CN109520998A - 一种用于医疗检测的光纤拉曼系统 - Google Patents

一种用于医疗检测的光纤拉曼系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109520998A
CN109520998A CN201910013941.1A CN201910013941A CN109520998A CN 109520998 A CN109520998 A CN 109520998A CN 201910013941 A CN201910013941 A CN 201910013941A CN 109520998 A CN109520998 A CN 109520998A
Authority
CN
China
Prior art keywords
raman
fiber
laser
microprobe
optical fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910013941.1A
Other languages
English (en)
Inventor
祝连庆
夏嘉斌
孙广开
于明鑫
姚齐峰
董明利
娄小平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Information Science and Technology University
Original Assignee
Beijing Information Science and Technology University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Information Science and Technology University filed Critical Beijing Information Science and Technology University
Priority to CN201910013941.1A priority Critical patent/CN109520998A/zh
Publication of CN109520998A publication Critical patent/CN109520998A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/65—Raman scattering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/65—Raman scattering
    • G01N2021/653—Coherent methods [CARS]
    • G01N2021/656—Raman microprobe

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于医疗检测的光纤拉曼系统，包括光纤拉曼探针、拉曼探针激发光纤、拉曼探针收集光纤、激光器、拉曼光谱仪、计算机，光纤拉曼探针分别与拉曼探针激发光纤、拉曼探针收集光纤连接，拉曼探针收集光纤末端与拉曼光谱仪连接，拉曼探针激发光纤末端与激光器连接，激光器、拉曼光谱仪分别与计算机连接，激光器根据计算机指令生成激发激光，激发激光通过拉曼探针激发光纤、光纤拉曼探针射出到待测物，待测物被激光激发散射出拉曼光，拉曼光通过光纤拉曼探针、拉曼探针收集光纤回传至拉曼光谱仪，拉曼光谱仪对拉曼光进行处理，并将其光谱数据发送至计算机，实现对光谱数据的实时分析与记录。

