用于皮膚自發(fā)熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，該反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備被構(gòu)造為對(duì)參考樣本和測(cè)量目標(biāo)執(zhí)行光輻照和光探測(cè)。
【專利說(shuō)明】用于皮膚自發(fā)熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于通過(guò)從皮膚中累積的晚期糖基化終產(chǎn)物(AGE)測(cè)量皮膚的自發(fā)熒光來(lái)診斷各種疾病(比如，糖尿病)的皮膚自發(fā)熒光測(cè)量設(shè)備 。
【背景技術(shù)】
[0002]最近，用于疾病的診斷和治療的目的的使用光的各種設(shè)備正被開(kāi)發(fā)。特別是，用于使用通過(guò)從光源輻照的激發(fā)光而從皮膚發(fā)射出的皮膚自發(fā)熒光來(lái)診斷疾病的各種設(shè)備正被開(kāi)發(fā)和使用。
[0003]自發(fā)熒光是在激發(fā)光被吸收到皮膚中之后從皮膚的光發(fā)射。因?yàn)榫哂衅つw內(nèi)部的生物計(jì)量數(shù)據(jù)，所以自發(fā)熒光用作疾病的生物標(biāo)記，并且使得能夠通過(guò)非侵入性方法來(lái)檢查所有身體器官的生理狀態(tài)的損傷。
[0004]例如，晚期糖基化終產(chǎn)物(AGE)經(jīng)由作為Maillard反應(yīng)的結(jié)果的人體中的蛋白質(zhì)的糖氧化而形成，蛋白質(zhì)的糖氧化損害許多蛋白質(zhì)的機(jī)能。通常，暴露于心臟危險(xiǎn)因素(匕匕如，吸煙、含有食物的高級(jí)脂肪酸的攝入、血膽脂醇過(guò)多、以及由于急性病(比如，敗血癥)而導(dǎo)致的氧化應(yīng)激)下導(dǎo)致AGE的產(chǎn)生。如此生成的AGE在身體中緩慢地分解并且長(zhǎng)期累積。AGE生成的增加與慢性病(比如，動(dòng)脈粥樣硬化)的進(jìn)展相關(guān)聯(lián)。隨著老化過(guò)程，AGE趨向于在人的整個(gè)一生中在身體中累積。
[0005]在高血糖持續(xù)期間，非酶蛋白質(zhì)糖基化和糖氧化的持續(xù)反應(yīng)發(fā)生，因此形成AGE(即，不可逆的糖原和蛋白質(zhì)的復(fù)合物)。AGE的累積在患有糖尿病、腎衰竭和心血管疾病的患者中快速地發(fā)展。AGE在包括皮膚的各種組織中累積。AGE具有通過(guò)UV范圍(峰值在大約370nm附近)的激發(fā)光輻照而輻照出藍(lán)色光譜范圍(峰值在大約440nm附近)的自發(fā)熒光(AF)的特性。
[0006]AGE可用作關(guān)于一系列疾病的生物標(biāo)記，并且使得能夠通過(guò)使用非侵入性方法測(cè)量皮膚的自發(fā)熒光來(lái)評(píng)估整個(gè)身體器官的生理?yè)p傷。也就是說(shuō)，AGE可預(yù)測(cè)年齡相關(guān)疾病中的長(zhǎng)期并發(fā)癥。具體地講，皮膚自發(fā)熒光的數(shù)量在患有糖尿病和腎衰竭的患者中增加，并且與血管并發(fā)癥和冠心病(CHD)的進(jìn)展相關(guān)?？捎脤?duì)于在與AGE累積和糖尿病相關(guān)聯(lián)的環(huán)境下對(duì)長(zhǎng)期血管并發(fā)癥的危險(xiǎn)評(píng)估有用的非侵入性方法、非侵入性臨床工具，通過(guò)皮膚自發(fā)熒光來(lái)測(cè)量AGE累積。
[0007]美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2004-186363 (以下，稱為參考文獻(xiàn)I)公開(kāi)了作為被提議用于使用皮膚自發(fā)熒光測(cè)量進(jìn)行AGE評(píng)估的方法和設(shè)備的、通過(guò)測(cè)量患者的前臂附近的皮膚熒光來(lái)評(píng)估AGE的技術(shù)。
[0008]在參考文獻(xiàn)I中，激發(fā)光源是發(fā)射大約300nm至大約420nm的UV波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的背光熒光管。光的采集和記錄由光纖光譜儀執(zhí)行。為了增大測(cè)量面積，光纖的端面被設(shè)置為與設(shè)備的透明窗口相距某一距離(d為大約5mm至大約9mm)。為了減小從皮膚和窗口反射的光的影響，將光纖設(shè)置為與窗口的表面成大約45度傾斜。
[0009]具體地講，在參考文獻(xiàn)I中，用于采集光的光纖的端面被設(shè)置為盡可能地遠(yuǎn)離目標(biāo)靶點(diǎn)。在這種情況下，將被測(cè)量的目標(biāo)靶點(diǎn)的面積約為0.4cm2。 [0010]然而，在以上方法中存在限制，即，隨著測(cè)量距離(d)增大以增大目標(biāo)靶點(diǎn)的測(cè)量面積，被采集的熒光信號(hào)相當(dāng)大地減小。因此，在根據(jù)相關(guān)技術(shù)的參考文獻(xiàn)I中，由于可被測(cè)量的皮膚面積的大小的限制，數(shù)據(jù)探測(cè)的可靠性可能降低。特別是，這樣的精度限制相當(dāng)程度地表現(xiàn)在作為皮膚的異質(zhì)靶點(diǎn)的部分(比如痣、血管和傷口)中。
[0011]同時(shí)，美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2008-103373 (以下，稱為參考文獻(xiàn)2)公開(kāi)了用于測(cè)量AGE以執(zhí)行糖尿病患者的篩選測(cè)試的設(shè)備。類似于參考文獻(xiàn)1，參考文獻(xiàn)2中公開(kāi)的設(shè)備包括對(duì)前臂皮膚執(zhí)行熒光測(cè)量的光纖光譜儀。然而，與參考文獻(xiàn)I不同，光纖探頭以包括多個(gè)分支的束的形式提供。
[0012]在參考文獻(xiàn)2的設(shè)備中，從發(fā)光二極管發(fā)射的UV光和藍(lán)色光通過(guò)光纖探頭輻照在對(duì)象的前臂上，并且從前臂發(fā)射的皮膚熒光和漫反射光通過(guò)這些探頭被采集。采集的光在光譜儀中被進(jìn)行波長(zhǎng)分散，然后被線陣探測(cè)器探測(cè)。光纖探頭的兩個(gè)分支(照射光纖；通道I和通道2)用于將光輻照在目標(biāo)靶點(diǎn)上，并且第三分支(采集光纖)將光從目標(biāo)傳遞到多通道光譜儀。在其光纖探頭的分支束被組合的組織接口的端面變?yōu)榕c將被輻照的皮膚接觸。
[0013]來(lái)自白色光LED的光從光纖探頭的一個(gè)分支發(fā)射以用于反射光光譜測(cè)量，并且來(lái)自發(fā)射紫外光到藍(lán)色光光譜范圍的光的LED之中的合適LED的光經(jīng)由開(kāi)關(guān)設(shè)備從光纖探頭的另一個(gè)分支發(fā)射。各種波長(zhǎng)可被選擇以選擇最佳的熒光激發(fā)條件。反射光光譜測(cè)量用于探測(cè)由于黑色素和血紅蛋白而產(chǎn)生的自發(fā)熒光并且補(bǔ)償測(cè)量結(jié)果。各個(gè)光纖按某一順序設(shè)置在光纖束中。來(lái)自光纖束的三個(gè)分支的光纖按b=0.5mm的間隔順序地設(shè)置成鑲嵌圖案。
[0014]在參考文獻(xiàn)2中，因?yàn)楣馔ㄟ^(guò)光纖探頭輻照在對(duì)象的前臂上，所以光纖探頭被作為光學(xué)透射介質(zhì)包括。然而，光纖探頭對(duì)于根據(jù)光纖的小直徑和低數(shù)值孔徑而發(fā)生的傳遞損失具有限制。
[0015]另外，因?yàn)閰⒖嘉墨I(xiàn)I和2中公開(kāi)的兩種設(shè)備都將光纖包括在接收光的光接收單元中，所以對(duì)于光接收單元的光纖探頭存在固有限制。因?yàn)閰⒖嘉墨I(xiàn)I和2被構(gòu)造為使用光纖光譜儀和線陣探測(cè)器，所以因?yàn)锳GE的自發(fā)熒光信號(hào)波長(zhǎng)在被線陣探測(cè)器占據(jù)的探測(cè)區(qū)域中變得相對(duì)小，所以存在限制。因此，被探測(cè)的熒光信號(hào)分散，并且將被線陣探測(cè)器探測(cè)的波長(zhǎng)的光強(qiáng)度變得相對(duì)小。此外，由于光纖探頭和光纖光譜儀，難以最小化設(shè)施。
[0016]另一方面，因?yàn)閰⒖嘉墨I(xiàn)I和2中公開(kāi)的診斷設(shè)備不可能診斷比如糖尿病伴有的糖尿病足的疾病，所以這些診斷設(shè)備具有限制。
