CN216285807U

CN216285807U - 一种高效准确检测皮肤组织中nadh荧光的光纤探头

Info

Publication number: CN216285807U
Application number: CN202122971626.5U
Authority: CN
Inventors: 候华毅; 陈相柏
Original assignee: Wuhan Gepu Photoelectric Technology Co ltd
Current assignee: Wuhan Gepu Photoelectric Technology Co ltd
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2031-11-30

Abstract

本实用新型涉及荧光探测领域，具体涉及一种高效准确检测皮肤组织中NADH荧光的光纤探头，包括套管、收集光纤、激发光纤、填充物，套管为圆形，收集光纤置于套管的中心，激发光纤为多个，激发光纤均匀分布于套管的内壁一侧，激发光纤不与收集光纤接触，填充物填充套管内除收集光纤和激发光纤外的区域。应用时，光纤探头与皮肤接触。激发光纤发出紫外光，紫外光进入皮肤，激发皮肤中的NADH分子产生荧光，收集光纤收集荧光，从而实现NADH分子探测。在本实用新型中，激发光纤围绕在收集光纤的外侧，通过扩大面积的方式增加了针对NADH分子的激发光强度，不仅提供了NADH分子荧光的强度，而且减少了对皮肤的伤害，在皮肤组织NADH含量监测中具有良好的应用前景。

Description

一种高效准确检测皮肤组织中NADH荧光的光纤探头

技术领域

本实用新型涉及荧光探测领域，具体涉及一种高效准确检测皮肤组织中NADH荧光的光纤探头。

背景技术

NADH(Nicotinamide adenine dinucleotide)是一种化学物质，是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的还原态，还原型辅酶Ⅰ。N指烟酰胺，A指腺嘌呤，D是二核苷酸。NADH在维持细胞生长、分化和能量代谢以及细胞保护方面起着重要作用。并且已经证明，检测皮肤组织中的NADH水平监测新陈代谢等方面的相关信息。因此，皮肤组织中NADH水平的实时动态检测具有重要意义。

非侵入式测量皮肤组织中NADH含量是实现人体线粒体功能及相关疾病检测的关键。目前非侵入式皮肤组织中NADH含量的检测主要采用荧光光谱方法，其中常规光纤探头采用单一的入射光纤及收集光纤结构，采集的NADH信号弱，且受漫反射光及皮肤组织中其他成分荧光的干扰较大。因而优化光纤探头结构从而高效准确的测量皮肤组织中NADH含量，对实现准确无创检测人体线粒体功能及相关疾病有重要意义。

实用新型内容

为解决以上问题，本实用新型提供了一种高效准确检测皮肤组织中NADH荧光的光纤探头，包括套管、收集光纤、激发光纤、填充物，套管为圆形，收集光纤置于套管的中心，激发光纤为多个，激发光纤均匀分布于套管的内壁一侧，激发光纤不与收集光纤接触，填充物填充套管内除收集光纤和激发光纤外的区域。

更进一步地，激发光纤的半径为100微米。

更进一步地，收集光纤的半径为300微米。

更进一步地，激发光纤和收集光纤的中心距离为550微米。

更进一步地，激发光纤为12个。

更进一步地，激发光纤的端面为斜面，靠近收集光纤一侧激发光纤低；远离收集光纤一侧激发光纤高。

更进一步地，在收集光纤的端面附近，收集光纤只有纤芯。

更进一步地，在收集光纤的端面处，收集光纤纤芯的截面面积大。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供了一种高效准确检测皮肤组织中NADH荧光的光纤探头，包括套管、收集光纤、激发光纤、填充物，套管为圆形，收集光纤置于套管的中心，激发光纤为多个，激发光纤均匀分布于套管的内壁一侧，激发光纤不与收集光纤接触，填充物填充套管内除收集光纤和激发光纤外的区域。应用时，光纤探头与皮肤接触。激发光纤发出紫外光，紫外光进入皮肤，皮肤中的NADH分子产生荧光，收集光纤收集荧光，从而实现NADH分子探测。在本实用新型中，激发光纤围绕在收集光纤的外侧，通过扩大面积的方式增加了针对NADH分子的激发光强度，不仅提供了NADH分子荧光的强度，而且减少了对皮肤的伤害，在皮肤组织NADH含量监测中具有良好的应用前景。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是一种高效准确检测皮肤组织中NADH荧光的光纤探头的示意图。

