CN113951814A - 生物成像系统和生物成像方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了生物成像系统和生物成像方法。一种生物成像系统包括配置为照射光的多个光发射器以及配置为检测由活体的内部组织反射的光的多个传感器。每个传感器包括相对于彼此具有不同的吸收峰波长的多个光检测元件。

Description

生物成像系统和生物成像方法
技术领域
公开了生物成像系统和生物成像方法。
背景技术
用于获得活体的内部组织(诸如血管)的图像的各种设备已经用于各种目的，诸如医疗护理或安全性。例如，活体的内部组织的图像可以通过用光源照射皮肤并使用照相机来有效地获得。
然而，由于通过这种方法获得的图像可能包括位于光穿过的点处的皮肤和血管的所有图像，所以在选择性地获得目标体内组织的图像上存在限制。
发明内容
一些示例实施方式提供能够获得位于特定深度的体内组织的图像的生物成像系统。
一些示例实施方式提供一种使用该生物成像系统的生物成像方法。
根据一些示例实施方式，一种生物成像系统包括：多个光发射器，配置为辐射光；以及多个传感器，配置为检测由活体的内部组织散射或反射的光，其中所述多个传感器中的每个传感器包括多个光检测元件，所述多个光检测元件相对于彼此具有不同的吸收峰波长。
所述多个光检测元件可以一个堆叠在另一个上。
所述多个光检测元件的每个吸收峰波长可以在可见波长光谱至红外波长光谱内。
所述多个光检测元件的每个吸收峰波长可以在约450nm至约1200nm内。
所述多个光检测元件的吸收峰波长之间的差可以大于或等于约10nm。
所述多个光发射器中的每个光发射器的发射光谱可以包括所述多个光检测元件的相应吸收峰波长。
所述多个传感器中的每个传感器的所述多个光检测元件可以包括一个堆叠在另一个上的第一光检测元件和第二光检测元件，第一光检测元件可以包括第一吸收层，该第一吸收层配置为选择性地检测具有第一吸收峰波长的第一波长光谱(例如第一吸收光谱)中的光，第二光检测元件可以包括第二吸收层，该第二吸收层配置为选择性地检测具有第二吸收峰波长的第二波长光谱(例如第二吸收光谱)中的光，第二吸收峰波长比第一吸收峰波长更长。
所述多个传感器中的每个传感器可以包括：第一电极，在传感器的第一光检测元件的第一吸收层的一个表面上；第二电极，在传感器的第二光检测元件的第二吸收层的一个表面上；以及第三电极，分别面对第一电极和所述第二电极，并且在第一吸收层和第二吸收层之间，其中第三电极可以是第一光检测元件和第二光检测元件的公共电极。
所述多个传感器中的每个传感器还可以包括堆叠在第二光检测元件上的第三光检测元件以及在第一光检测元件和第二光检测元件之间和在第二光检测元件和第三光检测元件之间的绝缘层，并且第三光检测元件可以包括第三吸收层，该第三吸收层配置为检测具有第三吸收峰波长的第三波长光谱(例如第三吸收光谱)中的光，第三吸收峰波长比第二吸收峰波长更长。
生物成像系统还可以包括配置为支撑所述多个光发射器和所述多个传感器的可伸缩基板。
可伸缩基板可以包括具有第一弹性模量的多个第一区域和在所述多个第一区域中的相邻的第一区域之间并具有第二弹性模量的第二区域，第一弹性模量高于第二弹性模量，所述多个光发射器和所述多个传感器可以在可伸缩基板的所述多个第一区域中的单独相应的第一区域中。
生物成像系统可以包括其中所述多个光发射器和所述多个传感器交替地布置的光发射器-传感器阵列。
生物成像系统可以包括其中布置所述多个光发射器的光发射器阵列以及其中布置所述多个传感器的传感器阵列，并且光发射器阵列和传感器阵列可以设置在距可伸缩基板的不同高度处。
生物成像系统还可以包括在光发射器阵列和传感器阵列之间的光扩散层。
生物成像系统还可以包括驱动单元(例如处理电路)和显示单元(例如显示面板)中的至少一个。
根据一些示例实施方式，一种生物成像方法包括：将所述生物成像系统固定在活体的皮肤上；激活所述多个光发射器以将光照射到皮肤；以及根据穿过皮肤由活体的内部组织散射或反射的光的波长光谱，在所述多个传感器中的至少一个传感器的多个光检测元件的每个光检测元件中选择性地感测被散射或反射的所述光，以获得多个图像。
生物成像方法还可以包括：提取所述多个图像之间的差，以获得根据距皮肤的表面的深度的活体的内部组织的多个“深度”图像。
所述多个传感器中的每个传感器的所述多个光检测元件可以包括：第一光检测元件，配置为检测具有第一吸收峰波长的第一吸收光谱中的光；第二光检测元件，配置为检测具有比第一吸收峰波长更长的第二吸收峰波长的第二吸收光谱中的光；以及第三光检测元件，配置为检测具有比第二吸收峰波长更长的第三吸收峰波长的第三吸收光谱中的光，其中获得根据距皮肤的表面的深度的活体的内部组织的所述多个深度图像可以包括：从由第一光检测元件获得的第一图像与由第二光检测元件获得的第二图像之间的第一差异，提取距皮肤的表面的第一深度处的活体的内部组织的第一深度图像；以及从由第三光检测元件获得的第三图像与由第二光检测元件获得的第二图像之间的第二差异，提取比第一深度深的第二深度处的活体的内部组织的第二深度图像。
生物成像方法还可以包括：将活体的内部组织的所述多个深度图像结合以获得活体的内部组织的三维图像。
活体的内部组织可以包括血管。
可以获得位于特定深度处的内部组织的高分辨率图像。
附图说明
图1是示出根据一些示例实施方式的生物成像系统的一示例的平面图，
图2是图1的生物成像系统的示例的沿着线II-II'截取的剖视图，
图3A和图3B是示出图1和图2的生物成像系统的光发射器的发射光谱和传感器的吸收光谱的一示例的曲线图，
图4是示出根据一示例的传感器的剖视图，
图5A和图5B是示出在包括图4的传感器的生物成像系统中的光发射器的发射光谱和传感器的吸收光谱的示例的曲线图，
图6是示出根据一示例的传感器的剖视图，
图7A和图7B是示出包括图6的传感器的生物成像系统的光发射器和传感器的波长光谱的一示例的曲线图，
图8是示意性地示出根据一些示例实施方式的使用生物成像系统获得活体的内部组织的图像信息的方法的一示例的示意图，
图9是示意性地示出使用图8的生物成像系统获得活体的内部组织的图像信息的方法的一示例的剖视图，
图10是示意性地示出根据一些示例实施方式的使用生物成像系统获得活体的内部组织的图像信息的方法的另一示例的示意图，
图11是示意性地示出使用图10的生物成像系统获得活体的内部组织的图像信息的方法的另一示例的剖视图，
图12是示出根据一些示例实施方式的生物成像系统的一示例的平面图，
图13是图12的生物成像系统的一示例的沿着线XIII-XIII'截取的剖视图，
图14是图12的生物成像系统的另一示例的沿着线XIII-XIII'截取的剖视图，
图15是示出根据示例1获得的血管图像和空间分布的图，
图16是示出从根据示例2的生物成像系统的第一光检测元件和第二光检测元件获得的信号的曲线图，
图17是通过分离并提取图16所示的第一光检测元件和第二光检测元件的信号之间的差异而获得的曲线图，
图18是示出从根据示例3的生物成像系统的第一光检测元件和第二光检测元件获得的信号的曲线图，
图19是通过分离并提取图18所示的第一光检测元件和第二光检测元件的信号之间的差异而获得的曲线图，以及
图20是示出从根据示例4的生物成像系统的堆叠的下光检测元件、中间光检测元件和上光检测元件获得的信号的曲线图。