[0017]糖尿病足是根據(jù)糖尿病的進(jìn)展而引發(fā)糖尿病足潰瘍和小腿截肢的一種嚴(yán)重并發(fā)癥。據(jù)報(bào)道，糖尿病足發(fā)生在大約15%的所有糖尿病患者中，并且大約40%至大約60%的所有小腿截肢患者是糖尿病患者。糖尿病足潰瘍是大約80%或更多的所有小腿截肢患者的原因。當(dāng)大約90%或更多的具有糖尿病足的患者在早期被適當(dāng)?shù)刂委煏r(shí)，他們可被治愈，而不被截肢。自發(fā)熒光測(cè)量測(cè)試可用于糖尿病足的早期診斷。在糖尿病足的早期階段，糖尿病足通常在它發(fā)展到另一個(gè)足中之前發(fā)生在一個(gè)足中。因此，可通過(guò)對(duì)對(duì)稱足部分的皮膚的熒光程度進(jìn)行比較和評(píng)估來(lái)執(zhí)行使用熒光測(cè)試對(duì)于糖尿病足的早期診斷。因此，為了早期診斷比如典型的糖尿病伴有的糖尿病足的疾病，需要開(kāi)發(fā)一種使得能夠在將被測(cè)量的身體部分上進(jìn)行選擇性診斷的設(shè)備。
[0018]具體地講，為了實(shí)現(xiàn)選擇性診斷設(shè)備，首先必須準(zhǔn)備設(shè)備的小型化和移動(dòng)性。因此，需要設(shè)備中的光輻照和熒光探測(cè)的效率。
[0019]同時(shí)，盡管對(duì)身體部分執(zhí)行這樣的選擇性診斷，但是從皮膚產(chǎn)生的熒光的強(qiáng)度受皮膚內(nèi)部發(fā)生的光散射和吸收以及皮膚中包括的熒光物質(zhì)的影響。
[0020]因此，非常重要的是，改進(jìn)光輻照和熒光探測(cè)的效率，并且降低由于皮膚內(nèi)部的光散射和吸收而導(dǎo)致的測(cè)量誤差，以便通過(guò)更清楚地區(qū)別有疾病的人和沒(méi)有疾病的人來(lái)對(duì)選擇性的診斷部分實(shí)現(xiàn)精確的診斷。
[0021]本背景部分中公開(kāi)的以上信息僅僅是增強(qiáng)本發(fā)明的背景的理解，因此它可能包含不形成在本國(guó)家對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員是已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]本發(fā)明提供一種用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，該反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備可在測(cè)量皮膚熒光時(shí)簡(jiǎn)單地校正由于皮膚中產(chǎn)生的光散射和吸收以及輻照光從皮膚表面反射的光而導(dǎo)致的皮膚熒光的測(cè)量誤差。
[0023]本發(fā)明還提供一種用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，該反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備可通過(guò)從經(jīng)過(guò)校正的皮膚熒光值精確地評(píng)估診斷因素(比如，AGE)來(lái)提高疾病的診斷可能性。
[0024]本發(fā)明還提供一種用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，該反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備可通過(guò)在測(cè)量皮膚熒光時(shí)高效率將來(lái)自光源的光集中到皮膚組織上并最小化來(lái)自皮膚組織的表面的光譜反射來(lái)改進(jìn)光學(xué)效率。
[0025]本發(fā)明還提供一種用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，該反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備可通過(guò)均勻地將從光源輻照的光集中到測(cè)量目標(biāo)來(lái)改進(jìn)光學(xué)集中性和光學(xué)均勻性。
[0026]本發(fā)明還提供一種用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，在該反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備中，光學(xué)系統(tǒng)和光源系統(tǒng)可被簡(jiǎn)單地構(gòu)造為方便地執(zhí)行診斷過(guò)程。
