GR20160200058U - Φορητο συστημα ληψης μετρησεων επαγομενου φθορισμου και διαχυτης ανακλασης - Google Patents

Abstract

Φορητό σύστημα λήψης φασμάτων με την τεχνική του επαγόμενου φθορισμού και της διάχυτης ανάκλασης. Το σύστημα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την λήψη και επεξεργασία φασμάτων από ανθρώπινους δερματικούς ιστούς εν ζωή (in vivo) με στόχο τη διάγνωση μη μελανωματικού δερματικού καρκινώματος. Το σύστημα αποτελείται από πηγή φωτός UV και πηγή λευκού φωτός, το οποίο μεταφέρεται μέσω οπτικής ίνας τύπου διχάλας σε κατάλληλο δειγματολήπτη (Probe) που το μεταφέρει πάνω στον υπό εξέταση δερματικό ιστό και επίσης λαμβάνει το φθορισμό ή την ανάκλαση από τον δερματικό ιστό και την μεταφέρει διαμέσου της ίδιας οπτικής ίνας σε φασματογράφο. Τα φάσματα φθορισμού και διάχυτης ανάκλασης αναλύονται σε συνδεδεμένο υπολογιστή Laptop μέσω κατάλληλου λογισμικού. Ο δειγματολήπτης του συστήματος επιτρέπει την άμεση σε πραγματικό χρόνο επόπτευση της δερματικής περιοχής και την μικρομετρική ρύθμιση της απόστασης της οπτικής ίνας από την περιοχή.

Description

 Φορητό σύστημα λήψης μετρήσεων επαγόμενου φθορισμού και διάχυτης ανάκλασης

 Η παρούσα εφεύρεση αφορά ένα σύστημα λήψης φασμάτων με την τεχνική του επαγόμενου φθορισμού ή της διάχυτης ανάκλασης. Το σύστημα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την λήψη και επεξεργασία φασμάτων από ανθρώπινους δερματικούς ιστούς εν ζωή (in vivo) με στόχο τη διάγνωση μη μελανωματικού δερματικού καρκινώματος.

 Τόσο η μέθοδος της φασματοσκοπίας επαγόμενου φθορισμού όσο και της διάχυτης ανάκλασης είναι ευρέως χρησιμοποιούμενες σε πολλούς επιστημονικούς τομείς. Τα τελευταία χρόνια γίνεται συστηματική έρευνα ώστε οι δύο αυτές τεχνικές να χρησιμοποιηθούν στην διάγνωση δερματικού καρκίνου (δείτε J. Bio med Opt. Vol 18(6), 61221 (2013), Skin Pharmacology and Physiology, vol 22(3), 158-165 (2009), Proc. SPIE, 4397, 405 (2001), Photochem. Photobiol. Vol 68(5), 603-663 (1998), J. Urology, 159: 1871-1875 (1998), Vibrat Spectrosc vol 28, 17-23 (2002)).

 Σύμφωνα με την τεχνική του επαγόμενου φθορισμού, φώς στο υπεριώδες από πηγή laser ή άλλη προσπίπτει πάνω στην περιοχή του δέρματος και ο επαγόμενος φθορισμός λαμβάνεται με ένα φασματογράφο και αναλύεται ώστε να προκύψει αν ο ιστός είναι καρκινικός ή όχι. Επίσης με την τεχνική της διάχυτης ανάκλασης, φως από πηγή λευκού φωτός προσπίπτει στην δερματική περιοχή προς εξέταση και η λήψη από φασματογράφο και ανάλυση του ανακλώμενου φωτός επίσης μπορεί μετά από κατάλληλη επεξεργασία να δείξει διαφορές μεταξύ υγιούς και καρκινικού δέρματος.

 Και οι δύο τεχνικές έχουν μη επεμβατικό χαρακτήρα, δηλαδή δεν είναι απαραίτητη η εκτομή και αφαίρεση δείγματος ιστών, αναπόφευκτη διαδικασία κατά την ιστοπαθολογική ανάλυση που αποτελεί τον χρυσό κανόνα στην διάγνωση μη μελανωματικού δερματικού καρκινώματος. Η διάγνωση με τη βοήθεια του επαγόμενου φθορισμού φαίνεται να αποτελεί μια αξιόπιστη εναλλακτική, μη επεμβατική, διαγνωστική τεχνική σε πραγματικό χρόνο, ιδιαίτερα στη διάκριση νεοπλασματικών και μη νεοπλασματικών ιστών, καθόσον υπάρχει μια γενική συμφωνία από τα ερευνητικά αποτελέσματα στο ότι ο εκπεμπόμενος φθορισμός από φυσιολογικό ιστό είναι διαφορετικής έντασης από το φθορισμό μη φυσιολογικού ιστού, λόγω αλλαγών στις οπτικές και βιοχημικές ιδιότητες των ιστών.