Description

一种用于医疗检测的光纤拉曼系统
技术领域
本发明涉及拉曼光谱检测技术领域，尤其涉及一种用于医疗检测的光纤拉曼系统。
背景技术
拉曼谱线是印度物理学家拉曼1928年在研究液体苯散射时首次发现的，它是一种散射光谱。当光照射到物体上时，有部分光会发生非弹性散射，散射光中除了与入射光相同的弹性成分外(瑞利散射)，还有比入射光频率增大和减小的成分，其中频率减小的成分称为斯托克斯线，频率增大的成分称为反斯托克斯线，两成分频率对称分布在激发光频率的两侧。拉曼效应这主要是由分子振动，晶格中的光学声子与激发光源相互作用的结果。每一种物质都有特定的振动或转动能级，对应有特定的拉曼谱线，而且一般不随入射波长变化而变化，所以拉曼谱线也被称为指纹谱线，被广泛应用于物质成分的分析。
在医疗检测中，血检是许多疾病诊断之前必要的检查手段。就目前而言，血检通常需要抽取大量的血液来进行检测，这对于重症病人或无法抽取大量血液的病人来说具有局限性，增加了疾病诊断过程的不安全性，血量抽取较少时检测结果得不到保障，无法确保其准确性。同时离体检测方式无法提供实时的检测数据，无法满足外科手术中实时的要求，不能提供病人实时的生理变化。
在生物医学领域，拉曼光谱仪在分子级上提供生物组织特征信息，在器官组织病例分析领域具有广阔的发展前景，但是这一类拉曼光谱仪主要采用离体非实时的检测方式，存在样品制备，样品污染等问题，会降低检测准备率。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于医疗检测的侵入式光纤拉曼系统。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种用于医疗检测的光纤拉曼系统，包括光纤拉曼探针、拉曼探针激发光纤、拉曼探针收集光纤、激光器、拉曼光谱仪、计算机，光纤拉曼探针分别与拉曼探针激发光纤、拉曼探针收集光纤连接，拉曼探针收集光纤末端与拉曼光谱仪连接，拉曼探针激发光纤末端与激光器连接，激光器、拉曼光谱仪分别与计算机连接，激光器根据计算机指令生成激发激光，激发激光通过拉曼探针激发光纤、光纤拉曼探针射出到待测物，待测物被激光激发散射出拉曼光，拉曼光通过光纤拉曼探针、拉曼探针收集光纤回传至拉曼光谱仪，拉曼光谱仪对拉曼光进行处理，并将其光谱数据发送至计算机，实现对光谱数据的实时分析与记录。
进一步的，所述光纤拉曼探针包括：
用于聚焦激光和收集拉曼光的光纤拉曼探头；
用于向光纤拉曼探头传输激发激光的中心光纤；
用于透过激发激光并滤除光纤的环境光的带通滤波器；
用于向拉曼探针收集光纤传输拉曼光的外围光纤，外围光纤围绕中心光纤环形布置；
用于阻止待测物反射回来的激发激光的环形高通滤波器。
进一步的，所述环形高通滤波器可以由光纤光栅代替。
进一步的，所述光纤拉曼探头直径为1mm、2mm或5mm。
进一步的，所述拉曼探针激发光纤、拉曼探针收集光纤均为纤芯直径为50或62.6或100um的多模光纤。
进一步的，所述拉曼探针收集光纤为匹配拉曼光谱仪入口狭缝宽度的单行排列的光纤束。
进一步的，所述激光器为窄线宽激光器，输出的激光线宽小于0.06nm，激光中心波长在780nm—800nm可调。
本发明的有益效果是：本发明采用光纤拉曼系统，在实现拉曼光谱探测的基础上，利用光纤束完成了激发光与散射光的传输，大幅度减小了系统体积，可以实现生物侵入式实时检查，尤其适用于血液在体实时检测，无需采集样本，提高了疾病诊断的安全性和准确性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为检测两两混合的甘油三酯、胆固醇、血红蛋白的拉曼光谱图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，一种用于医疗检测的光纤拉曼系统，包括光纤拉曼探针1、拉曼探针激发光纤2、拉曼探针收集光纤3、激光器4、拉曼光谱仪5、计算机6，光纤拉曼探针1分别与拉曼探针激发光纤2、拉曼探针收集光纤3连接，拉曼探针收集光纤3末端与拉曼光谱仪5连接，拉曼探针激发光纤2末端与激光器4连接，激光器4、拉曼光谱仪5分别与计算机6连接，激光器4根据计算机6指令生成激发激光，激发激光通过拉曼探针激发光纤2、光纤拉曼探针1射出到待测物，待测物被激光激发散射出拉曼光，拉曼光通过光纤拉曼探针1、拉曼探针收集光纤3回传至拉曼光谱仪5，拉曼光谱仪5对拉曼光进行处理，并将其光谱数据发送至计算机6，实现对光谱数据的实时分析与记录。
所述光纤拉曼探针1包括：
用于聚焦激光和收集拉曼光的光纤拉曼探头11；光纤拉曼探头11直径为1mm、2mm或5mm，以满足不同血管、组织内的拉曼光谱探测；
用于向光纤拉曼探头传输激发激光的中心光纤12；
用于透过激发激光并滤除光纤的环境光的带通滤波器13；
用于向拉曼探针收集光纤3传输拉曼光的外围光纤14（图中未画出），外围光纤14围绕中心光纤12环形布置；
用于阻止待测物反射回来的激发激光的环形高通滤波器15；环形高通滤波器15可以由光纤光栅代替。
所述拉曼探针激发光纤2、拉曼探针收集光纤3均为纤芯直径为50或62.6或100um的多模光纤。所述拉曼探针收集光纤3为匹配拉曼光谱仪5入口狭缝宽度的单行排列的光纤束，以适应狭缝形态，提高拉曼光收集效率。
所述激光器4为窄线宽激光器，输出的激光线宽小于0.06nm，激光中心波长在780nm—800nm可调，通过激光器波长的调整，可以降低拉曼探测中荧光的干扰，以提高拉曼光谱的信噪比。
本发明采用光纤拉曼系统，在实现拉曼光谱探测的基础上，利用光纤束完成了激发光与散射光的传输，大幅度减小了系统体积，可以实现生物侵入式实时检查，无需采集样本，提高了疾病诊断的安全性和准确性。
为验证本发明的可行性，利用上述光纤拉曼系统对不同生物样品进行测试，生物样品采用按不同比例两两混合的甘油三酯、胆固醇、血红蛋白，测试结果为如图2所示的拉曼光谱图，可以看出，不同有机物具有不同波形特征的拉曼峰具有特异性。实验证明，本专利具备定性分析有机物的检测能力。
所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。

