CN102928395A

CN102928395A - 用于上消化道癌症原位早期诊断的激光拉曼光谱仪系统

Info

Publication number: CN102928395A
Application number: CN2012103961853A
Authority: CN
Inventors: 胡继明; 周晓东; 李现常
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2013-02-13

Abstract

本发明涉及一种用于上消化道癌症原位早期诊断的激光拉曼光谱仪系统。一个具有FC输出光纤接头的近红外激光器，一个有SMA905接口的光纤耦合器，一个一端与近红外激光器相连、另外一端与光纤耦合器相连的光纤检测探头组件，一个与光纤耦合器相连的反射式光谱仪和一个与反射式光谱仪相连的近红外CCD检测器。因此，本发明具有如下优点：可以原位的、方便的、价格低廉的适用于上消化道癌症早期临床检测，并且能够为上消化道癌症机理研究提供必要帮助。

Description

用于上消化道癌症原位早期诊断的激光拉曼光谱仪系统

技术领域

本发明涉及一种激光拉曼光谱仪系统，尤其是涉及用于上消化道癌症原位早期诊断的激光拉曼光谱仪系统。

背景技术

上消化道系统的癌症发病率约占世界恶性肿瘤的70%以上，在我国尤以胃、食道和口腔等上消化道器官的发病率较高，其死亡人数约占全部癌症死亡人数的45%。上消化道癌症患者的存活率与早期诊断和肿瘤组织的切缘阴性密切相关，而传统的诊断手段一般有侵入式，病理判断主观程度高，耗时长，不能早期诊断等缺点，因此，寻找准确、灵敏和有效的上消化道癌症早期诊断手段引起了众多科学工作者的极大关注。在肿瘤标志物诊断，影像学诊断和光学诊断技术三种早期诊断手段中，光学诊断系统具有特异性高，可以原位无损检测，可以准确判断病变部位等优点，相比影像学诊断手段成本则比较低廉。相比荧光等光学诊断技术，激光拉曼光谱可以无损、原位从分子层面区分正常与病变组织的差异，实现疾病的早期诊断。然而激光拉曼光谱对于发病率较高的上消化道癌症检测目前还停留在离体早期诊断的研究阶段，所以研发一套可以临床使用的上消化道癌症原位早期诊断的激光拉曼光谱仪系统成为必须。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的现有的商品化癌症早期诊断系统中不能原位活体检测、不能区分正常和病变组织差异等的技术问题；提供了一种便携的、高效的，可利用数据处理软件早期诊断上消化道癌症的用于上消化道癌症原位早期诊断的激光拉曼光谱仪系统。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种用于上消化道癌症原位早期诊断的激光拉曼光谱仪系统，其特征在于，包括一个具有FC输出光纤接头的近红外激光器，一个有SMA 905接口的光纤耦合器，一个一端与近红外激光器相连、另外一端与光纤耦合器相连的光纤检测探头组件，一个与光纤耦合器相连的反射式光谱仪和一个与反射式光谱仪相连的近红外CCD检测器。

在上述的用于上消化道癌症原位早期诊断的激光拉曼光谱仪系统，所述光纤检测探头组件包括一根激发光纤，其一端通过FC输出光纤接头与近红外激光器相连，另外一端通过FC接口与窄带滤光片接触，窄带滤光片的前端设有一球透镜；光纤检测探头组件还包括围住激发光纤与窄带滤光片接触端的若干收集光纤，收集光纤一端设置在球透镜的后方，另外一端通过SMA 905接口与光纤耦合器相连。

在上述的用于上消化道癌症原位早期诊断的激光拉曼光谱仪系统，所述的近红外激光器中心激发波长是785 nm；激光功率范围是大于0 mW 小于等于300 mW；其输出端与激发光纤耦合。

在上述的用于上消化道癌症原位早期诊断的激光拉曼光谱仪系统，所述的一个光纤耦合器包括一个透镜组以及设置在透镜组中间的长通滤光片；光纤耦合器一端固定上述SMA 905接口另一端连接反射式光谱仪的入射狭缝，入射狭缝高度手动可调，宽度软件自动调节。