图2是蒙特卡罗模拟的NADH荧光和漫反射光强度与收集光纤半径之间的关系图。

图3是蒙特卡罗模拟的NADH荧光和漫反射光强度与激发光纤和收集光纤之间中心距离的关系图。

图4是蒙特卡罗模拟的NADH荧光和漫反射光强度与光纤探头和皮肤表面之间距离的关系图。

图中：1、套管；2、收集光纤；3、激发光纤；4、填充物。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本申请作进一步详细说明。

实施例1

本实用新型提供了一种高效准确检测皮肤组织中NADH荧光的光纤探头，如图1所示，该光纤探头包括套管1、收集光纤2、激发光纤3、填充物4。套管1为圆形，套管1的材料为不锈钢材料。收集光纤2置于套管1的中心，收集光纤2为多模光纤，收集光纤2包括纤芯、包层、涂覆层。收集光纤2为可见玻璃光纤，可以传播可见光。激发光纤3为多个，激发光纤3均匀分布于套管1内壁的内侧。激发光纤3也为多模光纤，激发光纤3包括纤芯、包层、涂覆层。激发光纤3为紫外石英光纤。激发光纤3不与收集光纤2接触，也就是说，激发光纤3和收集光纤2之间具有一定距离。填充物4填充套管1内除收集光纤2和激发光纤3外的区域。也就是说，填充物4用以固定收集光纤2和激发光纤3。优选地，填充物4具有一定的弹性。

应用时，激发光纤3的一端连接紫外光源，紫外光源的波长为340纳米。收集光纤2的一端连接CCD，用以探测荧光强度。NADH分子的吸收波段大概在320纳米-380纳米之间；在波长为340纳米紫外光的激发下，NADH发出荧光，荧光的波长大概在460纳米左右，通过探测NADH分子荧光强度实现皮肤中NADH含量监测。

在本实用新型中，激发光纤3围绕在收集光纤2的外侧，通过扩大面积的方式增加了针对NADH分子的激发光强度，不仅提高了NADH分子荧光的强度，而且减少了对皮肤的伤害，在皮肤组织NADH含量监测中具有良好的应用前景。另外，本实用新型将激发光纤3围绕在收集光纤2的周围，减少了探头的尺寸，便于应用或集成，对人体线粒体功能及相关疾病的无创检测有重要意义。

实施例2

在实施例1的基础上，应用蒙特卡罗方法模拟了光纤探头中各部件的最优尺寸。在这些模拟中，NADH分子设定在皮肤表面以下90微米处。激发光纤3的数量为12根。

图2是蒙特卡罗模拟的NADH荧光和漫反射光强度与收集光纤2半径之间的关系图。激发光纤3的半径被固定为100微米。图2表明当收集光纤2的半径r_C为300微米时，即可实现高效的NADH荧光信号收集。

图3是蒙特卡罗模拟的NADH荧光和漫反射光强度与激发光纤3和收集光纤2之间中心距离的关系图。激发光纤3的半径被固定为100微米，收集光纤2的半径被固定为300微米。图3表明当激发光纤3和收集光纤2的中心距离d为550微米时，既可以高效地收集NADH荧光信号，又可以很好地降低漫反射光的干扰，并且可以有效地降低皮肤组织中其他成分荧光的干扰。也就是说，这样设置刚好可以收集到NADH分子所在皮肤层深度的荧光，而减少了其它深度荧光物质的干扰。例如，NADH主要在表皮层，而最大的干扰物质糖基化终产物(AGE)在真皮层，通过这种距离的设置，可以增加NADH分子荧光信号的收集，而减少AGE的干扰，实现深度分辨。

图4是蒙特卡罗模拟的NADH荧光和漫反射光强度与光纤探头和皮肤表面之间距离p的关系图。图4表明当收集NADH分子荧光时，探头表面应于皮肤紧密接触。

在以上蒙特卡罗模拟中，均设定激发光纤3和收集光纤2的端面为平面，激发光纤3和收集光纤2的端面平齐。

实施例3

在实施例1的基础上，激发光纤3的端面为斜面，靠近收集光纤2一侧激发光纤3低；远离收集光纤2一侧激发光纤3高。也就是说，每个激发光纤3的端面均为斜面，并且是向收集光纤2的一侧倾斜，并且每个激发光纤3端面倾斜的角度相同。这样一来，从激发光纤3端面出射的紫外光向收集光纤2一侧倾斜，在皮肤组织中，这些紫外光更多地聚集在收集光纤2的下侧，从而增强对收集光纤2下侧NADH分子的激发，NADH分子能够产生更强的荧光，从而提高NADH分子含量探测的准确度。