Claims (7)

1.一种用于医疗检测的光纤拉曼系统，其特征在于，包括光纤拉曼探针、拉曼探针激发光纤、拉曼探针收集光纤、激光器、拉曼光谱仪、计算机，光纤拉曼探针分别与拉曼探针激发光纤、拉曼探针收集光纤连接，拉曼探针收集光纤末端与拉曼光谱仪连接，拉曼探针激发光纤末端与激光器连接，激光器、拉曼光谱仪分别与计算机连接，激光器根据计算机指令生成激发激光，激发激光通过拉曼探针激发光纤、光纤拉曼探针射出到待测物，待测物被激光激发散射出拉曼光，拉曼光通过光纤拉曼探针、拉曼探针收集光纤回传至拉曼光谱仪，拉曼光谱仪对拉曼光进行处理，并将其光谱数据发送至计算机，实现对光谱数据的实时分析与记录。
2.如权利要求1所述的一种用于医疗检测的光纤拉曼系统，其特征在于，所述光纤拉曼探针包括：
用于聚焦激光和收集拉曼光的光纤拉曼探头；
用于向光纤拉曼探头传输激发激光的中心光纤；
用于透过激发激光并滤除光纤的环境光的带通滤波器；
用于向拉曼探针收集光纤传输拉曼光的外围光纤，外围光纤围绕中心光纤环形布置；
用于阻止待测物反射回来的激发激光的环形高通滤波器。
3.如权利要求2所述的一种用于医疗检测的光纤拉曼系统，其特征在于，所述环形高通滤波器可以由光纤光栅代替。
4.如权利要求2所述的一种用于医疗检测的光纤拉曼系统，其特征在于，所述光纤拉曼探头直径为1mm、2mm或5mm。
5.如权利要求1所述的一种用于医疗检测的光纤拉曼系统，其特征在于，所述拉曼探针激发光纤、拉曼探针收集光纤均为纤芯直径为50或62.6或100um的多模光纤。
6.如权利要求5所述的一种用于医疗检测的光纤拉曼系统，其特征在于，所述拉曼探针收集光纤为匹配拉曼光谱仪入口狭缝宽度的单行排列的光纤束。
7.如权利要求1所述的一种用于医疗检测的光纤拉曼系统，其特征在于，所述激光器为窄线宽激光器，输出的激光线宽小于0.06nm，激光中心波长在780nm—800nm可调。
CN201910013941.1A 2019-01-08 2019-01-08 一种用于医疗检测的光纤拉曼系统 Pending CN109520998A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910013941.1A CN109520998A (zh) 2019-01-08 2019-01-08 一种用于医疗检测的光纤拉曼系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910013941.1A CN109520998A (zh) 2019-01-08 2019-01-08 一种用于医疗检测的光纤拉曼系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109520998A true CN109520998A (zh) 2019-03-26

Family

ID=65798553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910013941.1A Pending CN109520998A (zh) 2019-01-08 2019-01-08 一种用于医疗检测的光纤拉曼系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109520998A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112730374A (zh) * 2020-12-03 2021-04-30 北京信息科技大学 一种用于在体血液低浓度成分检测的光纤拉曼探针
CN112903662A (zh) * 2021-04-13 2021-06-04 南京信息工程大学 一种用于液相实时检测的便携式激光拉曼光谱检测装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104777146A (zh) * 2015-03-30 2015-07-15 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种全光纤拉曼光谱仪
CN107941782A (zh) * 2017-12-11 2018-04-20 南京航空航天大学 可内窥光纤拉曼探针及检测装置
CN108240980A (zh) * 2017-12-25 2018-07-03 上海如海光电科技有限公司 光纤探针拉曼系统
CN108801918A (zh) * 2018-06-29 2018-11-13 中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所 一种便携式拉曼光谱仪的整机结构
CN109124649A (zh) * 2010-01-07 2019-01-04 Rsp系统公司 用于通过拉曼光谱进行无创伤性活体测量的设备