[0027]在一方面，本發(fā)明提供一種用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，該反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備被構(gòu)造為對(duì)參考樣本和測(cè)量目標(biāo)執(zhí)行光輻照和光探測(cè)，該設(shè)備包括:第一光源，其福照激發(fā)光；第二光源，其福照與來(lái)自第一光源的光的波長(zhǎng)不同的波長(zhǎng)的光；第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器，其被設(shè)置為對(duì)于熒光信號(hào)和反射光信號(hào)探測(cè)兩個(gè)不同的波長(zhǎng)；光源開(kāi)關(guān)控制器，其用于控制第一光源和第二光源的開(kāi)啟/關(guān)斷；以及運(yùn)算器，根據(jù)第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器探測(cè)的熒光信號(hào)和反射光信號(hào)計(jì)算經(jīng)過(guò)校正的皮膚熒光信號(hào)，其中，第二光源輻照與通過(guò)來(lái)自第一光源的激發(fā)光而被激發(fā)并且被發(fā)射的皮膚熒光相同波長(zhǎng)范圍的光。
[0028]在示例性實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，該反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備包括:光源，其輻照激發(fā)光；光學(xué)探測(cè)器，其用于探測(cè)由從光源輻照的激發(fā)光引起的熒光信號(hào)；以及光學(xué)棱鏡，其被構(gòu)造為將從光源輻照的激發(fā)光發(fā)送到測(cè)量目標(biāo)，并將熒光信號(hào)發(fā)送到光學(xué)探測(cè)器，其中，光學(xué)棱鏡具有與測(cè)量目標(biāo)連接的下表面以及光源和光學(xué)探測(cè)器被設(shè)置在其上方的兩個(gè)或更多個(gè)上表面。
[0029]在另一示例性實(shí)施例中，所述設(shè)備還可包括設(shè)置在光學(xué)棱鏡的下表面下方并且接觸測(cè)量目標(biāo)的光學(xué)連接器。
[0030]在又一不例性實(shí)施例中,光學(xué)連接器可包括在光學(xué)棱鏡與測(cè)量目標(biāo)之間的由液態(tài)材料或彈性材料形成的連接層。
[0031]在又一示例性實(shí)施例中，光學(xué)棱鏡可包括兩個(gè)上傾斜表面和與測(cè)量目標(biāo)相鄰的下表面，并且可以是具有三角形截面的三角形棱鏡。
[0032]在又一示例性實(shí)施例中，第一光源和第二光源可被設(shè)置在光學(xué)棱鏡的一個(gè)上傾斜表面上方，并且第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器可被設(shè)置在光學(xué)棱鏡的另一個(gè)上傾斜表面上方。
[0033]在另一示例性實(shí)施例中，光學(xué)棱鏡可包括兩個(gè)上傾斜表面、與這兩個(gè)上傾斜表面連接的上表面、以及與測(cè)量目標(biāo)連接的下表面，并且可以是具有梯形截面的梯形棱鏡。
[0034]在另一示例性實(shí)施例中，第一光源和第二光源可被設(shè)置在光學(xué)棱鏡的一個(gè)上傾斜表面上方，并且第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器可被設(shè)置在光學(xué)棱鏡的另一個(gè)上傾斜表面上方。
[0035]在又一不例性實(shí)施例中，第一光源和第二光源可分別被設(shè)置在光學(xué)棱鏡的一個(gè)上傾斜表面和另一個(gè)上傾斜表面上方，并且第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器可被設(shè)置在光學(xué)棱鏡的上表面上方。