Το αντικείμενο της παρούσης εφεύρεσης είναι να δώσει ένα πλήρες σύστημα, το οποίο θα είναι φορητό έτσι ώστε να διευκολύνει την χρησιμοποίηση του σε νοσοκομειακές μονάδες για την φωτοδιάγνωση μη μελανωματικού δερματικού καρκίνου. Η φορητότητα του συστήματος σημαίνει ότι μπορεί να μεταφερθεί από ένα άτομο μέσα σε μία μικρή χειραποσκευή και να αναπτυχθεί εύκολα στον τόπο λήψης των μετρήσεων. Για τον σκοπό αυτό θα αποτελείται από πηγές φωτός (LED πηγές στο UV, ή λευκού φωτός ή πηγή laser στο UV), οπτικές ίνες τύπου διχάλας (που θα οδηγούν το φώς διαμέσου κατάλληλου δειγματολήπτη πάνω στην δερματική επιφάνεια και ταυτόχρονα θα οδηγούν το ανακλώμενο ή εκπεμπόμενο φως φθορισμού στον φασματογράφο), έναν φασματογράφο για την ανάλυση των ληφθέντων φασμάτων και τον κατάλληλο δειγματολήπτη (Probe), ο οποίος θα εξασφαλίζει τις κατάλληλες συνθήκες (σκότος, γωνία εκπομπής κλπ) για την οδήγηση του φωτός διέγερσης από τις πηγές και του φθορισμού ή του ανακλώμενου φωτός μέσω των οπτικών ινών. Η ανάλυση των φασμάτων θα γίνεται με χρήση ενός φορητού υπολογιστή laptop με κατάλληλο λογισμικό.

 Συγκεκριμένα, το σύστημα συνοπτικά φαίνεται στο σχήμα 1. Η πηγή φωτός (1) μπορεί να είναι πολλαπλή με χρήση laser που εκπέμπει στο UV ή πηγών LED, ρυθμιζόμενης έντασης, με δυνατότητα εκπομπής λευκού φωτός και UV ακτινοβολίας στα 365 nm, 380 nm και 400 nm και αντίστοιχες εξόδους για οπτικές ίνες. Οι οπτικές ίνες (2) που χρησιμοποιούνται είναι τύπου διχάλας (bifurcated fiber optics) που καταλήγουν σε κοινό άκρο πάνω στον δειγματολήπτη (3) και οι οποίες συνδέονται με συνδέσμους τύπου SMA905, αφ' ενός με την πηγή φωτός, αφ' ετέρου με το φασματογράφο (4), διοχετεύοντας σ' αυτόν το ανακλώμενο/φθορίζων φως. Η συνολική διάμετρος και το αριθμητικό άνοιγμα των ινών είναι 200 μm και 0.22 αντίστοιχα, ενώ η διαπερατότητα τους καλύπτει την περιοχή του ορατού και κοντινού υπερύθρου (200 - 1100 nm).

 Στην περίπτωση των μετρήσεων του φθορισμού παρεμβάλλεται ανάμεσα στην οπτική ίνα απολαβής του φθορισμού και της εισόδου στον φασματογράφο ένα κατάλληλο οπτικό φίλτρο (5) (κατάλληλου μήκους κύματος αποκοπής, πχ στα 380 nm όταν ή πηγή είναι LED στα 365 nm) για την αποκοπή της ακτινοβολίας διέγερσης. Τόσο η πηγή λευκού φωτός, όσο και οι πηγές στο υπεριώδες είναι βαθμονομημένες και παρέχουν τη δυνατότητα ρύθμισης της έντασης μέσω ποτενσιόμετρου στην ίδια την πηγή, αλλά και με κάθετη μικρομετρική μετακίνηση της οπτικής ίνας μέσα στον ειδικά σχεδιασμένο δειγματολήπτη. Ο φασματογράφος συνδέεται με υπολογιστή Laptop για την επεξεργασία των φασμάτων από κατάλληλο λογισμικό (6). Κατάλληλη μικροκάμερα (7) έχει επίσης τοποθετηθεί στον δειγματολήπτη και συνδεθεί με τον υπολογιστή ώστε να είναι δυνατή η παρατήρηση του ακριβούς σημείου πάνω στο δέρμα που θα γίνει η πραγματοποίηση των μετρήσεων επαγόμενου φθορισμού ή διάχυτης ανάκλασης.

 Για διευκόλυνση στο χειρισμό και για τον έλεγχο της μέτρησης χρησιμοποιείται μονάδα ελέγχου συγκροτούμενη από έναν μικροελεγκτή (8), ο οποίος θέτει σε λειτουργία λήψης τον φασματογράφο μετά την ενεργοποίηση του διακόπτη που βρίσκεται στο σώμα του δειγματολήπτη. Στις μετρήσεις επαγόμενου φθορισμού ο μικροελεγκτής ελέγχει και την πηγή φωτός επιβάλλοντας σ' αυτήν παλμική λειτουργία και ακολούθως σκανδαλισμό (trigger) του φασματογράφου μετά από κάθε παλμό, με δυνατότητα ελέγχου του χρονισμού τους (χρόνος καθυστέρησης ανάμεσα στον παλμό και στην λήψη της μέτρησης).