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109124649A (zh) * 2010-01-07 2019-01-04 Rsp系统公司 用于通过拉曼光谱进行无创伤性活体测量的设备
CN104777146A (zh) * 2015-03-30 2015-07-15 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种全光纤拉曼光谱仪
CN107941782A (zh) * 2017-12-11 2018-04-20 南京航空航天大学 可内窥光纤拉曼探针及检测装置
CN108240980A (zh) * 2017-12-25 2018-07-03 上海如海光电科技有限公司 光纤探针拉曼系统
CN108801918A (zh) * 2018-06-29 2018-11-13 中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所 一种便携式拉曼光谱仪的整机结构

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李志刚: "《光谱数据处理与定量分析技术》", 30 June 2017, 北京邮电大学出版社 *
潘志娟: "《纤维材料近代测试技术》", 30 September 2005, 中国纺织出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112730374A (zh) * 2020-12-03 2021-04-30 北京信息科技大学 一种用于在体血液低浓度成分检测的光纤拉曼探针
CN112903662A (zh) * 2021-04-13 2021-06-04 南京信息工程大学 一种用于液相实时检测的便携式激光拉曼光谱检测装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9804092B2 (en) Integrated spectral probe for raman, reflectance and fluorescence spectral measurements
Müller et al. Intrinsic fluorescence spectroscopy in turbid media: disentangling effects of scattering and absorption
EP2725967B1 (en) An apparatus for optical analysis of an associated tissue sample
JP3643842B2 (ja) グルコース濃度検査装置
CN108095704B (zh) 一种单光源双波段oct成像系统
CN107941782B (zh) 可内窥光纤拉曼探针及检测装置
EP1148811A1 (en) Polarized light scattering spectroscopy of tissue
CN103163111A (zh) 一种荧光介观成像和oct联合的早期宫颈癌检测系统
CN109520998A (zh) 一种用于医疗检测的光纤拉曼系统
Komachi et al. Improvement and analysis of a micro Raman probe
CN104597031A (zh) 一种基于拉曼散射无创血液酒精含量的检测方法及系统
RU2337608C1 (ru) Диагностический комплекс для измерения медико-биологических параметров кожи и слизистых оболочек in vivo
Maryam et al. Mobile multi-configuration clinical translational Raman system for oral cancer application
JP2016508768A (ja) 医用撮像装置と共に使用するための光学装置
EP3079563B1 (de) Vorrichtung mit einer raman-sonde und ein verfahren unter verwendung dieser vorrichtung
CN210077637U (zh) 一种导光棒结构的多光谱皮肤荧光检测装置
CN109793501A (zh) 一种人体代谢健康指数无创检测设备
KR101905975B1 (ko) 플라즈몬 라만 프로브 및 이를 이용한 내시경 장치
CN112730374A (zh) 一种用于在体血液低浓度成分检测的光纤拉曼探针
RU2709830C1 (ru) Устройство флуоресцентно-отражательной спектроскопии для диагностики очаговых и диффузных новообразований при проведении тонкоигольной пункционно-аспирационной биопсии
Baria et al. In vivo detection of murine glioblastoma through Raman and reflectance fiber-probe spectroscopies
Cicchi et al. Multimodal fiber-probe spectroscopy as a clinical tool for diagnosing and classifying biological tissues
Stevens et al. Miniature standoff Raman probe for neurosurgical applications
Fitzmaurice et al. Raman spectroscopy: development of clinical applications for breast cancer diagnosis
CN112773328B (zh) 一种基于倾斜光栅的栓塞斑块检测光纤拉曼探针

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190326

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication