[发明专利]一种生物组织内部信号探测装置、系统及方法

说明书

本发明提供一种生物组织内部信号探测装置，包括激光器、第一成像模组、第二成像模组和探测器，所述激光器用于发出激发光，所述激发光经皮下生物标志物的发射或折射后发出信号光；所述探测器通过收集光纤束与第二成像模组连接；所述第一成像模组与第二成像模组呈共轭光学结构；所述收集光纤束为环状层叠结构，包括中心光纤及向外若干层光纤环。信号光收集效率高且能灵活探测特定空间偏移位置对应的生物特征信号，结构简单，成本低。本发明的探测系统及探测方法因采用本发明的探测装置而具有相应优势，有利于无创探测技术的进一步推广应用。

技术领域

本发明属于光学探测技术领域，尤其涉及一种生物组织内部信号探测装置、探测系统及探测方法。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就应认为是现有技术。

光学探测技术的应用已经推广到生活中的各个领域，特别在关系人体健康的医疗检查中有了普遍的应用，同时也有进一步深入和普及的需求。通过信号光的特性可以反映出生物特征，进行分析后能够有力的支持治疗和日常健康监测。

例如拉曼光谱探测技术已经广泛应用于食品安全、生物医学考古公共等领域，对于物质的定性分析以及子结构解析都有很大价值。特别在生物医学领域的应用中，拉曼光谱探测技术能够反映出人体组织细胞分子的变化，是早期病变探测的新技术，其以无痛、无创、简单、快速等特点，能改善常规检验方法出现的问题，是血液无创生化分析能够获得应用的有潜力的方法之一。不同的拉曼峰是某些特定分子的特征，使拉曼光谱具有定性分析并对相似物质进行区分的功能，拉曼光谱的峰强度与对应分子的浓度成正比，也能用于定量分析，可以为临床诊断提供理论依据。预测将来可根据血液样本在拉曼光谱中的特征峰强度，判断出是否患疾病。

还以拉曼探测装置为例，现有的探测装置一般包括激发光光源、光路结构、探测部件。其中激发光光源经激发光路照射到被测样品。通过收集光路对拉曼信号光进行收集、滤波，然后传输到探测部件，探测不同波长处拉曼信号强度。激发光照射到样品表面，所产生的拉曼信号光以激发光照射点为中心向四周辐射，使本就比较微弱的拉曼信号更加微弱，难于探测。

因此在光学探测中如何有效和充分的收集信号是光学探测装置中光路设计的一个突出问题，也是当前技术中需要优化的关键设计之一。另外一方面，在收集之前的问题是激发光如何准确聚焦到需要探测的位置，这个关乎样品制备的繁简程度和是否能在实验室以外的地方推广应用。

其中在皮下生物标志物探测的应用中尤其突出。皮肤是人体表面积最大且最有用的器官，总重量大概是人体重的百分之八，它容纳了人体全部循环血液25%-30%的水，皮肤组织主要由表皮、真皮、皮下脂肪构成。皮肤下方的组织液或血液中含有很多生物特异性标志物，这些标志物与人体的健康状况和疾病程度有密切的联系。然而，目前的很多医学技术很难通过皮肤对生物标志物进行无创的探测，例如血糖的探测需要抽血化验，或者扎生物指或趾端取血进行探测。如果能将光学探测技术用于无创的皮下医学探测其意义重大，特别是如果普通人群能在医学实验室之外的地方对个人健康进行监测，光学探测技术的应用就必不可少。例如，传统拉曼光谱只能测试到表面以下几百微米的深度，无损探测深层皮下生物标志物的光谱信息的应用中，如图1所示，激发光L1聚焦照射在待测组织上，会在激发区域及其周围不同组织深度（皮肤A、皮下组织B、血管U）处产生拉曼信号光，根据光子迁移理论，沿空间偏移方向X距中心激发点的空间偏移距离ΔS越大，来自更深层样品的信号光所占比重越大。显然需要新的光学探测装置才能探测到更深层的信号光。因此有必要研发一种能够有效探测到皮下特定深度部位、有利于提高收集效率、探测结果可靠的探测装置、系统及方法。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。背景技术部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的已有的现有技术。

发明内容