CN112773413A - 一种体液采集设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种提高激光采液成功率的体液采集设备，包括一个为双侧开口筒体的导光筒、激光谐振腔与束形镜，激光谐振腔出射的激光通过束形镜进行聚焦，沿着导光筒内的光路，照射在被照射物体上，其特征在于，所述导光筒远离束形镜的一端有一个接触面结构，接触面结构上的导光孔直径小于1cm。我们在体表面接触处加以这样的技术方案来约束。减少了烧蚀后喷射出来的轴向大密度射流的物质量，进而减少了光学镜头组表面的污染量，使得该体液采集设备的出光功率稳定性提高、可靠性提高。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体而言，涉及一种体液采集设备。
背景技术
体液一般是指身体里的液体物质，体液包括细胞内液和细胞外液两大部分，细胞内液占全部身体液体的2/3，细胞外液占全部身体液体量的1/3。体液常见的包括有人体的血浆、血液、组织液、胸膜腔内液体、腹腔内的液体、脑脊液、精液、阴道液体都是体液的范围。另外，外淋巴液也属于体液，所以，体液是一个非常大的范围。
而现有的激光体液采集设备都是激光束射到皮肤表面时会发生反射（Refliction）吸收（Absorption）及穿透（Transmission）等三种现象，在其红外光所携带的热能，被皮肤吸收后出现熔融、气化与气浆等分解物，而将这些分解物去除，即可在皮肤表面形成烧蚀孔，从而在烧蚀孔中可以采集体液。
这类使用激光来烧蚀生物体表面的设备，往往烧蚀的激光孔较小，而筒体直径较大。例如采集人体表面体液时，人体皮肤会有一定的弯曲，导致光路聚焦不准，光能聚焦性能不佳，无法完成所需烧蚀功能；或烧蚀面积过大，烧蚀物质过多，进而导致烧蚀后喷射出来的轴向大密度射流的物质量过多，这也会影响在光学镜头组表面的污染量增加，进而对后续的激光烧蚀过程造成干扰，最终导致该体液采集设备的出光功率不稳定、可靠性降低。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个，本发明实施例的目的在于提供一种体液采集设备，
为了达到上述目的，本发明实施例采用以下技术方案实现：
一种提高激光采液成功率的体液采集设备，包括一个为双侧开口筒体的导光筒、激光谐振腔与束形镜，激光谐振腔出射的激光通过束形镜进行聚焦，沿着导光筒内的光路，照射在被照射物体上，
其特征在于，
所述导光筒远离束形镜的一端有一个接触面结构，接触面结构上的导光孔直径小于1cm。
我们在体表面接触处加以这样的技术方案来约束。减少了烧蚀后喷射出来的轴向大密度射流的物质量，进而减少了光学镜头组表面的污染量，使得该体液采集设备的出光功率稳定性提高、可靠性提高。
附图说明
图1为本发明实施例提供的体液采集设备的主体结构示意图，其中包括1导光筒、2激光谐振腔、3束形镜、4接触面结构、5接触面结构导光孔；
图2为本发明实施例提供的体液采集设备的导光筒截污结构轴测图，其中包括6截污结构、7导光孔、8导污孔；
图3为本发明实施例提供的体液采集设备的导光筒截污结构全剖视图，其中包括6截污结构、7导光孔、8导污孔；
图4为本发明实施例提供的体液采集设备的导光孔的轴向剖面视图，其中包括7导光孔；
图5为本发明实施例提供的体液采集设备的导污孔的轴向剖面视图，其中包括8导污孔；
图6为本发明实施例提供的体液采集设备的导光筒光路与导污孔的轴向剖面视图，其中包括1导光筒、3束形镜、7导光孔、8导污孔；
图7为本发明实施例提供的体液采集设备的导光筒光路轴线与导污孔中心轴线示意图，其中包括1导光筒、3束形镜、7导光孔、8导污孔；
图8为本发明实施例提供的体液采集设备的导光筒隔板局部剖示意图，其中包括6截污结构、9隔板；
图9为本发明实施例提供的体液采集设备的空气压差装置示意图，其中包括7导光孔、10空气压差装置。
图10为本发明实施例提供的体液采集设备的快门隔断装置示意图，其中包括1导光筒、3束形镜、11快门隔断装置。
本发明目的的实现、功能特点及优异效果，下面将结合具体实施例以及附图做进一步的说明。
具体实施方式
体液一般是指身体里的液体物质，体液包括细胞内液和细胞外液两大部分，细胞内液占全部身体液体的2/3，细胞外液占全部身体液体量的1/3。体液常见的包括有人体的血浆、血液、组织液、胸膜腔内液体、腹腔内的液体、脑脊液、精液、阴道液体都是体液的范围。另外，外淋巴液也属于体液，所以，体液是一个非常大的范围。
而现有的激光体液采集设备都是激光束射到皮肤表面时会发生反射（Refliction）吸收（Absorption）及穿透（Transmission）等三种现象，在其红外光所携带的热能，被皮肤吸收后出现熔融、气化与气浆等分解物，而将这些分解物去除，即可在皮肤表面形成烧蚀孔，从而在烧蚀孔中可以采集体液。
这类使用激光来烧蚀生物体表面的设备，往往烧蚀的激光孔较小，而筒体直径较大。例如采集人体表面体液时，人体皮肤会有一定的弯曲，导致光路聚焦不准，光能聚焦性能不佳，无法完成所需烧蚀功能；或烧蚀面积过大，烧蚀物质过多，进而导致烧蚀后喷射出来的轴向大密度射流的物质量过多，这也会影响在光学镜头组表面的污染量增加，进而对后续的激光烧蚀过程造成干扰，最终导致该体液采集设备的出光功率不稳定、可靠性降低。
为了解决上述问题，我们提出了一种体液采集设备。
下面结合附图和具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，一种提高激光采液成功率的体液采集设备，包括一个为双侧开口筒体的导光筒、激光谐振腔与束形镜，激光谐振腔出射的激光通过束形镜进行聚焦，沿着导光筒内的光路，照射在被照射物体上，
其特征在于，
所述导光筒远离束形镜的一端有一个接触面结构，接触面结构上的导光孔直径小于1cm。
这里束形镜是光学镜头的一种，喷射出来的烧蚀后的组织残留物容易吸附在束形镜的表面，造成污染。
在体表面接触处加以这样的技术方案来约束。减少了烧蚀后喷射出来的轴向大密度射流的物质量，进而减少了光学镜头组表面的污染量，使得该体液采集设备的出光功率稳定性提高、可靠性提高。
进一步地，作为本发明提供的一种体液采集设备的一种具体实施方式，该体液采集设备，
其特征在于，
所述束形镜为长焦深衍射光学元件。
虽然有了体表面接触结构降低了体表面的弯曲度，但很多场景下体表面仍然不是完全平直的，且烧蚀设备工作时，需要烧蚀一定深度的生物体组织，而这时光学系统往往不能直接移动其光路焦点，进而影响其烧蚀效果。
长焦深衍射光学元件是一种新型解决方案，英文名为Beam Focus ElongatedFocus，可实现更长的聚焦深度以及更高的横向分辨率（更小的光斑尺寸）。长的焦距深度要求小数值孔径，小的光斑尺寸要求大数值孔径，这两者本来是相互冲突的，但长焦深衍射光学元件却能够使激光同时具备这两个特性，因此其十分适合一些行业应用。例如激光钻孔，透明材料的切割（玻璃，蓝宝石等），厚钢板激光切割等等。
常规的光学元件（如球面透镜，反射镜等），并不能同时满足这两个特性。而长焦深衍射光学元件能够产生类似于“长的圆柱体”的长焦深焦点，焦点具有锐利的边缘和更长的焦深，同时保持激光光斑尺寸非常小。
长焦深衍射光学元件的作用是使入射激光在焦距附近产生一个能量近乎均匀分布、焦深的长度达几十微米到几毫米的焦点。相比于普通的激光焦点（能量非常集中，长度和宽度都有限），通过长焦深衍射光学元件元件可把激光焦点拉长为原来的几十倍至上百倍，同时宽度基本保持不变。能量均匀的长焦深光斑特别适合对材料进行深度切割。
进一步地，作为本发明提供的一种体液采集设备的一种具体实施方式，该体液采集设备，
其特征在于，
所述束形镜保证该装置的光路的焦点深度范围为大于3mm，且接触面结构上的导光孔剖面形状与光腰形状匹配。
束形镜为长焦深衍射光学元件，在这一类医疗器械的场景下，需要保证该体液采集设备的光路的焦点深度范围为大于3mm。
且体表面接触结构上的孔剖面形状与光腰形状匹配，这样不会影响激光光束的入射，避免激光能量损失。
进一步地，作为本发明提供的一种体液采集设备的一种具体实施方式，该体液采集设备，
其特征在于，
所述束形镜为正光焦度，其通光孔径小于10mm，使得该体液采集设备的光腰处光斑半径小于0.7mm。
上述的光学参数，更适合体液采集设备这样的医疗器械的场景，烧蚀效果更好，产生的皮肤分解物更少。
如图2、图3所示，进一步地，作为本发明提供的一种体液采集设备的一种具体实施方式，该体液采集设备，
其特征在于，
所述导光筒中部有一个或一个以上的截污结构，每个截污结构上除了有一个导光孔，还有一个或一个以上的导污孔。
组织残留物射流在经过紊流干扰后，其轴向大密度射流与光径偏离，大部分被截污结构阻挡并吸附在截污结构的高分子材料上，只有少部分残留物经过导光孔进入束形镜与截污结构之间的筒内腔体，减少了组织残留物对束形镜的污染。
通过对喷射出的残留物设计遮光筒内的扰流空间，反向喷射出的皮肤残留物以一股或多股的污渍射流经过漏污孔进入扰流空间，与腔体内静止气体发生干扰，使喷向光学镜头的轴向射流发生转向，偏离光学镜头轴向中心位置，达到防止污染光路的目的。
其中由于激光的聚焦性，其中导光孔大小与光路匹配，减少了激光能量的损失。因此漏光孔的截面面积小，漏污孔的截面面积可以设计的相对比较大，如漏污孔的截面直径是漏光孔的1.5倍以上，可以更好的起到扰流防止污染光路的目的。
如图4所示，进一步地，作为本发明提供的一种体液采集设备的一种具体实施方式，该体液采集设备，
其特征在于，
所述导光孔的轴向剖面为梯形。
这意味着导光孔朝向激光入射一侧的孔直径与朝向激光出射一侧的孔直径并不相同。
当导光孔的轴向剖面为梯形，且朝向激光入射一侧的孔直径与朝向激光出射一侧的孔直径的比例大于等于（L1+H）/L1时,导光孔的截面积与聚焦光路的理论截面积相匹配，既保证了避免激光能量损失，又因为孔径较小减少了污渍从导光孔中泄漏到束形镜的可能。这里L1为朝向激光出射一侧的孔所在平面到光路所在焦平面的距离，H为隔污结构导光孔所在位置的厚度。
而当导光孔的轴向剖面为梯形，且朝向激光入射一侧的孔直径小于朝向激光出射一侧的孔直径,且导光孔的截面积与聚焦光路的理论截面积相匹配，且导光孔的中轴线与通过束形镜中心与焦点两点所成直线的夹角大于30度时，既保证了激光无遮挡的通过、避免了激光能量损失，又因为导光孔所成空间导致通过导光孔的污渍被强制偏转方向，可以更好的起到扰流防止污染光路的目的。
如图5所示，进一步地，作为本发明提供的一种体液采集设备的一种具体实施方式，该体液采集设备，
其特征在于，
所述导污孔的轴向剖面为梯形。
与导光孔的原理类似，导污孔朝向激光入射一侧的孔直径小于朝向激光出射一侧的孔直径时，导污孔所成空间更方便喷射出的污渍通过，从而可以更好的起到扰流防止污染光路的目的。
如图6所示，进一步地，作为本发明提供的一种体液采集设备的一种具体实施方式，该体液采集设备，
其特征在于，
通过束形镜中心与焦点两点所成直线与所述导光筒体中轴线在一个平面上，另一个导污孔的中心也在该平面上，且焦点至导污孔中心的射线与焦点至导光孔中心的射线分别位于通过焦点的导光筒体中轴线的平行线的两侧。
这样的技术方案可以使得导光孔与导污孔在截污结构上的分布更加均匀，从而加工更为方便。