[0036]在又一示例性實(shí)施例中，第一光源和第二光源可被設(shè)置在光學(xué)棱鏡的一個(gè)上傾斜表面和另一個(gè)上傾斜表面上方，并且第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器可被設(shè)置在光學(xué)棱鏡的上表面上方。
[0037]在又一示例性實(shí)施例中，光學(xué)棱鏡可包括四個(gè)上傾斜表面、與這四個(gè)上傾斜表面連接的上表面、以及與測(cè)量目標(biāo)相鄰的下表面，并且可以是具有梯形截面的四角錐的截頭椎體。
[0038]在又一不例性實(shí)施例中，第一光源和第二光源可分別被設(shè)置在光學(xué)棱鏡的兩個(gè)上傾斜表面上方，并且第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器可分別被設(shè)置在光學(xué)棱鏡的其他上傾斜表面上方。
[0039]在又一示例性實(shí)施例中，第一光源和第二光源可被設(shè)置在彼此相對(duì)的兩個(gè)上傾斜表面上方，并且第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器可被設(shè)置在彼此相對(duì)的其他上傾斜表面上方。
[0040]在又一示例性實(shí)施例中，所述設(shè)備還可包括分別設(shè)置在光學(xué)棱鏡與光源之間以及光學(xué)棱鏡與光學(xué)探測(cè)器之間的偏振器和交叉偏振器。
[0041]在不例性實(shí)施例中，光源開(kāi)關(guān)控制器可控制第一光源和第二光源，以使得第一光源和第二光源的開(kāi)啟狀態(tài)在時(shí)間上彼此分開(kāi)。
[0042]在另一示例性實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)控制器可被構(gòu)造為在連續(xù)地重復(fù)順序地開(kāi)啟和關(guān)斷第一光源和第二光源的過(guò)程的同時(shí)探測(cè)來(lái)自第一光源的突光信號(hào)和反射光信號(hào)以及來(lái)自第二光源的反射光信號(hào)。
[0043]在又一不例性實(shí)施例中,測(cè)量目標(biāo)和參考樣本可被選擇性地安置在第一光源和第二光源的光路上。
[0044]在又一示例性實(shí)施例中，第一光源可輻照波長(zhǎng)為370±20nm的光。
[0045]在又一示例性實(shí)施例中，第二光源可輻照波長(zhǎng)為440±20nm的光。
[0046]在另一示例性實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)控制器可控制所有的第一光源和第二光源在開(kāi)啟每個(gè)光源之前被關(guān)斷。[0047]在另一示例性實(shí)施例中，當(dāng)開(kāi)關(guān)控制器關(guān)斷所有的第一光源和第二光源時(shí)，第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器可測(cè)量暗信號(hào)，并且運(yùn)算器可存儲(chǔ)測(cè)量的暗信號(hào)，并根據(jù)存儲(chǔ)的暗信號(hào)對(duì)探測(cè)的熒光信號(hào)和反射光信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償。
[0048]在又一示例性實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)控制器可控制第一光源和第二光源以按大約IOHz至大約IOOHz的周期重復(fù)開(kāi)啟/關(guān)斷。
[0049]在又一示例性實(shí)施例中，所述設(shè)備還可包括用于控制第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器的開(kāi)啟/關(guān)斷的光學(xué)探測(cè)器開(kāi)關(guān)控制器。
[0050]在又一不例性實(shí)施例中，所述設(shè)備可包括:測(cè)量掃描儀，其包括第一光源、第二光源、第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器；以及主體，其與測(cè)量掃描儀電連接，并且包括運(yùn)算器，其中，光學(xué)傳感器可從主體拆卸。