具体实施方式
在下文，将详细描述实现示例，使得本领域普通技术人员能够容易地实现它们。然而，实际应用的结构可以以各种不同的形式实现，并且不限于这里描述的示例实施方式。
在附图中，为了清楚起见，层、膜、面板、区域等的厚度被夸大。将理解，当一元件诸如一层、膜、区域或基板被称为在另一元件“上”时，它可以直接在所述另一元件上，或者也可以存在居间的元件。相反，当一元件被称为“直接在”另一元件“上”时，则不存在居间的元件和/或空间(例如这些元件彼此直接接触)。
当在本说明书中结合数值使用术语“约”或“基本上”时，所意欲的是相关数值包括在所述数值附近的±10％的公差。当指定范围时，该范围包括在其间的所有值，诸如0.1％的增量。
在下文，将描述根据一些示例实施方式的生物成像系统。
生物成像系统是能够提供活体的内部组织(诸如血管)的空间分布信息(诸如位置、形状、尺寸和/或厚度)的成像设备。
图1是示出根据一些示例实施方式的生物成像系统的一示例的平面图，图2是图1的生物成像系统的一示例的沿着线II-II'截取的剖视图，图3A和图3B是示出图1和图2的生物成像系统的光发射器的发射光谱和传感器的的吸收光谱的一示例的曲线图。
参照图1和图2，根据一些示例实施方式的生物成像系统100包括：基板110；光发射器-传感器阵列200，包括布置在基板110上的多个光发射器210和多个传感器220；以及(可选地)覆盖光发射器-传感器阵列200的封装膜260。
基板110可以设置在光发射器-传感器阵列200下面以支撑(例如在结构上支撑)所述多个光发射器210和所述多个传感器220。在结构上支撑光发射器210和传感器220可以包括以特定结构的和/或空间的布置将光发射器210和传感器220保持在生物成像系统100中。基板110可以是与活体接触或靠近活体设置的部分，并可以具有高的光透射率使得从光发射器210照射的光和被活体的内部组织反射的光可以穿过。基板110可以具有例如以下的光透射率：大于或等于约70％、大于或等于约75％、大于或等于约80％、大于或等于约85％、大于或等于约90％、大于或等于约95％、大于或等于约97％、大于或等于约98％、或者大于或等于约99％。
例如，基板110可以是可伸缩基板。可伸缩基板可以对外力或外部运动(诸如扭曲、按压和拉动)灵活地响应，并可以容易地恢复到其原始状态。
可伸缩基板可以包括诸如弹性体的可伸缩材料或由诸如弹性体的可伸缩材料制成，可伸缩材料可以包括有机弹性体、有机/无机弹性体、类无机弹性体材料、或其组合。有机弹性体或有机/无机弹性体可以是例如取代或未取代的聚有机硅氧烷(诸如聚二甲基硅氧烷)、包括取代或未取代的丁二烯基团的弹性体(诸如苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)、包括氨基甲酸酯基团的弹性体、包括丙烯酸基团的弹性体、包括烯烃基团的弹性体、或其组合，但是不限于此。类无机弹性体材料可以包括弹性陶瓷、固体金属、液体金属、或其组合，但是不限于此。
基板110可以包括具有不同刚度的区域，例如具有相对高的刚度的第一区域110a和具有比第一区域110a相对低的刚度的第二区域110b。这里，刚度可以表示当从外部施加力时抗变形性的程度。相对高的刚度可以意味着抗变形性相对大，使得变形小，而相对低的刚度可以意味着抗变形性相对小，使得变形大。
刚度可以从弹性模量来评估，并且高弹性模量可以意味着高的刚度，低弹性模量可以意味着低的刚度。弹性模量可以是例如杨氏模量。第一区域110a的弹性模量可以高于第二区域110b的弹性模量。基板110的第一区域110a和第二区域110b的弹性模量之间的差异可以为约100倍或更大，第一区域110a的弹性模量可以是第二区域110b的弹性模量的约100倍。在以上范围内，第一区域110a和第二区域110b的弹性模量之间的差异可以为约100至100000倍，第一区域110a的弹性模量可以是第二区域110b的弹性模量的约100倍至约100000倍，但是不限于此。例如，第一区域110a的弹性模量可以为约107Pa至约1012Pa，第二区域110b的弹性模量可以大于或等于约102Pa且小于约107Pa，但是不限于此。
基板110的第一区域110a和第二区域110b的伸长率可以由于上述刚度的差异而不同，第二区域110b的伸长率可以高于第一区域110a的伸长率。这里，伸长率可以是增大到断裂点的长度变化相对于初始长度的百分比。例如，基板110的第一区域110a的伸长率可以小于或等于约5％，在该范围内，约0％至约5％、约0％至约4％、约0％至约3％、约0％至约2％、约0％至约1％、约0.5％至约5％、约0.5％至约4％、约0.5％至约3％、约0.5％至约2％、或约1％至约2％。例如，基板110的第二区域110b的伸长率可以大于或等于约10％，在该范围内，约10％至约300％、约10％至约200％、约10％至约100％、约10％至约90％、约10％至约80％、约10％至约70％、约10％至约60％、约10％至约50％、约10％至约40％、约20％至约70％、约20％至约60％、约20％至约50％、或约20％至约40％。
基板110的多个第一区域110a可以具有彼此分隔开的岛形，并且随后描述的光发射器210和传感器220设置在基板110的每个第一区域110a上。
基板110的第二区域110b可以是除了所述多个第一区域110a之外的区域并可以与所述多个第一区域110a连续地连接，因此可以在相邻的第一区域110a之间。基板110的第二区域110b可以是提供可伸缩性的区域，并且由于其相对低的刚度和高的伸长率，基板110的第二区域110b可以灵活地响应于外力或外部运动(诸如扭曲和拉动)，并可以容易地恢复到其原始状态。
例如，基板110的第一区域110a和第二区域110b可以具有不同的形状。例如，基板110的第一区域110a可以是平坦的，第二区域110b可以包括二维或三维可伸缩结构。二维或三维可伸缩结构可以具有例如波浪形、褶皱形、弹出形或非共面网格形，但是不限于此。
例如，基板110的第一区域110a和第二区域110b可以包括不同的材料。例如，基板110的第一区域110a可以包括具有相对高的刚度和低的伸长率的无机材料、有机材料和/或有机/无机材料，基板110的第二区域110b可以包括具有相对低的刚度和高的伸长率的无机材料、有机材料和/或有机/无机材料。例如，基板110的第一区域110a可以包括有机材料(诸如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚砜或其组合)、碳结构(诸如金刚石碳)或由它们制成，基板110的第二区域110b可以包括(或由以下制成)：有机或有机/无机弹性体，诸如取代或未取代的聚有机硅氧烷(诸如聚二甲基硅氧烷)、包括取代或未取代的丁二烯基团的弹性体(诸如苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)、包括氨基甲酸酯基团的弹性体、包括丙烯酸基团的弹性体、包括烯烃基团的弹性体或其组合；类无机弹性体材料，诸如陶瓷、固体金属、液体金属或其组合，但是它们不限于此。
例如，基板110的第一区域110a和第二区域110b可以由相同的材料形成，并可以通过不同的条件(诸如聚合程度和/或固化程度)而具有不同的刚度。例如，基板110可以具有基于聚二甲基硅氧烷通过改变聚合程度、固化剂的类型和含量和/或固化温度而形成的具有相对高的刚度的第一区域110a和具有相对低的刚度的第二区域110b。
以这种方式，基板110包括具有相对高的刚度和低的伸长率的第一区域110a以及具有相对低的刚度和高的伸长率的第二区域110b，并且光发射器210和传感器220设置在第一区域110a上，因此，即使当大的外力或运动施加到基板110时，在第一区域110a上的光发射器210和传感器220也可以接收相对小的应变，因此，可以防止光发射器210和传感器220被过度的应变损坏或破坏。
光发射器-传感器阵列200设置在基板110上。光发射器-传感器阵列200包括多个光发射器210和多个传感器220。光发射器-传感器阵列200(例如所述多个光发射器210和所述多个传感器220)可以在分隔开的相应的第一区域110a上，例如如图1所示。如图1所示，所述多个光发射器210和所述多个传感器220可以例如沿着行和/或列交替地布置。在附图中，光发射器210和传感器220的形状、尺寸和数量作为一示例被示出，但是光发射器210和传感器220的形状、尺寸和数量可以被各种各样地改变。例如，光发射器210和传感器220可以具有几微米至几百微米的尺寸。例如，光发射器210和传感器220可以各自独立地具有大于或等于约1μm且小于1000μm的宽度、长度和厚度，并且在该范围内，可以具有约10μm至约800μm、约10μm至约700μm、约10μm至约600μm、或约10μm至约500μm的宽度、长度和厚度，但是不限于此。例如，可以分别包括一百至三百个光发射器210和传感器220。
光发射器210可以配置为照射(例如发射)穿过皮肤供应到(例如照射)活体的内部组织的光，并可以包括例如发光元件，诸如无机发光二极管、有机发光二极管或微型发光二极管。光发射器210可以包括例如一对电极以及在该对电极之间的发光层。例如，该对电极可以是可伸缩电极，发光层可以是可伸缩发光层，因此光发射器210可以是例如可伸缩元件。
例如，该对电极中的一个可以是透光电极，另一个可以是反射电极，例如，靠近基板110设置的电极可以是透光电极。例如，该对电极可以是可伸缩电极，并且该可伸缩电极可以包括例如可伸缩导体，或者可以具有可伸缩形状，诸如波浪形、褶皱形、弹出形或非平面网格形。
例如，发光层可以包括发光材料诸如有机发光材料、量子点和/或钙钛矿，但是不限于此。
有机发光材料可以包括例如苝或其衍生物、红荧烯或其衍生物、4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-[对-(二甲基氨基)苯乙烯基]-4H-吡喃或其衍生物、香豆素或其衍生物、咔唑或其衍生物、包含Pt、Os、Ti、Zr、Hf、Eu、Tb、Tm、Rh、Ru、Re、Be、Mg、Al、Ca、Mn、Co、Cu、Zn、Ga、Ge、Pd、Ag和/或Au的有机金属化合物、或其组合。量子点可以包括例如II-VI族半导体化合物、III-V族半导体化合物、IV-VI族半导体化合物、IV族半导体元素或化合物、I-III-VI族半导体化合物、I-II-IV-VI族半导体化合物、II-III-V族半导体化合物、或其组合。II-VI族半导体化合物可以是例如CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、MgSe、MgS的二元元素或其组合；CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、MgZnSe、MgZnS的三元元素或其组合；ZnSeSTe、HgZnTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe的四元元素或其组合；或它们的组合，但是不限于此。III-V族半导体化合物可以是例如GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb的二元元素或其组合；GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb的三元元素或其组合；GaAlNP、GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb的四元元素或其组合；或它们的组合，但是不限于此。IV-VI族半导体化合物可以是例如SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe的二元元素或其组合；SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTe的三元元素或其组合；SnPbSSe、SnPbSeTe、SnPbSTe的四元元素或其组合；或它们的组合，但是不限于此。IV族半导体元素或化合物可以是例如Si、Ge的单元素半导体或其组合；SiC、SiGe的二元元素半导体或其组合；或它们的组合，但是不限于此。I-III-VI族半导体化合物可以例如选自CuInSe2、CuInS2、CuInGaSe、CuInGaS或其组合，但是不限于此。I-II-IV-VI族半导体化合物可以是例如CuZnSnSe、CuZnSnS或其组合，但是不限于此。II-III-V族半导体化合物可以包括例如InZnP，但是不限于此。钙钛矿可以包括例如CH3NH3PbBr3、CH3NH3PbI3、CH3NH3SnBr3、CH3NH3SnI3、CH3NH3Sn1-xPbxBr3、CH3NH3Sn1-xPbxI3、HC(NH2)2PbI3、HC(NH2)2SnI3、(C4H9NH3)2PbBr4、(C6H5CH2NH3)2PbBr4、(C6H5CH2NH3)2PbI4、(C6H5C2H4NH3)2PbBr4、(C6H13NH3)2(CH3NH3)n- 1PbnI3n+1或其组合，但是不限于此。
发光层的发射光谱可以包括可见和/或红外波长光谱中的至少一部分光，例如，包括蓝色波长光谱、绿色波长光谱、红色波长光谱和(近)红外波长光谱的至少一部分。
传感器220可以配置为吸收和检测由活体的内部组织反射的光(例如由一个或更多个光发射器210发射的光)(例如，吸收所述光和/或将所述光转换成电信号)。每个传感器220包括用于检测不同吸收光谱的光的多个光检测元件220-1、220-2、…和220-n。这里，作为一示例，n个光检测元件220-1、220-2、…、220-n被表现，并且n可以是2或更大(例如3或更大)的整数并可以是5或更大的整数，例如2至100、3至100或5至100，但是不限于此。所述多个光检测元件220-1、220-2、…和220-n可以例如在基板110的厚度方向上堆叠。光检测元件220-1、220-2、…和220-n可以被理解为一个堆叠在另一个上，基于光检测元件220-1、220-2、…和220-n在一个或更多个方向(例如X和/或Y方向)上平行地延伸并在与光检测元件220-1、220-2、…和220-n延伸的所述方向垂直地延伸的方向(例如Z方向)上排布，使得光检测元件220-1、220-2、…和220-n在垂直方向上重叠。
光检测元件220-1、220-2、…和220-n中的每个可以是例如无机或有机二极管，该无机或有机二极管配置为吸收相对于彼此具有不同吸收光谱SPAB的光。光检测元件220-1、220-2、…和220-n中的每个可以具有波长选择性，例如选择性地吸收可见波长光谱和/或红外波长光谱的某些波长光谱中的光，例如，每个光检测元件可以独立地配置为选择性地吸收属于蓝色波长光谱、绿色波长光谱、红色波长光谱或(近)红外波长光谱中的任何一个的特定(或者可选地，预定的)波长光谱的光。光检测元件220-1、220-2、…和220-n可以具有在可见波长光谱或红外波长光谱内的相应吸收峰波长λmax。蓝色波长光谱的吸收峰波长λmax可以落在大于或等于约400nm且小于或等于约500nm内，绿色波长光谱的吸收峰波长λmax可以属于约500nm至约600nm，红色波长光谱的吸收峰波长λmax可以大于约600nm且小于或等于约700nm，(近)红外波长光谱的吸收峰波长λmax可以大于约700nm且小于或等于约3000nm。例如，光检测元件220-1、220-2、…和220-n的每个吸收峰波长λmax可以在约450nm至约1200nm内。
参照图3A和图3B，当第一光检测元件220-1、第二光检测元件220-2和第n光检测元件220-n的吸收峰波长分别为λ1、λ2和λn时，光检测元件220-1、220-2、…和220-n的吸收峰波长λ1、λ2、…、λn可以彼此不同。例如，多个光检测元件220-1、220-2、…和220-n的吸收峰波长λ1、λ2、…、λn之间的每个差异可以大于或等于约5nm、大于或等于约10nm、大于或等于约15nm、大于或等于约20nm、大于或等于约30nm、大于或等于约40nm或大于或等于约50nm，在该范围内，约5nm至约500nm、约10nm至约500nm、约15nm至约500nm、约20nm至约500nm、约30nm至约500nm、约40nm至约500nm、约50nm至约500nm、约5nm至约300nm、约10nm至约300nm、约15nm至约300nm、约20nm至约300nm、约30nm至约300nm、约40nm至约300nm、或约50nm至约300nm。
光检测元件220-1、220-2、…和220-n的每个的吸收光谱SPAB可以属于例如约380nm至约2000nm。光检测元件220-1、220-2、…和220-n的吸收峰波长λ1、λ2、…、λn可以独立地例如为约450nm至约1200nm，在该范围内，约470nm至约1150nm、约480nm至约1100nm、约500nm至约1000nm、约550nm至约1000nm、或约600nm至约1000nm。
在一些示例实施方式中，由于由光检测元件220-1、220-2、…和220-n的每个检测的吸收光谱的光从光发射器210照射，所以光发射器210的发射光谱SPEL可以包括由传感器220的光检测元件220-1、220-2、…和220-n的每个感测的吸收光谱SPAB，并且可以包括例如多个光检测元件220-1、220-2、…、220-n的吸收峰波长λ1、λ2、…、λn的全部。例如，所述多个光发射器210中的每个光发射器210的发射光谱SPEL可以包括所述多个传感器220的多个光检测元件220-1、220-2、…、220-n的相应吸收峰波长λ1、λ2、…、λn(例如，所述吸收峰波长的全部)。例如，光发射器210的发射光谱SPEL可以落在约380nm至约2000nm内，在该范围内，约380nm至约1800nm、约380nm至约1500nm、约400nm至约1400nm、约400nm至约1300nm、约400nm至约1200nm、约450nm至约1200nm、约470nm至约1150nm、约480nm至约1100nm、约500nm至约1000nm、约550nm至约1000nm、或约600nm至约1000nm。
例如，光检测元件220-1、220-2、…和220-n中的每个可以是例如有机或无机二极管，该有机或无机二极管包括一对电极和在该对电极之间的吸收层。例如，光检测元件220-1、220-2、…和220-n-1的每个中的该对电极可以都是透光电极，光检测元件220-n的该对电极中的一个可以是透光电极，另一个可以是反射电极，例如靠近基板110设置的电极可以是透光电极。例如，该对电极可以是可伸缩电极，并且可伸缩电极可以包括例如可伸缩导体，或者可以具有可伸缩形状，诸如波浪形、褶皱形、弹出形或非平面网格形。
例如，光检测元件220-1、220-2、…和220-n的每个中包括的吸收层可以是光电转换层，该光电转换层配置为吸收特定(或可选地，预定的)吸收光谱的光并将吸收的光转换成电信号。光检测元件220-1、220-2、…和220-n的每个中包括的吸收层可以包括例如无机吸收半导体、有机吸收半导体和/或有机/无机吸收半导体。例如，无机吸收半导体、有机吸收半导体和/或有机/无机吸收半导体可以是形成pn结的p型半导体或n型半导体。光检测元件220-1、220-2、…和220-n的每个中包括的吸收层可以分别配置为吸收可见波长光谱和/或红外波长光谱中的光的一部分。例如，吸收层可以配置为吸收具有吸收峰波长λ1、λ2、…、λn的吸收光谱中的光。例如，吸收层可以是可伸缩的光吸收层。光检测元件220-1、220-2、…和220-n的每个可以是例如可伸缩元件。
由光检测元件220-1、220-2、…和220-n吸收和检测的光可以是被活体的内部组织反射的光。通过分析由具有波长选择性的光检测元件220-1、220-2、…和220-n中的每个选择性地吸收并光电转换的电信号，根据活体的内部组织的深度的图像(例如，如这里所述的“深度图像”)可以被确认，并且由此可以获得关于活体的内部组织的空间信息。这些随后被描述。在一些示例实施方式中，生物成像系统100可以没有基板110。例如，生物成像系统100可以包括在不可伸缩(例如刚性)基板上或内的光发射器-传感器阵列200，但是示例实施方式不限于此。
作为一示例，将描述具有其中堆叠两个光检测元件220-1和220-2的结构的传感器220。
图4是示出根据一示例的传感器的剖视图，图5A和图5B是示出在包括图4的传感器的生物成像系统中的光发射器的发射光谱和传感器的吸收光谱的示例的曲线图。
根据一示例的传感器220包括一个堆叠在另一个上(例如，一个直接堆叠在另一个上)的第一光检测元件220-1和第二光检测元件220-2。第一光检测元件220-1包括第一吸收层220-1-A，该第一吸收层220-1-A配置为选择性地吸收具有第一吸收峰波长λ1的吸收光谱中的光，第二光检测元件220-2包括第二吸收层220-2-A，该第二吸收层220-2-A配置为选择性地吸收具有第二吸收峰波长λ2的吸收光谱中的光。第一吸收层220-1-A和第二吸收层220-2-A的波长光谱可以各自独立地具有波长选择性。第一吸收峰波长λ1和第二吸收峰波长λ2可以各自独立地属于蓝色波长光谱、绿色波长光谱、红色波长光谱或(近)红外波长光谱中的任何一个。第二吸收峰波长λ2可以比第一吸收峰波长λ1长。第一吸收峰波长λ1和第二吸收峰波长λ2之间的差可以例如大于或等于约5nm、大于或等于约10nm、大于或等于约15nm、大于或等于约20nm、大于或等于约30nm、大于或等于约40nm、或大于或等于约50nm。
