專利名稱：用于癌癥診斷的拉曼表面增強光纖導(dǎo)管傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于癌癥診斷的拉曼表面增強光纖導(dǎo)管傳感器，通過檢測腫 瘤特異性分子的拉曼信號，實現(xiàn)體內(nèi)實時檢測癌癥的技術(shù)，屬于醫(yī)療儀器技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
癌癥是人類健康最大敵人，幾乎人體的所有器官都能發(fā)生癌癥，全球每年約 有600萬人被癌癥奪去生命。我國每年有160萬至180萬人被確診為癌癥患者， 有130萬人死于癌癥，死亡率僅次于冠心病，居第二位。另一方面，如果能早期 發(fā)現(xiàn)和診斷，幾乎所有癌癥都是可以治療的，因此，癌癥的盡早發(fā)現(xiàn)和診斷在臨 床處理中起著重要的作用。拉曼光譜技術(shù)是一種基于光與物質(zhì)相互作用的特性，利用非彈性拉曼光散射 來進(jìn)行無損傷探測的方法。任何物質(zhì)都有確定的分子結(jié)構(gòu)，都有確定的分子振動 光譜，拉曼散射光譜技術(shù)從物質(zhì)的分子振動光譜來識別和區(qū)分不同的物質(zhì)結(jié)構(gòu)， 成為研究物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的有效手段。在醫(yī)學(xué)上，拉曼光譜可從疾病引起組織、體 液、細(xì)胞的分子組成的變化，在分子和細(xì)胞水平上來診斷疾病。相對其他方法， 拉曼光譜用于醫(yī)學(xué)診斷具有非破壞性，非侵入性，不用試劑和高度自動化的優(yōu)點。 現(xiàn)在國內(nèi)外的針對癌癥的拉曼信號研究主要基于一定數(shù)量癌變的和正常的器官組 織的拉曼光譜的對比研究，從二者的拉曼特征光譜差異能找出反映癌變的特征標(biāo) 志光譜。對于拉曼光譜用于癌癥診斷的研究報道目前還不太多，主要還限于乳腺 癌、皮膚癌等外部的癌變的研究。拉曼散射效應(yīng)是個非常弱的過程，其光強一般僅約為入射光強的1(T 10—8， 所以要對拉曼光譜進(jìn)行研究幾乎都要用到某種增強效應(yīng)。目前采用的增強方法主 要有共振拉曼散射方法和表面增強拉曼散射(SERS)方法，SERS增強因子可達(dá) 103 107。近幾年來，表面增強拉曼散射方法由于其探測靈敏度高、分辨率高、水干擾小、穩(wěn)定性好及適合于界面研究等優(yōu)點，己被廣泛應(yīng)用于表面研究、吸附物 界面表面狀態(tài)的研究、生物大分子的界面取向及構(gòu)型、構(gòu)象的研究和結(jié)構(gòu)的分析 等。已發(fā)現(xiàn)能產(chǎn)生SERS的金屬有Ag， Au， Cu和Pt等少數(shù)金屬，以Ag的增強效 應(yīng)為最佳，最為常用，金次之。金/銀膠體可以實現(xiàn)液相拉曼增強，在固體表面沉 積或者修飾金/銀可以實現(xiàn)固相表面拉曼增強，如表面具有規(guī)則微納結(jié)構(gòu)，則將會 有更好的增強效果。利用表面增強拉曼散射，可以實現(xiàn)體內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中腫瘤特異 性標(biāo)志物的拉曼增強檢測，相對于癌變組織的檢測，腫瘤特異性標(biāo)志物有更好的 特異性、準(zhǔn)確性和在體可操作性。