[0051]在又一示例性實(shí)施例中，測(cè)量掃描儀可被形成為可手握形式，并且可包括設(shè)置在其一個(gè)端部的第一光源、第二光源、第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器 。
[0052]在又一示例性實(shí)施例中，測(cè)量掃描儀可包括用于存儲(chǔ)探測(cè)的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。
[0053]在又一示例性實(shí)施例中，在測(cè)量掃描儀中，第一光源、第二光源、第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器可被彼此平行地垂直設(shè)置，以使得對(duì)測(cè)量目標(biāo)垂直地執(zhí)行光輻照和光探測(cè)。
[0054]在又一示例性實(shí)施例中，在測(cè)量掃描儀中，第一光源、第二光源、第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器可被斜向地設(shè)置為彼此成某些角度傾斜，以使得對(duì)測(cè)量目標(biāo)斜向地執(zhí)行光輻照和光探測(cè)。
[0055]在又一示例性實(shí)施例中，第一光源、第二光源、第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器可被設(shè)置為從同一位置執(zhí)行光輻照和光探測(cè)。
[0056]在又一示例性實(shí)施例中，第一光源、第二光源、第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器可全都被設(shè)置為彼此成大約45度角傾斜。
[0057]在又一示例性實(shí)施例中，主體可包括其中安裝測(cè)量掃描儀的安裝部件，并且測(cè)量掃描儀可被構(gòu)造為可從該安裝部件移除。
[0058]在又一示例性實(shí)施例中，第一光源、第二光源、第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器可被設(shè)置在測(cè)量掃描儀的一個(gè)端部，并且安裝部件可具有形成在其中的孔徑結(jié)構(gòu)，該孔徑結(jié)構(gòu)具有與測(cè)量掃描儀的一個(gè)端部的形狀匹配的形狀。
[0059]在又一示例性實(shí)施例中，安裝部件的孔徑結(jié)構(gòu)可被構(gòu)造為使得參考樣本與測(cè)量掃描儀的第一光源、第二光源、第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器光學(xué)地連接。
[0060]在又一示例性實(shí)施例中，當(dāng)測(cè)量掃描儀可被安裝在安裝部件中時(shí)，主體可對(duì)參考樣本執(zhí)行測(cè)量，并且可接收存儲(chǔ)在測(cè)量掃描儀中的測(cè)量目標(biāo)和參考樣本的探測(cè)數(shù)據(jù)，以允許運(yùn)算器計(jì)算經(jīng)過(guò)校正的皮膚熒光信號(hào)。
[0061]在又一示例性實(shí)施例中，安裝部件可包括用于測(cè)量掃描儀的充電端子，并且可允許當(dāng)測(cè)量掃描儀被安裝在安裝部件中時(shí)測(cè)量掃描儀被充電。
[0062]在又一示例性實(shí)施例中，測(cè)量掃描儀可包括設(shè)置在其上的兩對(duì)交叉偏振器。
[0063]在又一不例性實(shí)施例中，第一光源和第二光源可經(jīng)由光導(dǎo)與測(cè)量掃描儀的測(cè)量目標(biāo)側(cè)的一端連接。
[0064]在又一示例性實(shí)施例中，第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器可經(jīng)由光導(dǎo)與測(cè)量掃描儀的測(cè)量目標(biāo)側(cè)的一端連接。
[0065]在又一示例性實(shí)施例中，主體還可包括顯示部件，該顯示部件可輸出在運(yùn)算器中計(jì)算的經(jīng)過(guò)校正的皮膚熒光信號(hào)。
[0066]在又一示例性實(shí)施例中，運(yùn)算器可計(jì)算通過(guò)以下等式校正的皮膚熒光值:
[0067]AFcorr=K [I ( λ 2，11) /10 ( λ 2，11) ] / {[R ( λ I) ]kl [R ( λ 2) ]}k2
[0068](這里，RU1)=Ι(λ l，tl)/IQU l，tl):激發(fā)波長(zhǎng)中的漫反射系數(shù)；
[0069]R(A2)=I(A2, t2)/10(A2, t2):發(fā)射波長(zhǎng)中的漫反射系數(shù);
[0070]I ( λ 2, tl):皮膚組織的固有突光(皮膚突光)信號(hào)值；[0071]Ι(λ l，tl):激發(fā)光波長(zhǎng)中的皮膚組織的反射光信號(hào)值；
[0072]I ( λ 2，t2):發(fā)射光波長(zhǎng)中的皮膚組織的反射光信號(hào)值；
[0073]kl, k2:相對(duì)于激發(fā)光和發(fā)射光波長(zhǎng)的校正函數(shù)的指數(shù)；
[0074]1。( λ 2，tl):參考樣本的固有突光信號(hào)值；
[0075]10 ( λ I, tl):激發(fā)光波長(zhǎng)中的參考樣本的反射光信號(hào)值；和
[0076]Ι0( λ 2, t2):發(fā)射光波長(zhǎng)中的參考樣本的反射光信號(hào)值。)
[0077]K:考慮所使用的參考樣本的特征的比率系數(shù)。
[0078]以下討論本發(fā)明的其他方面和示例性實(shí)施例。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0079]現(xiàn)在將參照本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例和示出的附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的以上特征和其他特征，這些示例性實(shí)施例和附圖在下文中僅以說(shuō)明的方式給出，因此不限制本發(fā)明，其中:
[0080]圖1是示出從光源輸入的光和光學(xué)探測(cè)器探測(cè)的光的強(qiáng)度的曲線圖，該曲線圖根據(jù)時(shí)間而顯示以解釋根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備的測(cè)量
原理；
[0081]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備的視圖；
[0082]圖3是示出在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備中當(dāng)在光源和光學(xué)探測(cè)器與目標(biāo)皮膚之間不存在間隙時(shí)光源和光學(xué)探測(cè)器的示例性布置的視圖；
[0083]圖4是示出在據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備中當(dāng)在光源和光學(xué)探測(cè)器與目標(biāo)皮膚之間存在間隙時(shí)光源和光學(xué)探測(cè)器的示例性布置的視圖；
[0084]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備中的光學(xué)棱鏡和光學(xué)連接器的視圖；
[0085]圖6至圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備中的光學(xué)棱鏡和光學(xué)連接器的視圖；
[0086]圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備的視圖，該反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備被構(gòu)造為包括配備有兩個(gè)光源和兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器的殼體；
[0087]圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于皮膚熒光的反射探測(cè)角錐形測(cè)量設(shè)備中的、光源和光學(xué)探測(cè)器被安裝在其中的角錐形支架的平面圖；
[0088]圖13至圖15是示出據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于皮膚熒光的反射探測(cè)角錐形測(cè)量設(shè)備的角錐形測(cè)量模塊的分解圖；和