第一光检测元件220-1包括彼此面对的一对电极220-E1和220-E3以及作为中心的第一吸收层220-1-A，第二光检测元件220-2包括彼此面对的一对电极220-E2和220-E3以及作为中心的第二吸收层220-2-A。例如，电极220-E1和220-E3中的一个可以是阳极，另一个可以是阴极。例如，电极220-E2和220-E3中的一个可以是阴极，另一个可以是阳极。在第一吸收层220-1-A和第二吸收层220-2-A之间的电极220-E3可以是第一光检测元件220-1和第二光检测元件220-2的公共电极。因此，每个传感器220可以包括在第一吸收层220-1-A的一个表面上的第一电极(例如电极220-E1)、在第二吸收层220-2-A的一个表面上的第二电极(例如电极220-E2)以及面对第一电极和第二电极且在第一吸收层220-1-A和第二吸收层220-2-A之间的第三电极(例如电极220-E3)，其中第三电极是第一光检测元件220-1和第二光检测元件220-2的公共电极。然而，本公开不限于此，在第一吸收层220-1-A和第二吸收层220-2-A之间的电极220-E3可以是第一光检测元件220-1或第二光检测元件220-2的单独的电极。
光发射器210的发射光谱SPEL可以包括由传感器220的第一光检测元件220-1和第二光检测元件220-2吸收和检测的吸收光谱SPAB，例如可以包括第一光检测元件220-1和第二光检测元件220-2的吸收峰波长λ1和λ2的全部。
作为一示例，将描述具有其中堆叠三个光检测元件220-1、220-2和220-3的结构的传感器220的示例。
图6是示出根据一示例的传感器的剖视图，图7A和图7B是示出包括图6的传感器的生物成像系统的光发射器和传感器的波长光谱的一示例的曲线图。
根据一示例的传感器220包括一个堆叠在另一个上的第一光检测元件220-1、第二光检测元件220-2和第三光检测元件220-3。第一光检测元件220-1包括第一吸收层220-1-A，其配置为选择性地吸收具有第一吸收峰波长λ1的吸收光谱的光，第二光检测元件220-2包括第二吸收层220-2-A，其配置为选择性地吸收具有与第一吸收峰波长λ1不同的第二吸收峰波长λ2的吸收光谱的光，第三光检测元件220-3包括第三吸收层220-3-A，其配置为选择性地吸收具有与第一吸收峰波长λ1和第二吸收峰波长λ2不同的第三吸收峰波长λ3的吸收光谱的光。例如，第三吸收峰波长λ3可以比第二吸收峰波长λ2长。
第一吸收层220-1-A、第二吸收层220-2-A和第三吸收层220-3-A的波长光谱可以彼此不同，并且第一吸收峰波长λ1、第二吸收峰波长λ2和第三吸收峰波长λ3可以独立地属于蓝色波长光谱、绿色波长光谱、红色波长光谱或(近)红外波长光谱中的一个，并且第一吸收峰波长λ1、第二吸收峰波长λ2和第三吸收峰波长λ3之间的差可以例如大于或等于约5nm、大于或等于约10nm、大于或等于约15nm、大于或等于约20nm、大于或等于约30nm、大于或等于约40nm、或者大于或等于约50nm。
第一光检测元件220-1可以包括彼此面对的一对电极220-E1a和220-E1b以及作为中心的第一吸收层220-1-A，其中该对电极220-E1a和220-E1b中的任一个可以是例如阳极，而另一个可以是阴极。第二光检测元件220-2可以包括彼此面对的一对电极220-E2a和220-E2b以及作为中心的第二吸收层220-2-A，其中该对电极220-E2a和220-E2b中的任一个可以是例如阳极，而另一个可以是阴极。第三光检测元件220-3可以包括彼此面对的一对电极220-E3a和220-E3b以及作为中心的第三吸收层220-3-A，其中该对电极220-E3a和220-E3b中的任一个可以是例如阳极，而另一个可以是阴极。例如，当基板110设置在第一光检测元件220-1的一侧时，最远离基板110设置的电极220-E3b可以是反射电极，而其它电极220-E1a、220-E1b、220-E2a、220-E2b和220-E3a可以是透光电极。绝缘层240可以分别设置在第一光检测元件220-1和第二光检测元件220-2之间以及在第二光检测元件220-2和第三光检测元件220-3之间。
光发射器210的发射光谱SPEL可以包括在传感器220的第一光检测元件220-1、第二光检测元件220-2和第三光检测元件220-3中感测的波长光谱SPAB，例如第一光检测元件220-1、第二光检测元件220-2和第三光检测元件220-3的所有吸收峰波长λ1、λ2和λ3。
在根据一些示例实施方式的生物成像系统100中，通过利用光的穿透深度取决于波长而不同，包括所述多个光检测元件220-1、220-2、…和220-n的传感器220可以从皮肤表面沿着深度方向获取多个图像。这些多个图像可以被组合以获得诸如活体的内部组织的位置、形状、尺寸和/或厚度的信息，并且此信息可以用于获得活体的内部组织的空间信息。此外，此空间信息可以被分离和/或提取以有效地获得活体的存在于距皮肤表面特定深度处的内部组织的信息。
具体地，当用光照射皮肤时，光从皮肤表面起的穿透深度取决于波长而不同，并且通常，长波长光谱的光可以比短波长光谱的光相对穿透得更深。在一些示例实施方式中，由于长波长光谱的光也可能当其沿着深度方向从皮肤表面穿过若干组织时被散射，所以从特定(或者，可选地，预定的)波长的光获得的信息可能不是在最大穿透深度处存在的内部组织的图像，而是活体的在光的穿透深度内的所有内部组织的图像。因此，可能难以选择性地获得活体的内部组织(诸如位于距皮肤表面特定深度的血管)的清晰图像。活体的在距活体的皮肤表面特定深度处的内部组织的这样的图像可以在这里被称为“深度图像”。
在一些示例实施方式中，配置为照射宽吸收光谱的光的光发射器210以及包括具有波长选择性的所述多个光检测元件220-1、220-2、…和220-n的传感器220可以排列为阵列，以组合取决于光穿透深度从所述多个光检测元件220-1、220-2、…和220-n获得的不同图像信息，然后分离和/或提取从皮肤表面沿着深度方向的活体的内部组织的图像信息，因此获得活体的存在于特定深度处的内部组织的信息。
例如，在如图4和图5A-5B所示的具有两个光检测元件220-1和220-2的堆叠结构的传感器220中，当第一光检测元件220-1可以配置为感测具有第一吸收峰波长λ1(其是相对短的波长)的第一吸收光谱的光，而第二光检测元件220-2可以配置为感测具有第二吸收峰波长λ2(其是相对长的波长)的第二波长光谱的光时，从光发射器210照射的第一波长光谱和第二波长光谱的光可以分别穿透皮肤并到达距皮肤表面的各自最大深度、然后可以被反射，并且此被反射的光可以取决于波长分别在第一光检测元件220-1和第二光检测元件220-2中被吸收和感测。这里，即使来自皮肤表面的第一波长光谱和第二波长光谱的光具有任何穿透深度分布，从第二光检测元件220-2(其感测相对长的波长光谱的光)获得的图像(例如第二图像)可以比从第一光检测元件220-1(其感测相对短的波长光谱的光)获得的图像相对深，从第二光检测元件220-2(其感测相对长的波长光谱的光)获得的图像(例如第二图像)与从第一光检测元件220-1(其感测相对短的波长光谱的光)获得的图像(例如第一图像)之间的差异可以被提取以获得在第二吸收光谱的光单独穿透的深度处的图像信息(例如第一深度图像)。因此，可以有效地获得活体的在特定深度处的内部组织的图像信息。
同样地，例如，在图6和图7A-7B所示的包括三个光检测元件220-1、220-2和220-3的传感器220中，当第一光检测元件220-1可以配置为感测具有第一吸收峰波长λ1(其是最短波长)的第一吸收光谱的光，第三光检测元件220-3可以配置为感测具有第三吸收峰波长λ3(其是相对地最长波长)的第三吸收光谱的光，并且第二光检测元件220-2可以配置为感测具有在第一吸收峰波长λ1和第三吸收峰波长λ3之间的第二吸收峰波长λ2的第二吸收光谱的光时，从光发射器210照射的光当中的第一波长光谱、第二波长光谱和第三波长光谱的光具有距皮肤表面的各自穿透深度，并且第一波长光谱、第二波长光谱和第三波长光谱的光可以独立地穿过皮肤，然后可以传输一直到各自的最大穿透深度但是被活体的内部组织反射，并且被反射的光可以取决于波长在第一光检测元件220-1、第二光检测元件220-2和第三光检测元件220-3中被吸收和感测。这里，即使来自皮肤表面的第一波长光谱、第二波长光谱和第三波长光谱的光具有任何穿透深度分布，从第三光检测元件220-3(其配置为感测相对长的吸收光谱的光)获得的图像(例如第三图像)可以比来自第二光检测元件220-2(其配置为感测相对短的吸收光谱的光)的图像(例如第二图像)深，并且从第二光检测元件220-2(其配置为感测相对长的吸收光谱的光)获得的图像可以比从第一光检测元件220-1(其配置为感测相对短的吸收光谱的光)获得的图像(例如第一图像)深。
因此，来自第三光检测元件220-3和第二光检测元件220-2的图像的差异(例如，第三图像和第二图像之间的第二差异)被分离和/或提取以获得第三吸收光谱的光单独穿透的深度(例如第二深度)处的图像信息(例如第二深度图像)，同样地，来自第二光检测元件220-2和第一光检测元件220-1的图像的差异(例如，第一图像和第二图像之间的第一差异)被分离和/或提取以获取第二吸收光谱的光单独穿透的深度(例如第一深度，其中第二深度比第一深度深)处的图像信息(例如第一深度图像)。因此，可以有效地获得活体的距皮肤表面特定深度处的内部组织的图像信息，并且可以获得根据距皮肤表面的深度的活体的内部组织的多个“深度图像”。
在此方法中，在包括n个光检测元件220-1、220-2、…和220-n的传感器220中，从n个光检测元件220-1、220-2、…和220-n中选择的任意两个光检测元件的图像差异被分离和/或提取，然后被组合以获得在深度方向上的空间信息。光检测元件越多，可获取的在深度方向上的空间信息越精确。
使用上述生物成像系统100的生物成像方法可以包括：将生物成像系统100固定(例如，贴附、直接接触地放置等)在皮肤S上；开启(例如激活)多个光发射器210中的一些或全部以将光照射到皮肤S；在生物成像系统100的一个或更多个传感器220的多个光检测元件220-1、220-2、…和220-n的每个中根据被散射和反射的光的波长光谱选择性地感测光(例如吸收所述光和/或将该光转换成电信号)(所述光是穿过皮肤S被活体的内部组织散射或反射的照射光)，以获得(例如生成)多个图像；分离和/或提取活体的内部组织(诸如血管(BV))的取决于距皮肤(S)的表面的深度的多个图像之间的差异以获得根据距皮肤表面的深度的多个图像(例如“深度图像”)；以及组合活体的内部组织(诸如血管(BV))的所述多个图像(例如“深度图像”)以获得(例如生成)活体的内部组织的三维图像。
将参照图8和图9描述使用上述生物成像系统获得活体的内部组织的图像信息的方法的示例。
图8是示意性地示出根据一些示例实施方式的使用生物成像系统获得活体的内部组织的图像信息的方法的一示例的示意图，图9是示意性地示出使用图8的生物成像系统获得活体的内部组织的图像信息的方法的一示例的剖视图。
如上所述，当开启生物成像系统100的多个光发射器210以将光照射到皮肤S中时，取决于所照射的光的波长光谱，光可以从皮肤表面S1穿透不同的深度，并且相对长波长的光可以比相对短波长的光穿透得更深。
因此，参照图9，从多个光发射器210照射的光的可穿透深度D1、D2、…、Dn具有取决于波长的特定(或者，可选地，预定的)分布，并且取决于波长由活体的在不同深度处的内部组织反射的图像可以由配置为选择性地吸收彼此不同的波长光谱的光的多个光检测元件220-1、220-2、…220-n选择性地获得。例如，当多个光检测元件220-1、220-2、…和220-n当中的第一光检测元件220-1可以配置为吸收第一吸收光谱(其是最短波长光谱)的光，并且第n光检测元件220-n可以配置为吸收第n吸收光谱(其是相对最长的波长光谱)的光时，从第一至第n波长光谱的光获得的信号可以分别提供从距皮肤表面S1相对最近的深度D1到最深的深度Dn的图像，并且基于这些图像，根据每个深度的图像差异被分离并提取，以识别血管BV的最低点、中间点和最高点，因此获得血管BV的三维图像。血管BV的这种三维图像可以用于识别空间信息，诸如血管BV的位置、形状、尺寸和/或厚度。
将参照图10和图11描述使用上述生物成像系统获得活体的内部组织的图像信息的方法的另一示例。
图10是示意性地示出根据一些示例实施方式的使用生物成像系统获得活体的内部组织的图像信息的方法的另一示例的示意图，图11是示意性地示出使用图10的生物成像系统获得活体的内部组织的图像信息的方法的另一示例的剖视图。
在本示例中，当两个血管BV1和BV2位于深度方向上时，这两个血管BV1和BV2的图像被分离和/或提取以获得在特定深度处的血管BV1和BV2的图像。
换句话说，如上所述，从光发射器210照射的光的可穿透深度D1、D2、…、Dn具有取决于波长的特定(或者，可选地，预定的)分布，取决于波长的在不同深度反射的血管BV1和BV2的信息可以从配置为吸收不同波长光谱的光的多个光检测元件220-1、220-2、…和220-n选择性地获得，并且从第一至第n波长光谱的光获得的图像信息可以包括从距皮肤表面S1相对近的深度D1到最深的深度Dn的空间信息，不仅可以分离和/或提取多个图像的差异以识别血管BV1和BV2的最低点、中间点和最高点并因此获得血管BV1和BV2的每个三维图像，而且可以提取血管BV1和BV2的图像差异以获得血管BV2的清晰图像而不由于血管BV1降低分辨率。因此，当多个血管从皮肤表面位于深度方向上时，可以以这种方式有效地识别活体的内部组织的空间信息。这里，示出位于深度方向上的两个血管BV1和BV2的示例，但是在深度方向上的n个血管的其它示例可以以相同的方式示出。
在下文，描述根据一些示例实施方式的生物成像系统。
图12是示出根据一些示例实施方式的生物成像系统的一示例的平面图，图13是图12的生物成像系统的示例的沿着线XIII-XIII'截取的剖视图。
参照图12和图13，根据一些示例实施方式的生物成像系统100包括：基板110；在基板110上的多个光发射器210和多个传感器220；以及(可选地)封装膜260，覆盖所述多个光发射器210和所述多个传感器220，像一些示例实施方式(包括图1至图11的示例实施方式)一样。