目前美國的大學(xué)研究人員通過單克隆抗體修飾 的納米金顆粒增強拉曼信號，實現(xiàn)了在小動物體內(nèi)的體表淺腫瘤的檢測，但是對 于體表深度大于l-2cm的腫瘤的在體檢測還無法實現(xiàn)。光纖技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)距離傳輸和放大光學(xué)信號使得拉曼散射直接用在體內(nèi)臨床 診斷疾病成為可能。光纖在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用，從光管道和壓力 傳感器到復(fù)雜的化學(xué)傳感器都與光纖有關(guān)，相干光纖束可用于內(nèi)窺鏡成像，而單 光纖可用于近紅外分層成像和光學(xué)相干分層成像。采用光纖還能方便地將光輻射 傳輸?shù)浇M織內(nèi)，以激活靶標(biāo)化學(xué)治療藥物。利用光纖光導(dǎo)將光波傳輸?shù)綔y定部位 的化學(xué)傳感技術(shù)可以進(jìn)行光度和熒光分析。把醫(yī)用導(dǎo)管和光纖相結(jié)合，利用光纖 把激光信號傳入導(dǎo)管上的生物特異檢測平臺上，再接收反饋的拉曼增強散射信號， 進(jìn)行拉曼光譜分析，就可以實時檢測體內(nèi)的特定物質(zhì)。反饋的光散射信號中含有瑞利散射和拉曼散射，拉曼散射的強度比瑞利散射 要弱得多，拉曼光譜強度大約只有瑞利線的千分之一。所以為了檢測拉曼光譜， 需要對瑞利散射信號進(jìn)行分離。光纖光柵是基于光纖的光敏特性制成的一類重要 的光纖型器件，它在在線光濾波、光耦合、光放大和信號檢測等功能的實現(xiàn)中發(fā) 揮了重要作用。所謂光纖的光敏特性是指在紫外光照射下，光纖的折射率隨光強 發(fā)生變化的特性。采用光柵光纖可以實現(xiàn)反饋光散射信號中的瑞利散射過濾。為了得到更好的激光激發(fā)效果，使用彌散光纖作為激光輸入光纖。彌散光纖 由石英芯纖維和醫(yī)用高分子包層構(gòu)成，包層中加入一定比例的彌散劑。當(dāng)石英芯 纖維中的傳輸光在芯包界面發(fā)生全反射時，進(jìn)入包層的光遇到彌散劑將改變傳輸 方向，致使一部分光從光纖包層中泄漏出來，使得不僅僅是光纖頭端，同時光纖 側(cè)端也可以發(fā)出激光信號，增大激光激發(fā)范圍。以醫(yī)用導(dǎo)管為介入材料，結(jié)合導(dǎo)管和光纖，把癌癥特異性診斷傳感器引入人體，直接對腫瘤部位進(jìn)行拉曼信號檢測可以很好的解決激光和拉曼信號無法穿透 深層體表的問題，真正實現(xiàn)在體檢測。采用近紅外激發(fā)，大部分人體組織很小或 沒有熒光發(fā)射，并且光有更大的滲透深度。傳感部分采用納米銀和特殊的納米級 圖案化結(jié)構(gòu)進(jìn)行表面增強拉曼散射處理，可以使信號增強幾個量級。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明目的在于提供一種用于癌癥診斷的拉曼表面增強光纖導(dǎo)管 傳感器。以醫(yī)用導(dǎo)管為介入材料，結(jié)合導(dǎo)管和光纖，把癌癥特異性診斷傳感器引 入人體，直接對腫瘤部位進(jìn)行拉曼信號檢測，實現(xiàn)癌癥的在體檢測和診斷。技術(shù)方案本發(fā)明所述的用于癌癥診斷的拉曼表面增強光纖導(dǎo)管傳感器，通 這檢測腫瘤特異性分子的拉曼信號，實現(xiàn)實時在線檢測癌癥。此方法可以很好的 解決激光和拉曼信號無法穿透深層體表的問題。用于癌癥診斷的拉曼表面增強光 纖導(dǎo)管傳感器的核心部件為含有癌癥特異拉曼增強傳感平臺以及發(fā)射/接收光柵 光纖束的導(dǎo)管。