在上述的用于上消化道癌症原位早期诊断的激光拉曼光谱仪系统，所述透镜组包括两个焦距分别为40 mm和60 mm的透镜分别用来准直光和聚焦到反射式光谱仪的入射狭缝处，在两个透镜中间有截至波长为785 nm的长波滤光片。

在上述的用于上消化道癌症原位早期诊断的激光拉曼光谱仪系统，所述收集光纤由26根直径为200μm，数值孔径为0.22的裸光纤组成，其探头端围住一根直径为105 μm，数值孔径为0.22的激发光纤，收集光纤另外一端集成SMA 905端口与上述光纤耦合器相连；激发光纤的外围由内径为0.8 mm的不锈钢管固定，其一端安装上述长波滤光片，所述长波滤光片直径为0.8 mm，中心波长为785 nm，另外一端通过FC输出光纤接头与上述近红外激光器相连。

在上述的用于上消化道癌症原位早期诊断的激光拉曼光谱仪系统，所述的反射式光谱仪包括本体，设置在本体上的入射狭缝；一个设置在入射狭缝上方的准直反射镜，一个设置在准直反射镜旁的聚焦反射镜，一个1200 g/m、闪耀波长在750 nm并设置在聚焦反射镜下方的反射光栅，以及一个设置在反射光栅旁用来收集聚焦反射镜15聚焦反射的光的近红外CCD检测器。

因此，本发明具有如下优点：可以原位的、方便的、价格低廉的适用于上消化道癌症早期临床检测，并且能够为上消化道癌症机理研究提供必要帮助。

附图说明

附图1是本发明的一种结构原理示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。图中，近红外激光器1、激发光光纤2、FC光纤接口3、光纤检测探头组件4、窄带滤光片5、球透镜6、收集光纤7、SMA 905光纤接口8、光纤耦合器9、透镜组10、长通滤光片11、反射式光谱仪12、准直反射镜13、反射式光栅14、聚焦反射镜15、近红外CCD检测器16、计算机17。

实施例：

本发明包括一个具有FC输出光纤接头的近红外激光器1，一个有SMA 905接口的光纤耦合器9，一个一端有FC接口3与近红外激光器1相连、另外一端有SMA 905接口与光纤耦合器9相连的具有球透镜6的光纤检测探头4，一个反射式光谱仪12和近红外CCD检测器16，近红外型CCD检测器16为背照深耗尽式，热电制冷-70°C，总像素为1024×256，像素尺寸大小为26 μm×26 μm,其量子效率在800 nm处超过了95%。

光纤耦合器组件的一端是SMA 905光纤接口8与光纤检测探头4的收集光纤7相连，组件内是一个透镜组10和长通滤光片11，另一端连接反射式光谱仪12的入射狭缝。

光纤探头组件包括一根激发光纤2，其一端通过FC接口与近红外激光器1相连，另外一端与窄带滤光片5接触，窄带滤光片5的前端是球透镜6。还包括26根收集光纤，其一端在球透镜的后方，另外一端通过SMA 905光纤接口与光纤耦合器9相连。在光纤检测光纤探头组件的前端，26根收集光纤7围住一根激发光纤2。探头外连光纤由软金属套管和医用软套管包裹。所述的光纤检测探头全长为4 m，其中软线长为3.95 m,检测探头由长为5 cm的不锈钢固定，其外径为2 mm，内径为1.8 mm，前端固定有直径为2 mm的镀膜透镜。