然而，在一些示例实施方式(包括图12至图13的示例实施方式)的生物成像系统100中，与一些示例实施方式(包括图1至图11的示例实施方式)不同，所述多个光发射器210和所述多个传感器220设置在距基板110不同的深度处。换句话说，设置在距基板110的第一高度处的所述多个传感器220可以例如沿着行和/或列布置以形成传感器阵列200A，并且设置在距基板110的第二高度处的所述多个光发射器210可以例如沿着行和/或列布置以形成光发射器阵列200B。因此，光发射器阵列200B和传感器阵列200A可以处于距基板110的不同高度处。例如，第二高度可以高于第一高度。在传感器阵列200A和光发射器阵列200B之间，可以包括透明层250，该透明层250是可伸缩的透明层。
图14是图12的生物成像系统的另一示例的沿着线XIII-XIII'截取的剖视图。
参照图14，像一些示例实施方式(包括图12至图13的示例实施方式)一样，一些示例实施方式的生物成像系统100包括：基板110；在基板110上的传感器阵列200A；在传感器阵列200A上的光发射器阵列200B；在传感器阵列200A和光发射器阵列200B之间的透明层250；以及(可选地)封装膜260。
然而，不同于一些示例实施方式(包括图12至图13的示例实施方式)，根据一些示例实施方式(包括图14的示例实施方式)的生物成像系统100还包括在光发射器阵列200B下面并因此在光发射器阵列200B和传感器阵列200A之间的光扩散层270。光扩散层270可以在基板110和光发射器阵列200B之间，例如在基板110的整个表面上。光扩散层270可以配置为散射和扩散从光发射器阵列200B照射的光并将光均匀地供应到皮肤。
生物成像系统100可以应用于用于识别活体的内部组织的空间信息的医疗或安全成像设备，并且此空间信息可以临时地或实时地获得。例如，活体的内部组织可以是血管，并且诸如血管的位置、形状、尺寸和/或厚度的空间信息可以用于预测或预先治疗血管疾病。
生物成像系统100可以是例如可穿戴生物成像系统或直接附接到皮肤的皮肤附接生物成像系统，并且皮肤附接生物成像系统可以是例如贴片型生物成像系统或带型生物成像系统。
生物成像系统100还可以包括用于获得如上所述的电信号并根据电信号分离和/或提取活体的内部组织的空间信息的驱动单元(例如处理电路)诸如集成电路(IC)和处理器(例如中央处理器(CPU))。
生物成像系统100还可以包括显示单元或显示面板(例如发光二极管(LED)屏幕)，用于将活体的内部组织的图像和空间信息显示为各种字符和/或图像。
在下文，参照示例更详细地示出了一些示例实施方式。然而，示例实施方式的当前范围不限于这些示例。
光学模拟I
示例1
使用生物成像系统评估血管图像。
模拟条件如下：
-图1和图2所示的光发射器-传感器阵列
-可伸缩基板厚度：0.02mm
-图8和图9中的血管分布
-光发射器：表面光发射器(平面光发射器，朗伯体(Lambertian))
-光发射器的发射光谱：650nm的单个波长
-光发射器的上电极/下电极：反射电极/透光电极
-光检测元件的吸收峰波长：650nm的单个波长
-堆叠的光检测元件的数量：1
-皮肤构成：1.5mm的皮肤厚度，3mm的脂肪厚度，30mm的肌肉厚度，以及
-假设光检测元件的内部量子效率为100％。
结果在图15中示出。
图15是示出根据示例1获得的血管图像和空间分布的图。
参照图15，可以通过根据示例1的生物成像系统检查血管图像和血管的空间分布。
光学模拟II
示例2
当多个血管沿着深度方向分布时，使用生物成像系统评估每个血管图像。
模拟条件如下：
-图1和图2所示的光发射器-传感器阵列
-可伸缩基板厚度：0.02mm
-图10和图11中的血管分布
-光发射器：表面光发射器(平面光发射器，朗伯体(Lambertian))
-光发射器的发射光谱：650nm至710nm
-光发射器的上电极/下电极：反射电极/透光电极
-堆叠的光检测元件的数量：2(下、上)
-下光检测元件的吸收峰波长：650nm
-下光检测元件的上电极/下电极：透光电极/透光电极
-上光检测元件的吸收峰波长：710nm
-上光检测元件的上电极/下电极：反射电极/透光电极
-假设下光检测元件和上光检测元件的内部量子效率为100％
-皮肤构成：1.5mm的皮肤厚度，3mm的脂肪厚度，30mm的肌肉厚度，
-上部血管BV1的信息：x＝0mm(参考)，z＝1.5mm(距皮肤表面的深度)，0.5mm的半径，以及
-下部血管BV2的信息：x＝3mm，z＝4mm(距皮肤表面的深度)，1.0mm的半径。
结果在图16和图17中示出。
图16是示出从根据示例2的生物成像系统的第一光检测元件和第二光检测元件获得的信号的曲线图，图17是通过分离并提取图16所示的第一光检测元件和第二光检测元件的信号之间的差异而获得的曲线图。
参照图16和图17，分析从具有650nm的吸收峰波长的第一光检测元件和具有710nm的吸收峰波长的第二光检测元件获得的信号的差异，以分离下部血管图像和上部血管图像，因此提取下部血管图像。具体地，信号差异被分析并高斯拟合以识别中心位置，该中心位置具有3.27mm的x坐标，并且当与下部血管BV2的位置3.0mm相比时，上部血管BV1被识别为具有约10％(0.27mm)的误差。因此，相对于不同波长的信号差异被用于在0mm的x坐标上排除上部血管BV1并提取下部血管BV2的图像。
示例3
在与示例2相同的条件下执行模拟评估，除了下部血管BV2的x＝3mm被改变为x＝5mm。
结果在图18和图19中示出。
图18是示出从根据示例3的生物成像系统的第一光检测元件和第二光检测元件获得的信号的曲线图，图19是通过分离并提取图18所示的第一光检测元件和第二光检测元件的信号之间的差异而获得的曲线图。
参照图18和图19，分析从具有650nm的吸收峰波长的第一光检测元件和具有710nm的吸收峰波长的第二光检测元件获得的信号的差异，以将下部血管图像与上部血管图像分离，因此提取下部血管图像。具体地，信号差异被高斯拟合以识别中心位置，该中心位置具有4.9mm的x坐标，并且当与下部血管BV2的5.0mm相比时，上部血管BV1被识别为具有约5％(0.1mm)的误差。因此，相对于不同波长的信号差异被用于排除在0mm的x坐标上的上部血管BV1并提取下部血管BV2的图像。
光学模拟III
示例4
模拟条件如下：
-图1和图2所示的光发射器-传感器阵列
-可伸缩基板厚度：0.02mm
-光发射器：表面光发射器(平面光发射器，朗伯体(Lambertian))
-光发射器的发射光谱：500nm至900nm
-光发射器的上电极/下电极：反射电极/透光电极
-堆叠的光检测元件的数量：3(下、中、上)
-下光检测元件的吸收峰波长：600nm
-下光检测元件的上电极/下电极：透光电极/透光电极
-中间光检测元件的吸收峰波长：700nm
-中间光检测元件的上电极/下电极：透光电极/透光电极
-上光检测元件的吸收峰波长：800nm
-上光检测元件的上电极/下电极：反射电极/透光电极
-假设下光检测元件、中间光检测元件和上光检测元件的内部量子效率为100％
-皮肤构成：1.5mm的皮肤厚度，5mm的脂肪厚度，30mm的肌肉厚度，
-上部血管BV1的信息：x＝0mm(参考)，z＝1.5mm(距皮肤表面的深度)，0.5mm的半径，
-中部血管BV3的信息：x＝4mm，z＝5mm(距皮肤表面的深度)，1.5mm的半径，以及
-下部血管BV2的信息：x＝-3mm，z＝6mm(距皮肤表面的深度)，1.0mm的半径。