如图7所示，进一步地，作为本发明提供的一种体液采集设备的一种具体实施方式，该体液采集设备，
其特征在于，
通过束形镜中心与焦点两点所成直线与所述导污孔的中心轴线的夹角范围大于等于0度小于90度。
与导光孔的原理类似，上述方案即导污孔中轴线可以不经过焦点，导污孔所成空间导致通过导污孔的污渍被强制偏转方向，可以更好的起到扰流防止污染光路的目的。
如图8所示，进一步地，作为本发明提供的一种体液采集设备的一种具体实施方式，该体液采集设备，
其特征在于，
在筒体的激光入射端至截污结构之间的腔体，设置有一个隔板。
隔板隔绝导光孔与导污孔之间的空气流通，从而使得通过导污孔的污渍无法再沉积在束形镜表面。
进一步地，作为本发明提供的一种体液采集设备的一种具体实施方式，该体液采集设备，
其特征在于，
所述隔板上设置有集尘装置。
隔板上的集尘装置可以收集空气中漂浮的污渍灰尘，从而使得污渍无法再沉积在束形镜表面。
这里的集尘装置可以是静电除尘装置，除尘效果好，且成本较低。
如图9所示，进一步地，作为本发明提供的一种体液采集设备的一种具体实施方式，该体液采集设备，
其特征在于，
导光孔入射端设置有空气压差控制器。
这里空气压差控制器可以控制空气中的气压差，从而引导气流，避免气流中的污渍沉积在束形镜表面。
这里的空气压差控制器包括径向空气压差控制器与轴向空气压差控制器。
如图10所示，进一步地，作为本发明提供的一种体液采集设备的一种具体实施方式，该体液采集设备，
其特征在于，
导光筒与束形镜之间设置有一个光线隔断装置。
这里的光线隔断装置可以是一个快门隔断装置，这里的快门型号可以是：J242 品牌 YYZD，曝光时间1/8000s。
这里快门隔断装置可以控制快门曝光时间，在激光射出前打开，在激光射出后在1/8000s内关闭，从而隔断气流，避免气流中的污渍飞溅在束形镜表面。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种提高激光采液成功率的体液采集设备，包括一个为双侧开口筒体的导光筒、激光谐振腔与束形镜，激光谐振腔出射的激光通过束形镜进行聚焦，沿着导光筒内的光路，照射在被照射物体上，其特征在于，所述导光筒远离束形镜的一端有一个接触面结构，接触面结构上的导光孔直径小于1cm。
2.一种如权利要求1所述的体液采集设备，其特征在于，所述束形镜为长焦深衍射光学元件。
3.一种如权利要求1所述的体液采集设备，其特征在于，所述导光筒中部有一个或一个以上的截污结构，每个截污结构上除了有一个导光孔，还有一个或一个以上的导污孔。
4.一种如权利要求3所述的体液采集设备，其特征在于，所述导光孔的轴向剖面为梯形。
5.一种如权利要求3所述的体液采集设备，其特征在于，所述导污孔的轴向剖面为梯形。
6.一种如权利要求3所述的体液采集设备，其特征在于，通过束形镜中心与焦点两点所成直线与所述导光筒体中轴线在一个平面上，另一个导污孔的中心也在该平面上，且焦点至导污孔中心的射线与焦点至导光孔中心的射线分别位于通过焦点的导光筒体中轴线的平行线的两侧。
7.一种如权利要求6所述的体液采集设备，其特征在于，通过束形镜中心与焦点两点所成直线与所述导污孔的中心轴线的夹角范围大于等于0度小于90度。
8.一种如权利要求3所述的体液采集设备，其特征在于，在筒体的激光入射端至截污结构之间的腔体，设置有一个隔板。
9.一种如权利要求4所述的体液采集设备，其特征在于，导光孔入射端设置有空气压差控制器。
10.一种如权利要求1所述的体液采集设备，其特征在于，导光筒与束形镜之间设置有一个光线隔断装置。
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