电源模块15的电源输出端分别连接到步进电机5的电源输入端、白光光源12电源输入端、主控板13电源输入端、液晶显示屏28电源输入端、无线模块14电源输入端；电源接口27连接到电源模块15电源输入端。参阅图2，本专利技术检测装置的光谱分光单元11内包括物镜1101、第一会聚镜1102、狭缝1103、准直镜1104、色散单元1105、第二会聚镜1106及第三会聚镜1107，依次呈光路连接，分光结果经手机镜头16到达智能手机18的手机黑白相机17上。参阅图3-4，本专利技术检测装置的样本托盘19一侧设有导轨20，样本托盘19一端设有取样软条21，样本托盘19放入卡槽2并且其导轨20与滚珠丝杠4耦合；样本托盘19内置有留样试纸条22，留样试纸条22上印有二维码23、设有原始留样区24及化学留样区25。本专利技术检测装置的化学留样区25检测纸的制作：3g明胶与10ml蒸馏水混合煮沸制成明胶溶液，葡萄糖试剂酶液20ml、葡萄糖氧化酶2000u、氧化物酶3000u与维生素C氧化酶20u混合，另添加0.1gTBHBA、0.2g牛血清蛋白及4ml明胶混合溶液制备出浸泡液，将聚氯乙烯基板置于浸泡液中浸泡24h后取出即为化学留样区检测纸。使用本专利技术检测装置进行血糖反演的方法为：（1）分别测量经过生化分析仪标定的不同唾液样本的光谱数据和在化学留样区的显色数据；（2）通过色块标定板的测量数据对光谱数据和显色数据进行校正和标定；（3）将唾液样本光谱数据、显色数据和生化分析仪测量数据结果输入卷积神经网络进行训练，确定血糖反演模型；（4）将待测唾液的光谱和显色数据输入反演模型，获取血糖测量结果。实施例本实施例中，盒体1在侧面开有卡槽2，样本托盘19可以通过卡槽2放入盒体1中；卡槽2开口底端设有限位开关3，可以检测样本托盘19是否正确置入盒体1内；卡槽2一侧底端设有滚珠丝杠4，滚珠丝杠4与样本托盘19的导轨20耦合，可以在步进电机5的驱动下推动样本托盘19平移；样本托盘19一侧设有取样软条21，方便将嵌入到样本托盘19的留样试纸条22取出；留样试纸条22上印有二维码23，中间设有原始留样区24，另一侧设有化学留样区25，其中智能手机18可以通过扫描二维码23识别并记录该留样试纸条22的信息，原始留样区24保存取样的原始测量样本，供光谱测量使用，化学留样区25保存与试剂反应后的样本，供采集彩色图像信息使用；卡槽2另一外侧顶端中央正对手机彩色摄像头孔8位置设有色块标定板6，可以对采集的彩色图片进行颜色校正；光谱分光单元11内部有物镜1101、第一会聚镜1102、狭缝1103、准直镜1104、色散单元1105、第二会聚镜1106、第三会聚镜1107依次呈光路连接，成本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于智能手机的无创光谱检测装置，其特征在于，该装置为一盒体（1），所述盒体（1）侧面开有卡槽（2），卡槽（2）开口底端设有限位开关（3），卡槽（2）一侧底端设有滚珠丝杠（4）、卡槽（2）另一侧中央位置设有色块标定板（6）；盒体（1）侧面安装有液晶显示屏（28）、指示灯（26）和电源接口（27）；盒体（1）底部安装有主控板（13）、无线模块（14）和电源模块（15）；盒体（1）顶部正对色块标定板（6）一侧安装有白光光源（12）；盒体（1）顶部开有手机槽（7），手机槽（7）底部开有手机彩色摄像头孔（8）、手机单色摄像头孔（9）和手机光源孔（10），手机单色摄像头孔（9）下端固定有光谱分光单元（11）；主控板（13）的控制输出端分别连接步进电机（5）的控制输入端、白光光源（12）的控制输入端、指示灯（26）的控制输入端、液晶显示屏（28）控制输入端、无线模块（14）控制输入端；电源开关（29）的输出端连接主控板（13）的控制输入端；电源模块（15）的电源输出端分别连接到步进电机（5）的电源输入端、白光光源（12）电源输入端、主控板（13）电源输入端、液晶显示屏（28）电源输入端、无线模块（14）电源输入端；电源接口（27）连接到电源模块（15）电源输入端；所述光谱分光单元（11）内包括物镜（1101）、第一会聚镜（1102）、狭缝（1103）、准直镜（1104）、色散单元（1105）、第二会聚镜（1106）及第三会聚镜（1107），依次呈光路连接；所述样本托盘（19）一侧设有导轨（20），样本托盘（19）一端设有取样软条（21），样本托盘（19）放入卡槽（2）并且其导轨（20）与滚珠丝杠（4）耦合；样本托盘（19）内置有留样试纸条（22），留样试纸条（22）上印有二维码（23）、设有原始留样区（24）及化学留样区（25）。...
【技术特征摘要】
1.一种基于智能手机的无创光谱检测装置，其特征在于，该装置为一盒体（1），所述盒体（1）侧面开有卡槽（2），卡槽（2）开口底端设有限位开关（3），卡槽（2）一侧底端设有滚珠丝杠（4）、卡槽（2）另一侧中央位置设有色块标定板（6）；盒体（1）侧面安装有液晶显示屏（28）、指示灯（26）和电源接口（27）；盒体（1）底部安装有主控板（13）、无线模块（14）和电源模块（15）；盒体（1）顶部正对色块标定板（6）一侧安装有白光光源（12）；盒体（1）顶部开有手机槽（7），手机槽（7）底部开有手机彩色摄像头孔（8）、手机单色摄像头孔（9）和手机光源孔（10），手机单色摄像头孔（9）下端固定有光谱分光单元（11）；主控板（13）的控制输出端分别连接步进电机（5）的控制输入端、白光光源（12）的控制输入端、指示灯（26）的控制输入端、液晶显示屏（28）控制输入端、无线模块（14）控制输入端；电源开关（29）的输出端连接主控板（13）的控制输入端；电源模块（15）的电源输出端分别连接到步进电机（5）的电源输入端、白光光源（12）电源输入端、主控板（13）电源输入端、液晶显示屏（28）电源输入端...
【专利技术属性】
技术研发人员：李思源，
申请(专利权)人：李思源，
类型：发明
国别省市：上海,31
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