Σημαντικό ρόλο στην λειτουργία του συστήματος έχει ο δειγματολήπτης (Probe) που έχει πολλαπλούς στόχους και δυνατότητες. Πρώτον επιτρέπει την κάθετη πρόσπτωση του φωτός διέγερσης πάνω στον προς μελέτη δερματικό ιστό (στόχος) και υπό συνθήκες απόλυτου σκοταδιού, ώστε να μην αλλοιώνονται τα χαρακτηριστικά των φασμάτων από το φως του περιβάλλοντος. Δεύτερον επιτρέπει την τοποθέτηση της οπτικής ίνας σε κατάλληλη απόσταση από τον στόχο έτσι ώστε να είναι δυνατή η ρύθμιση της επιφάνειας που θα εκτεθεί στο φως διέγερσης. Οι ρυθμίσεις αυτές είναι δυνατές καθόσον γίνεται μικρομετρική μετακίνηση της οπτικής ίνας μέσα στον δειγματολήπτη έτσι ώστε να ρυθμίζεται επακριβώς, με ακρίβεια 100 pm, η απόσταση της οπτικής ίνας από τον στόχο. Τρίτον είναι δυνατή η επισκόπηση του στόχου μέσω της μικροκάμερας που είναι τοποθετημένη μέσα στον δειγματολήπτη και εμφανίζει στον υπολογιστή εικόνα του στόχου σε πραγματικό χρόνο. Τέταρτον υπάρχει κατάλληλη αφαιρούμενη επιφάνεια στο σημείο που γίνεται η επαφή με τον στόχο ώσ αφαίρεση της και ο άμεσος καθαρισμός /απο Στο σχήμα 2 φαίνεται το σχέδιο του δειγματο τε μετά από κάθε μέτρηση να είναι δυνατή η λύμανση της.

 λήπτη.

Claims (6)

ΑΞΙΩΣΕΙΣ

 1. Σύστημα λήψης φασμάτων μέσω της τεχνικής του επαγόμενου φθορισμού μέσω διέγερσης από υπεριώδες φώς πηγής laser ή πηγής LED, χαρακτηριζόμενο από το ότι πραγματοποιεί και μετρήσεις φασμάτων διάχυτης ανάκλασης με χρήση πηγής LED λευκού φωτός.

2.    Σύστημα σύμφωνα με την αξίωση 1 χαρακτηριζόμενο από την δυνατότητα εύκολης και άμεσης μετακίνησης του, καθόσον όλα τα απαραίτητα εξαρτήματα του χωράνε σε μικρή χειραποσκευή και η συναρμολόγηση και λειτουργία του επιτυγχάνεται σε διάρκεια λίγων λεπτών.

3.    Σύστημα σύμφωνα με την αξίωση 1 και 2 χαρακτηριζόμενο από το ότι η μετάδοση του φωτός διέγερσης και του ληφθέντος φωτός φθορισμού ή ανάκλασης πραγματοποιείται διαμέσου δειγματολήπτη (Probe) που απομονώνει το φως του περιβάλλοντος ώστε να είναι αξιόπιστες οι μετρήσεις σε περίπτωση λήψης μετρήσεων σε ανθρώπους (in vivo).

4.   Σύστημα σύμφωνα με μία από τις προηγούμενες αξιώσεις, χαρακτηριζόμενο από το ότι εσωτερικά του δειγματολήπτη (Probe) υπάρχει μικροκάμερα με σύνδεση στον υπολογιστή του συστήματος και επιτρέπει την επόπτευση της περιοχής που μετράται σε συνθήκες πραγματικού χρόνου.

5.   Σύστημα σύμφωνα με μία από τις προηγούμενες αξιώσεις, χαρακτηριζόμενο από το ότι στον δειγματολήπτη είναι δυνατή η μικρομετρική μετακίνηση της οπτικής ίνας μεταφοράς φωτός (διέγερσης και φθορισμού/ανάκλασης).

6.   Σύστημα σύμφωνα με μία από τις προηγούμενες αξιώσεις, χαρακτηριζόμενο από το ότι χρησιμοποιείται μονάδα ελέγχου συγκροτούμενη από μικροελεγκτή, ο οποίος ελέγχει τον φασματογράφο και την πηγή φωτός όταν το σύστημα δουλεύει σε παλμική λειτουργία, με δυνατότητα ελέγχου του χρονισμού τους (χρόνος καθυστέρησης ανάμεσα στον παλμό και στην λήψη της μέτρησης).