傳感檢測平臺采用納米銀和納米級圖案化結(jié)構(gòu)進(jìn)行表面增強拉曼 散射處理，可以使信號增強幾個量級。接收光柵光纖束過濾反饋的光散射信號，并 且在其頭端通過微透鏡聚焦拉曼散射信號，增強強度。在體外檢測裝置中用小型 或便攜式拉曼光譜儀或者小型光纖光譜儀進(jìn)行信號采集。用于癌癥診斷的拉曼表面增強光纖導(dǎo)管傳感器包括醫(yī)用導(dǎo)管、發(fā)射/接收光 柵光纖束、癌癥特異性拉曼增強檢測平臺；其中，發(fā)射/接收光柵光纖束位于醫(yī)用 導(dǎo)管內(nèi)，發(fā)射/接收光柵光纖束的中接收光纖的頭端附近的內(nèi)部刻有光柵結(jié)構(gòu)，發(fā) 射/接收光柵光纖束的頭端裝有微透鏡；楔形聚氨酯基底為于醫(yī)用導(dǎo)管內(nèi)壁上，癌 癥特異性拉曼增強檢測平臺結(jié)合在楔形聚氨酯基底上，在癌癥特異性拉曼增強檢 測平臺上修飾有可以與血清中的腫瘤標(biāo)志物發(fā)生特異性結(jié)合腫瘤特異性抗體。癌癥特異性拉曼增強檢測平臺為多孔鋅基底，具有納米級圖案化結(jié)構(gòu)的表面， 為規(guī)則50-500咖直徑的孔洞結(jié)構(gòu)。癌癥特異性拉曼增強檢測平臺具有納米銀表面修飾，納米銀顆粒大小為 20-300nm。癌癥特異性拉曼增強檢測平臺的表面含有腫瘤特異性抗體為甲胎蛋白抗體、 癌胚抗原抗體或其它腫瘤標(biāo)志物抗體。發(fā)射/接收光柵光纖束的中的光柵結(jié)構(gòu)為布拉格光柵濾波器，可對633nm或者785nm的入射光進(jìn)行濾波。發(fā)射/接收光柵光纖束由6根彌散光纖和一根多模光柵光纖組成，以多模光柵 光纖為核心，6根彌散光纖圍繞在其周圍排列。發(fā)射/接收光柵光纖束外有高分子包層，該包層根據(jù)其位于人體內(nèi)/外有所不 同；其中位于人體內(nèi)部的包層為醫(yī)用高分子保護(hù)層，位于人體外部的包層為邵氏 硬度較高的醫(yī)用聚合物材料。發(fā)射/接收光柵光纖束中的多模光柵光纖纖芯直徑30-200um,外包一層醫(yī)用高 分子保護(hù)層。發(fā)射/接收光柵光纖束中的彌散光纖纖芯直徑30-200um，光纖外有保護(hù)包層， 外fe為50-320um;彌散光纖其特征為前端彌散，前端彌散區(qū)的彌散范圍為光纖頭 端開始5-15cm內(nèi)。醫(yī)用導(dǎo)管采用聚氨酯或者聚四氟乙烯或者其他醫(yī)用導(dǎo)管，此導(dǎo)管的橫截面為 半月形、同心圓形或者多孔形。本發(fā)明提供的針對癌癥檢測的拉曼表面增強光纖導(dǎo)管傳感器，在體外和放大器 和激光光源連接。通過激光激發(fā)，在前端體內(nèi)采集人體環(huán)境中的癌癥信息，再通 過放大器把此信號放大，傳導(dǎo)到小型/便攜式拉曼光譜儀或者光纖光譜儀，通過 Pocket-PC或PC機顯示光譜圖，可實現(xiàn)在體癌癥信號的實時檢測。放大器選擇為半導(dǎo)體激光放大器或者摻鉺激光放大器或者拉曼光纖放大器。通 過前置放大，在信號進(jìn)入光譜儀之前可以得到有益增強，提高檢測靈敏度。當(dāng)小型光纖光譜儀接受信號時，須同時配置激光激發(fā)光源。激光激發(fā)光源采用 紅外/近紅外激光光源，因為血液的透光窗口是在紅外范圍內(nèi)，大部分人體組織很 小或沒有熒光發(fā)射，并且光有更大的滲透深度，所以選擇波長為633nm或者785nm。 波長越長，頻率越小，信號也越弱，所以選擇此波長，范圍適中，信號強度也可 以到達(dá)檢測要求。激光光源的功率為30mW-500raW。此小型光纖光譜儀的掃描范圍 為200-1100nm。同時在光纖體外部分需采用光纖分支器進(jìn)行入射光纖和接收光纖 的分支。當(dāng)小型/便攜式拉曼光譜儀接受信號時，不需另外配置激光光源。拉曼光譜儀 自帶光源，激發(fā)波長785nm或者633nm可選，功率30mW-500mW可調(diào)，掃描范圍為 400-2500cm—'。光纖光譜儀或拉曼光譜儀所得到的拉曼光譜可連接Pocket PC或PC機，進(jìn)行光譜 分析，確定是否有癌癥信號。有益效果本發(fā)明的優(yōu)點在于1. 通過腫瘤特異性標(biāo)記物和傳感器反應(yīng)，可以實現(xiàn)癌癥的診斷和定位。2. 通過醫(yī)用導(dǎo)管和傳感器結(jié)合，可以通過微創(chuàng)介入實現(xiàn)體內(nèi)實時檢測。這種檢測方法同傳統(tǒng)的外周血化驗相比，檢測部位更接近病灶，靈敏度更高。同時醫(yī)用 導(dǎo)管依然可以行使輸液、造影、引流等功能。3. 通過利用光纖傳導(dǎo)光信號進(jìn)行檢測，不受外界電場或者磁場的干擾，信號穩(wěn)定 4$輸可靠。同時對人體不會有輻射、刺激等副作用。4. 采用彌散光纖進(jìn)行入射激光信號傳導(dǎo)，可以在檢測部位得到更大的激發(fā)面積， 實現(xiàn)有效激發(fā)。5. 采用光柵光纖對反饋拉曼信號進(jìn)行窄帶過濾，可以實現(xiàn)反饋信號中的瑞利散射 的過濾，排除干擾。6. 通過光纖光譜儀或者拉曼光譜儀，得到具有指紋特征識別的拉曼特異性信號， 信號信息量大、準(zhǔn)確。7. 通過納米銀增強傳感器表面，可以實現(xiàn)表面增強拉曼散射，使拉曼信號得到幾 個量級的放大。8. 通過傳感器基底的表面納米級圖案化處理，使得表面具有納米級別的孔洞結(jié) 構(gòu)，可以進(jìn)一步實現(xiàn)表面增強拉曼散射，使拉曼信號得到放大。9. 通過在傳感器表面修飾腫瘤特異性抗體，可以實現(xiàn)對癌癥具有針對性的檢測。10. 采用小型光纖光譜儀或者小型/便攜式拉曼光譜儀，整個檢測裝置也具有小型 化的特點，可實現(xiàn)多種條件和環(huán)境下的檢測。


圖1用于癌癥檢測的拉曼表面增強光纖導(dǎo)管傳感器在體內(nèi)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2腫瘤特異性拉曼表面增強檢測平臺示意圖； 圖3圖1所示沿A切面的光纖束橫截面示意圖； 圖4圖3所示光纖束側(cè)視圖；圖5包含圖1所示導(dǎo)管光纖傳感器的拉曼檢測系統(tǒng)I示意圖；圖6包含圖1所示導(dǎo)管光纖傳感器的拉曼檢測系統(tǒng)II示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的一種用于癌癥診斷的拉曼表面增強光纖導(dǎo)管 傳感器進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明提供一種針對癌癥檢測的拉曼表面增強光纖導(dǎo)管傳感器，包括醫(yī)用導(dǎo) 管，發(fā)射/接收光柵光纖束，癌癥特異性拉曼增強檢測平臺。通過此反應(yīng)平臺和人 體環(huán)境直接接觸，可以實時結(jié)合出腫瘤特異性標(biāo)記物，同時可以利用納米銀和納 米圖，化表面實現(xiàn)此拉曼信號的增強，進(jìn)而進(jìn)一步傳輸癌癥信息。醫(yī)用導(dǎo)管采用聚氨酯導(dǎo)管或者聚四氟乙烯或者其他醫(yī)用導(dǎo)管，其中聚氨酯廣泛 應(yīng)用于臨床介入治療，具有良好的生物相容性和優(yōu)越的機械性能，可通過靜脈或 尿道等進(jìn)入人體。把光纖束和介入導(dǎo)管結(jié)合，可以實現(xiàn)體內(nèi)光學(xué)信號的采集。此 導(dǎo)管的橫截面為半月形腔體、同心圓形或者多孔形。發(fā)射/接收光柵光纖束由6根彌散光纖和一根多模光柵光纖組成，其中多模光柵光纖作為接收光纖，以此為核心6根彌散光纖圍繞在其周圍排列，此光纖束的體內(nèi)部分外包一層醫(yī)用高分子保護(hù)層，體外部分的包層采用邵氏硬度較高的醫(yī)用 聚合物材料，因為在體外不需要具有很好的柔韌性，而需要具有抗折和更高的防 護(hù)要求。發(fā)射/接收光柵光纖束中的彌散光纖的纖芯直徑為30-200um，每根光纖外有保 護(hù)包層，外徑為50-320rnn，此彌散光纖為前端彌散，彌散范圍為光纖頭端開始 5-15cm。作為接收光纖的多模光柵光纖纖芯直徑30-200um，光纖外有保護(hù)包層， 外徑為50-320um。接收光柵光纖束內(nèi)的特殊光柵結(jié)構(gòu)可以作為窄帶濾波鏡，把反 饋的光散射信號進(jìn)行過濾，除去瑞利散射信號，留下拉曼散射信號，并且在其頭 端有微透鏡進(jìn)行聚焦，增強信號強度。癌癥特異性拉曼增強檢測平臺為以楔行聚氨酯為基底，在其斜面上固定一個多 孔鋅反應(yīng)平臺，此多孔鋅固相基底含有規(guī)則納米級的孔洞結(jié)構(gòu)，同時表面含有納 米銀的規(guī)則分布，可以實現(xiàn)很好的拉曼增強。此孔洞結(jié)構(gòu)大小為50-500nm，納米 銀的大小為20-300nm。同時此檢測平臺還含有腫瘤特異性抗體，用以檢測腫瘤特 異性標(biāo)記物，實現(xiàn)癌癥的診斷和定位。用于癌癥檢測的拉曼表面增強光纖導(dǎo)管傳感器在體內(nèi)結(jié)構(gòu)參見圖1:此結(jié)構(gòu)包 括醫(yī)用導(dǎo)管ll，發(fā)射/接收光柵光纖束12，癌癥特異性拉曼增強檢測平臺15。如圖所示，發(fā)射/接收光柵光纖束12結(jié)合于醫(yī)用導(dǎo)管ll的內(nèi)部，此發(fā)射/接收光柵 光纖束12含有中心一根接收光柵光纖30，其周圍包圍6根彌散發(fā)射光纖31，接 收光柵光纖束內(nèi)刻有特殊光柵結(jié)構(gòu)18作為窄帶濾波鏡，并且在其頭端有微透鏡17 進(jìn)行聚焦，增強信號強度。光纖束12的外面還含有醫(yī)用高分子材料包層32，該醫(yī) 用導(dǎo)管ll一般采用醫(yī)用聚氨酯導(dǎo)管，該導(dǎo)管的橫截面為半月形腔體、同心圓形或 者多孔形。在醫(yī)用導(dǎo)管11的內(nèi)腔末端，含有醫(yī)用聚合物聚氨酯的楔形平臺14，在 平臺J4的表面是多孔鋅反應(yīng)平臺15，其表面含有納米銀22、圖案化納米結(jié)構(gòu)20 和特異性腫瘤抗體21，組成了癌癥特異性拉曼增強檢測平臺15。整個光纖導(dǎo)管傳 感器通過微創(chuàng)介入手術(shù)進(jìn)入人體管腔，體液或者血液中的腫瘤標(biāo)記物16可以和癌 癥特異性拉曼增強檢測平臺15結(jié)合。當(dāng)腫瘤標(biāo)記物16和癌癥特異性拉曼增強檢 測平臺15的結(jié)合發(fā)生，通過發(fā)射/接收光柵光纖束12中的彌散光纖31發(fā)射激光， 激發(fā)結(jié)合的腫瘤標(biāo)記物16。該腫瘤標(biāo)記物16受激發(fā)后會發(fā)射出特異的拉曼信號， 通過癌癥特異性拉曼增強檢測平臺15上含有的納米銀22、圖案化納米結(jié)構(gòu)20， 此拉曼信號可以得到幾個數(shù)量級的增強。再通過發(fā)射/接收光柵光纖束12中的接 受光柵光纖30，把此增強信號傳遞到體外的檢測裝置，進(jìn)行拉曼光譜分析。通過 此反應(yīng)平臺15和人體環(huán)境直接接觸，可以實時檢測出腫瘤特異性標(biāo)記物16，同時 可以利用特殊表面15實現(xiàn)此拉曼信號的增強，進(jìn)而進(jìn)一步傳輸癌癥信息。圖1中的核心檢測部件——^^癥特異性拉曼增強檢測平臺15的具體構(gòu)造在圖 2中示意。在聚氨酯楔形基底14的表面，固定多孔鋅基底，其表面含有納米級的 圖案化孔洞20。通過表面沉積或者化學(xué)修飾上納米銀顆粒22，和納米級圖案化孔 洞20共同達(dá)成表面增強拉曼散射作用，使檢測信號放大幾個數(shù)量級。同時在此基 礎(chǔ)上進(jìn)一步通過納米銀22可以和巰基及氨基較強的結(jié)合力這一點，修飾上腫瘤特 異性抗體21。此抗體可以和人體內(nèi)環(huán)境中的腫瘤標(biāo)記物16特異性結(jié)合，使其在激 光激發(fā)下可以發(fā)出拉曼散射信號并被增強后檢測到。圖1中的發(fā)射/接收光柵光纖束12的橫截面A的示意圖參見圖3。該光纖束12 由中心一根多模光柵光纖30和周圍6根彌散光纖31組成。其中多模光柵光纖30 作為接收光纖，以此為核心6根彌散光纖31圍繞在其周圍排列，此光纖束外包一層醫(yī)用高分子保護(hù)層32。其中彌散光纖31的纖芯直徑為30-200um，每根光纖外 有保護(hù)包層311，外徑為50-320um，作為接收光纖的多模光柵光纖30纖芯直徑 30-200um，光纖外有保護(hù)包層311，外徑為50-320um。接收光柵光纖束內(nèi)的特殊 光柵結(jié)構(gòu)18可以作為窄帶濾波鏡，把反饋的光散射信號進(jìn)行過濾，除去瑞利散射 信號，留下拉曼散射信號，并且在其頭端有微透鏡17進(jìn)行聚焦，增強信號強度。圖4為此光纖束12的側(cè)視圖，標(biāo)出了光路的進(jìn)出路徑示意圖。其中彌散光纖 31為前端彌散，前端彌散區(qū)41的彌散范圍為光纖頭端開始5-15cm?？梢詫崿F(xiàn)激 光信號從頭端一定范圍開始散射出去，激發(fā)癌癥特異性拉曼增強檢測平臺15的信 號。接受光柵光纖30的前端含有微透鏡17，對散射信號進(jìn)行增強。包括上述光纖導(dǎo)管傳感器的拉曼檢測系統(tǒng)由圖5、 6示意，包括上述針對癌 癥檢測的拉曼表面增強光纖導(dǎo)管傳感器，放大器53,小型/便攜式拉曼光譜儀61 或者激光激發(fā)光源51和小型光纖光譜儀52,以及Pocket-PC或PC機54。其中根 據(jù)采取檢測信號的儀器不同分為導(dǎo)管光纖傳感器的拉曼檢測系統(tǒng)I和檢測系統(tǒng)II。 圖5顯示了以激光激發(fā)光源51和小型光纖光譜儀52為檢測儀器的系統(tǒng)I。激光激 發(fā)光源51通過入射光纖56，再通過光纖分支器55進(jìn)入體內(nèi)光纖束12，把激光傳 導(dǎo)到檢測平臺14。再通過光纖束12接收拉曼散射信號，通過光纖分支器55分出 接收光纖57。此時信號經(jīng)過放大器53的放大，進(jìn)入小型光纖光譜儀52，在通過 Pocket-PC或PC機54呈現(xiàn)拉曼光譜圖進(jìn)行分析。