实施例4

在实施例3的基础上，在收集光纤2的端面附近，收集光纤2只有纤芯。也就是说，在收集光纤2的端面附近，收集光纤2纤芯外侧的包层和涂覆层被移除。收集光纤2的纤芯裸露在外，这样增加了收集光纤2纤芯与皮肤的接触面积，便于皮肤中的NADH分子荧光更多地进入收集光纤2，从而更精确地测量皮肤中NADH分子的含量。

实施例5

在实施例4的基础上，在收集光纤2的端面处，收集光纤2纤芯的截面面积大。也就是说，收集光纤2的纤芯粗细不同：在端面处，纤芯粗，在套管1内部，纤芯正常直径。当整个光纤探头与皮肤接触时，纤芯端面和侧面与皮肤具有更多的接触面积，从而使得皮肤中的更多NADH分子荧光耦合进入收集光纤2的纤芯，进而进入收集光纤2，从而实现更精确的皮肤中NADH分子含量探测。

更进一步地，填充物4低于激发光纤3和收集光纤2的端面。在应用时，本实用新型的光纤探头置于待测皮肤的下面，也就是说皮肤置于光纤探头上。皮肤自身的重力就压在光纤探头上。当填充物低于激发光纤3和收集光纤2的端面时，不仅激发光纤3的端面和收集光纤2的端面与皮肤紧密接触，而且收集光纤2纤芯的侧面也与皮肤紧密接触，增加了皮肤与收集光纤2纤芯的接触面积，皮肤中的NADH分子荧光也可以从收集光纤2纤芯的侧面耦合进入纤芯，提高了所检测到的荧光的强度，从而实现NADH分子含量的更精确监测。

更进一步地，在收集光纤2的端面处，收集光纤2的纤芯为球形。在制作时，可以应用激光烧灼的方式，使得收集光纤2的纤芯融化为球形。球形纤芯突出填充物4。球形纤芯与皮肤更容易接触。当皮肤与球形纤芯接触时，皮肤中的NADH荧光更倾向于垂直角度进入球形纤芯，从而更多地耦合进入纤芯内，提高了所探测到的荧光强度，从而实现NADH分子含量更精确的探测。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims

1.一种高效准确检测皮肤组织中NADH荧光的光纤探头，其特征在于，包括套管、收集光纤、激发光纤、填充物，所述套管为圆形，所述收集光纤置于所述套管的中心，所述激发光纤为多个，所述激发光纤均匀分布于所述套管的内壁一侧，所述激发光纤不与所述收集光纤接触，所述填充物填充所述套管内除所述收集光纤和所述激发光纤外的区域。

2.如权利要求1所述的高效准确检测皮肤组织中NADH荧光的光纤探头，其特征在于：所述激发光纤的半径为100微米。

3.如权利要求2所述的高效准确检测皮肤组织中NADH荧光的光纤探头，其特征在于：所述收集光纤的半径为300微米。

4.如权利要求3所述的高效准确检测皮肤组织中NADH荧光的光纤探头，其特征在于：所述激发光纤和所述收集光纤的中心距离为550微米。

5.如权利要求4所述的高效准确检测皮肤组织中NADH荧光的光纤探头，其特征在于：所述激发光纤为12个。

6.如权利要求1-5任一项所述的高效准确检测皮肤组织中NADH荧光的光纤探头，其特征在于：所述激发光纤的端面为斜面，靠近所述收集光纤一侧所述激发光纤低；远离所述收集光纤一侧所述激发光纤高。

7.如权利要求6所述的高效准确检测皮肤组织中NADH荧光的光纤探头，其特征在于：在所述收集光纤的端面附近，所述收集光纤只有纤芯。

8.如权利要求7所述的高效准确检测皮肤组织中NADH荧光的光纤探头，其特征在于：在所述收集光纤的端面处，所述收集光纤纤芯的截面面积大。