结果在图20中示出。
图20是示出从根据示例4的生物成像系统的堆叠的下光检测元件、中间光检测元件和上光检测元件获得的信号的曲线图。
参照图20，具有600nm的吸收峰波长的下光检测元件、具有700nm的吸收峰波长的中间光检测元件和具有800nm的吸收峰波长的上光检测元件的信号的差异被分析以分别提取下部血管图像、中部血管图像和上部血管图像。具体地，波长越长，光被透射和反射到皮肤中越深，因此，600nm的波长处的信号可以主要包括上部血管BV1的信息，700nm的波长处的信号可以主要包括上部血管BV1和中部血管BV3的信息，800nm的波长处的信号可以主要包括上部血管BV1、中部血管BV3和下部血管BV2的信息。在图20中，曲线1示出在800nm的波长和700nm的波长处的信号差异，并且这些信号差异被高斯拟合以识别中心位置，该中心位置可以用于获得在x＝-3mm处的下部血管BV2的信息。
同样地，在图20中，曲线2和3示出在800nm的波长和600nm的波长处的信号差异，这些信号差异被高斯拟合以由于在x＝-3mm和x＝4mm上的混合信息分离两个信号并因此获得中部血管BV3的信息。因此，可以使用在多个波长处的信号差异来提取特定深度处的血管信息，并以(波长数量-1)图像空间分辨率成像。
尽管已经结合当前被认为是实际的示例实施方式的内容描述了本公开，但是将理解，本发明构思不限于所公开的示例实施方式。相反，本发明构思旨在覆盖被包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。
本申请要求享有于2020年7月20日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0089587号的优先权和权益，其全部内容通过引用结合于此。

Claims (20)

1.一种生物成像系统，包括：
多个光发射器，配置为照射光，和
多个传感器，配置为检测由活体的内部组织散射或反射的光，
其中所述多个传感器中的每个传感器包括相对于彼此具有不同的吸收峰波长的多个光检测元件。
2.根据权利要求1所述的生物成像系统，其中所述多个光检测元件一个堆叠在另一个上。
3.根据权利要求1所述的生物成像系统，其中所述多个光检测元件的每个吸收峰波长在可见波长光谱至红外波长光谱内。
4.根据权利要求3所述的生物成像系统，其中所述多个光检测元件的每个吸收峰波长在450nm至1200nm内。
5.根据权利要求4所述的生物成像系统，其中所述多个光检测元件的吸收峰波长之间的差大于或等于10nm。
6.根据权利要求1所述的生物成像系统，其中所述多个光发射器中的每个光发射器的发射光谱包括所述多个光检测元件的相应吸收峰波长。
7.根据权利要求1所述的生物成像系统，其中
所述多个传感器中的每个传感器的所述多个光检测元件包括一个堆叠在另一个上的第一光检测元件和第二光检测元件，其中
所述第一光检测元件包括第一吸收层，该第一吸收层配置为选择性地检测在具有第一吸收峰波长的第一吸收光谱中的光，以及
所述第二光检测元件包括第二吸收层，该第二吸收层配置为选择性地检测在具有第二吸收峰波长的第二吸收光谱中的光，所述第二吸收峰波长长于所述第一吸收峰波长。
8.根据权利要求7所述的生物成像系统，其中
所述多个传感器中的每个传感器包括
第一电极，在所述传感器的所述第一光检测元件的所述第一吸收层的一个表面上，
第二电极，在所述传感器的所述第二光检测元件的所述第二吸收层的一个表面上，以及
第三电极，分别面对所述第一电极和所述第二电极，并在所述第一吸收层和所述第二吸收层之间，并且
所述第三电极是所述第一光检测元件和所述第二光检测元件的公共电极。
9.根据权利要求7所述的生物成像系统，其中
所述多个传感器中的每个传感器还包括
第三光检测元件，堆叠在所述第二光检测元件上，和
绝缘层，在所述第一光检测元件和所述第二光检测元件之间以及在所述第二光检测元件和所述第三光检测元件之间，以及
所述第三光检测元件包括第三吸收层，该第三吸收层配置为检测在具有第三吸收峰波长的第三吸收光谱中的光，所述第三吸收峰波长长于所述第二吸收峰波长。
10.根据权利要求1所述的生物成像系统，还包括：
可伸缩基板，所述可伸缩基板配置为支撑所述多个光发射器和所述多个传感器。
11.根据权利要求10所述的生物成像系统，其中
所述可伸缩基板包括具有第一弹性模量的多个第一区域和在所述多个第一区域中的相邻的第一区域之间的第二区域，所述第二区域具有第二弹性模量，所述第一弹性模量高于所述第二弹性模量，
所述多个光发射器和所述多个传感器在所述可伸缩基板的所述多个第一区域中的单独的相应的第一区域中。
12.根据权利要求10所述的生物成像系统，其中所述生物成像系统包括
光发射器-传感器阵列，其中所述多个光发射器和所述多个传感器被交替地布置。
13.根据权利要求10所述的生物成像系统，其中所述生物成像系统包括
光发射器阵列，其中布置所述多个光发射器，和
传感器阵列，其中布置所述多个传感器，
所述光发射器阵列和所述传感器阵列在距所述可伸缩基板的不同高度处。
14.根据权利要求13所述的生物成像系统，还包括：
在所述光发射器阵列和所述传感器阵列之间的光扩散层。
15.根据权利要求1所述的生物成像系统，还包括：
处理电路和显示面板中的至少一个。
16.一种生物成像方法，包括：
将权利要求1的所述生物成像系统固定在所述活体的皮肤上，
激活所述多个光发射器以将光照射到所述活体的所述皮肤，以及
根据穿过所述活体的所述皮肤被所述活体的所述内部组织散射或反射的光的波长光谱，在所述生物成像系统的所述多个传感器中的至少一个传感器的所述多个光检测元件的每个光检测元件中选择性地感测被散射或反射的所述光，以获得多个图像。
17.根据权利要求16所述的生物成像方法，还包括：
提取所述多个图像之间的差异，以获得根据距所述皮肤的表面的深度的所述活体的所述内部组织的多个深度图像。
18.根据权利要求17所述的生物成像方法，其中
所述多个传感器中的每个传感器的所述多个光检测元件包括
第一光检测元件，配置为检测在具有第一吸收峰波长的第一吸收光谱中的光，
第二光检测元件，配置为检测在具有第二吸收峰波长的第二吸收光谱中的光，所述第二吸收峰波长长于所述第一吸收峰波长，以及
第三光检测元件，配置为检测在具有第三吸收峰波长的第三吸收光谱中的光，所述第三吸收峰波长长于所述第二吸收峰波长，
其中获得根据距所述皮肤的所述表面的深度的所述活体的所述内部组织的所述多个深度图像包括：
从由所述第一光检测元件获得的第一图像与由所述第二光检测元件获得的第二图像之间的第一差异，提取所述活体的所述内部组织的在距所述皮肤的所述表面的第一深度处的第一深度图像，以及
从由所述第三光检测元件获得的第三图像与由所述第二光检测元件获得的所述第二图像之间的第二差异，提取所述活体的所述内部组织的在比所述第一深度深的第二深度处的第二深度图像。
19.根据权利要求17所述的生物成像方法，还包括：
组合所述活体的所述内部组织的所述多个深度图像，以生成所述活体的所述内部组织的三维图像。
20.根据权利要求16所述的生物成像方法，其中所述活体的所述内部组织包括血管。
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