其中激光激發(fā)光源51釆用紅外/ 近紅外激光光源，因為血液的透光窗口是在紅外范圍內(nèi)，大部分人體組織很小或 沒有熒光發(fā)射，并且光有更大的滲透深度，所以選擇波長為633nm或者785體，此 例選擇785nm波長，激光光源的功率為50mW。其中的光纖束在體外部分56、 57 的包層采用邵氏硬度較高的醫(yī)用聚合物材料，因為在體外不需要具有很好的柔韌 性，而需要具有抗折和更高的防護(hù)要求。放大器53選擇為半導(dǎo)體激光放大器或者 摻鉺激光放大器或者拉曼光纖放大器，此例選擇摻鉺激光放大器。通過前置放大， 在信號進(jìn)入光譜儀之前可以得到有益增強，提高檢測靈敏度。此小型光纖光譜儀 52的掃描范圍為400-2500cm—'。同時在光纖體外部分需釆用光纖分支器55進(jìn)行入 射光纖和接收光纖的分支。圖6顯示了當(dāng)系統(tǒng)采取小型/便攜式拉曼光譜儀時的導(dǎo)管光纖傳感器的拉曼檢 測系統(tǒng)II，此時不需另外配置激光光源。拉曼光譜儀61自帶光源，激發(fā)波長785nm或者633腦可選，此例選擇785nm波長，功率30mW-500mW可調(diào)，掃描范圍為 400-2500cm—'。此時的光纖束體外部分64不需進(jìn)行光纖分支，外包層同樣選擇邵 氏硬度較高的醫(yī)用聚合物材料。光纖光譜儀52或拉曼光譜儀61所得到的拉曼光譜可連接Pocket-PC或PC機 54，進(jìn)行光譜分析，確定是否含有癌癥信號。
權(quán)利要求
1. 一種用于癌癥診斷的拉曼表面增強光纖導(dǎo)管傳感器，其特征在于該傳感器包括醫(yī)用導(dǎo)管(11)、發(fā)射/接收光柵光纖束(12)、癌癥特異性拉曼增強檢測平臺(15)；其中，發(fā)射/接收光柵光纖束(12)位于醫(yī)用導(dǎo)管(11)內(nèi)，發(fā)射/接收光柵光纖束(12)的中接收光纖的頭端附近的內(nèi)部刻有光柵結(jié)構(gòu)(18)，發(fā)射/接收光柵光纖束(12)的頭端裝有微透鏡(17)；楔形聚氨酯基底(14)為于醫(yī)用導(dǎo)管(11)內(nèi)壁上，癌癥特異性拉曼增強檢測平臺(15)結(jié)合在楔形聚氨酯基底(14)上，在癌癥特異性拉曼增強檢測平臺(15)上修飾有可以與血清中的腫瘤標(biāo)志物(16)發(fā)生特異性結(jié)合腫瘤特異性抗體(21)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于癌癥診斷的拉曼表面增強光纖導(dǎo)管傳感器，其 特征在于癌癥特異性拉曼增強檢測平臺(15)為多孔鋅基底，具有納米級圖案化 結(jié)構(gòu)(20)的表面，為規(guī)則50-500nm直徑的孔洞結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于癌癥診斷的拉曼表面增強光纖導(dǎo)管傳感器，其 特征在于癌癥特異性拉曼增強檢測平臺(15)具有納米銀表面修飾(22)，納米銀 顆粒大小為20-300nm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于癌癥診斷的拉曼表面增強光纖導(dǎo)管傳感器，其 特征在于癌癥特異性拉曼增強檢測平臺(15)的表面含有腫瘤特異性抗體(21) 為甲胎蛋白抗體、癌胚抗原抗體或其它腫瘤標(biāo)志物抗體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于癌癥診斷的拉曼表面增強光纖導(dǎo)管傳感器，其 特征在于發(fā)射/接收光柵光纖束(12)的中的光柵結(jié)構(gòu)(18)為布拉格光柵濾波器， 可對633nm或者785nm的入射光進(jìn)行濾波。