反射式光谱仪组件包括一个准直反射镜13，一个反射式光栅14和一个聚焦反射镜15。聚焦反射镜15聚焦反射的光被近红外CCD检测器16所收集。

近红外型光纤激光器、反射式光谱仪、近红外型CCD检测器均有USB接口连接到计算机

操作时，近红外激光器1的激光经由激发光纤2经过窄带滤光片5穿过球透镜6，球透镜6把平行的激发光汇聚打到待检测患者上消化道上。从待检测患者上消化道上反射回来的拉曼光信号再由球透镜6收集成平行光入射到收集光纤7中，收集光纤7经过长通滤光片11和透镜组10汇聚到反射式光谱仪12的入射狭缝里，再经由准直反射镜13平行反射到反射式光栅14上，经过反射式光栅14的分光后再反射到聚焦反射镜15上，聚焦反射镜15把光聚焦反射到近红外CCD检测器16中，近红外CCD检测器通过计算机17完成对光谱数据的收集和整理。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了近红外激光器1、激发光光纤2、FC光纤接口3、光纤检测探头组件4、窄带滤光片5、球透镜6、收集光纤7、SMA 905光纤接口8、光纤耦合器9、透镜组10、长通滤光片11、反射式光谱仪12、准直反射镜13、反射式光栅14、聚焦反射镜15、近红外CCD检测器16、计算机17等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims

1.一种用于上消化道癌症原位早期诊断的激光拉曼光谱仪系统，其特征在于，包括一个具有FC输出光纤接头的近红外激光器（1），一个有SMA 905接口（8）的光纤耦合器（9），一个一端与近红外激光器（1）相连、另外一端与光纤耦合器（9）相连的光纤检测探头组件（4），一个与光纤耦合器（9）相连的反射式光谱仪（12）和一个与反射式光谱仪（12）相连的近红外CCD检测器（16）。

2.根据权利要求1所述的用于上消化道癌症原位早期诊断的激光拉曼光谱仪系统，其特征在于，所述光纤检测探头组件（4）包括一根激发光纤（2），其一端通过FC输出光纤接头与近红外激光器（1）相连，另外一端通过FC接口（3）与窄带滤光片（5）接触，窄带滤光片（5）的前端设有一球透镜（6）；光纤检测探头组件（4）还包括围住激发光纤（2）与窄带滤光片（5）接触端的若干收集光纤（7），收集光纤（7）一端设置在球透镜（6）的后方，另外一端通过SMA 905接口（8）与光纤耦合器（9）相连。

3.根据权利要求2所述的用于上消化道癌症原位早期诊断的激光拉曼光谱仪系统，其特征在于，所述的近红外激光器（1）中心激发波长是785 nm；激光功率范围是大于0 mW小于等于300 mW；其输出端与激发光纤（2）耦合。

4.根据权利要求1所述的一种用于上消化道癌症原位早期诊断的激光拉曼光谱仪系统，其特征在于，所述的一个光纤耦合器（9）包括一个透镜组（10）以及设置在透镜组（10）中间的长通滤光片（11）；光纤耦合器（9）一端固定上述SMA 905接口（8）另一端连接反射式光谱仪（12）的入射狭缝。

5.根据权利要求4所述的一种用于上消化道癌症原位早期诊断的激光拉曼光谱仪系统，其特征在于，所述透镜组（10）包括两个焦距分别为40 mm和60 mm的透镜分别用来准直光和聚焦到反射式光谱仪（12）的入射狭缝处，在两个透镜中间有截至波长为785 nm的长波滤光片（11）。

6.根据权利要求4所述的一种用于上消化道癌症原位早期诊断的激光拉曼光谱仪系统，其特征在于，所述收集光纤由26根直径为200μm，数值孔径为0.22的裸光纤组成，其探头端围住一根直径为105 μm，数值孔径为0.22的激发光纤（2），收集光纤另外一端集成SMA 905端口与上述光纤耦合器相连；激发光纤（2）的外围由内径为0.8 mm的不锈钢管固定，其一端安装上述长波滤光片（11），所述长波滤光片（11）直径为0.8 mm，中心波长为785 nm，另外一端通过FC输出光纤接头与上述近红外激光器（1）相连。

7.根据权利要求1所述的一种用于上消化道癌症原位早期诊断的激光拉曼光谱仪系统，其特征在于，所述的反射式光谱仪包括本体，设置在本体上的入射狭缝；一个设置在入射狭缝上方的准直反射镜（13），一个设置在准直反射镜（13）旁的聚焦反射镜（15），一个1200 g/m、闪耀波长在750 nm并设置在聚焦反射镜（15）下方的反射光栅（14），以及一个设置在反射光栅（14）旁用来收集聚焦反射镜15聚焦反射的光的近红外CCD检测器（16）。