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于癌癥診斷的拉曼表面增強光纖導(dǎo)管傳感器，其 特征在于發(fā)射/接收光柵光纖束(12)由6根彌散光纖(31)和一根多模光柵光纖(30)組成，以多模光柵光纖(30)為核心，6根彌散光纖(31)圍繞在其周圍排 列。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于癌癥診斷的拉曼表面增強光纖導(dǎo)管傳感器，， 其特征在于發(fā)射/接收光柵光纖束(12)外有高分子包層，該包層根據(jù)其位于人體 內(nèi)/外有所不同；其中位于人體內(nèi)部的包層為醫(yī)用高分子保護(hù)層(32)，位于人體外部的包層為邵氏硬度較高的醫(yī)用聚合物材料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于癌癥診斷的拉曼表面增強光纖導(dǎo)管傳感器，其 特征在于發(fā)射/接收光柵光纖束(12)中的多模光柵光纖(30)纖芯直徑30-200um， 外包一層醫(yī)用高分子保護(hù)層(311)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述用于癌癥診斷的拉曼表面增強光纖導(dǎo)管傳感器，其特 征在于發(fā)射/接收光柵光纖束(12)中的彌散光纖(31)纖芯直徑30-200um，光纖 外有保護(hù)包層(311)，外徑為50-320um;彌散光纖(31)其特征為前端彌散，前 端彌散區(qū)(41)的彌散范圍為光纖頭端開始5-15cm內(nèi)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于癌癥診斷的拉曼表面增強光纖導(dǎo)管傳感器， 其特征在于醫(yī)用導(dǎo)管(11)采用聚氨酯或者聚四氟乙烯或者其他醫(yī)用導(dǎo)管，此導(dǎo) 管的橫截面為半月形、同心圓形或者多孔形。
全文摘要
用于癌癥診斷的拉曼表面增強光纖導(dǎo)管傳感器是以醫(yī)用導(dǎo)管為介入材料，結(jié)合導(dǎo)管和光纖，把癌癥特異性診斷傳感器引入人體，直接對腫瘤部位進(jìn)行拉曼信號檢測，實現(xiàn)癌癥的在體檢測和診斷。該傳感器包括醫(yī)用導(dǎo)管(11)、發(fā)射/接收光柵光纖束(12)、癌癥特異性拉曼增強檢測平臺(15)；其中，發(fā)射/接收光柵光纖束(12)位于醫(yī)用導(dǎo)管(11)內(nèi)，癌癥特異性拉曼增強檢測平臺(15)放置在醫(yī)用導(dǎo)管(11)內(nèi)的楔形聚氨酯基底(14)上，接收光柵光纖束過濾反饋的光散射信號，并且在其頭端通過微透鏡聚焦拉曼散射信號，增強強度。在體外檢測裝置中用小型或便攜式拉曼光譜儀或者小型光纖光譜儀進(jìn)行信號采集。
文檔編號A61B19/00GK101248985SQ20081002320
公開日2008年8月27日 申請日期2008年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月1日
發(fā)明者江筱莉, 金永龍, 寧 顧, 顧加雨 申請人:東南大學(xué)