[0089]圖16是示出用于皮膚熒光的反射探測(cè)角錐形測(cè)量設(shè)備中的光學(xué)衰減濾光器的視圖。
[0090]附圖中列舉的標(biāo)號(hào)包括對(duì)如下面進(jìn)一步討論的以下元件的引用:
[0091]100:測(cè)量掃描儀200:主體
[0092]111:第一光源112:第二光源
[0093]121:第一光學(xué)探測(cè)器122:第二光學(xué)探測(cè)器
[0094]130:偏振器131:交叉偏振器
[0095]210:安裝部件220:顯示部件
[0096]310:光源320:光學(xué)探測(cè)器
[0097]311:第一光源312:第二光源
[0098]321:第一光學(xué)探測(cè)器322:第二光學(xué)探測(cè)器
[0099]330:光學(xué)棱鏡340:光學(xué)連接器
[0100]351:偏振器352:交叉偏振器
[0101]360:主體
[0102]411:第一光源412:第二光源
[0103]421:第一光學(xué)探測(cè)器422:第二光學(xué)探測(cè)器
[0104]430:光學(xué)棱鏡440:光學(xué)連接器
[0105]451:偏振器452:交叉偏振器
[0106]511:第一光源512:第二光源
[0107]513:第一光學(xué)探測(cè)器514:第二光學(xué)探測(cè)器
[0108]515，516:偏振器517，518:交叉偏振器
[0109]519，520:濾光器
[0110]521，522，523，524:側(cè)板
[0111]525:窗口526:底板
[0112]527:螺栓530:角錐形支架
[0113]531，532，533，534:通孔 535:開(kāi)口
[0114]536，537:光學(xué)衰減濾光器
[0115]T:測(cè)量目標(biāo)(皮膚)
[0116]應(yīng)該理解 ，附圖不一定按比例繪制，呈現(xiàn)說(shuō)明本發(fā)明的基本原理的各種優(yōu)選特征的有些簡(jiǎn)化的表示。如本文公開(kāi)的本發(fā)明的特定設(shè)計(jì)特征(包括，例如，特定尺寸、方位、位置和形狀)將部分地根據(jù)特定的預(yù)期應(yīng)用和使用環(huán)境來(lái)確定。
[0117]在圖中，標(biāo)號(hào)在附圖的幾個(gè)圖中始終表示本發(fā)明的相同部件或等同部件。
【具體實(shí)施方式】
[0118]現(xiàn)在將在下文中詳細(xì)論述本發(fā)明的各種實(shí)施例，附圖中示出了這些實(shí)施例的例子，并且下面對(duì)這些例子進(jìn)行描述。盡管將結(jié)合示例性實(shí)施例描述本發(fā)明，但是將理解所給出的描述并非意圖使本發(fā)明限于這些示例性實(shí)施例。相反，意圖使本發(fā)明不僅涵蓋示例性實(shí)施例，而且還涵蓋可包括在如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種替代形式、修改形式、等同形式和其他實(shí)施例。
[0119]以下討論本發(fā)明的以上特征和其他特征。
[0120]本發(fā)明涉及一種用于診斷疾病(比如，糖尿病)的目的的皮膚熒光測(cè)量設(shè)備，該皮膚熒光測(cè)量設(shè)備用于將激發(fā)光輻照在皮膚上，并測(cè)量通過(guò)該激發(fā)光而產(chǎn)生的皮膚熒光。具體地講，它提供一種用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，該反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備可精確地測(cè)量由于光輻照在皮膚上而從皮膚內(nèi)部散射和發(fā)射的皮膚熒光之中的、在反射光投射在其上的位置處探測(cè)到的皮膚熒光。 [0121]為此，在可根據(jù)以上過(guò)程中所需的某些條件順序地開(kāi)啟/關(guān)斷光源和光學(xué)探測(cè)器的同時(shí)，可對(duì)將被診斷的目標(biāo)和參考樣本執(zhí)行順序測(cè)量，并且可將從該目標(biāo)獲得的信息與通過(guò)參考樣本獲得的信息進(jìn)行比較，以去除該目標(biāo)所具有的個(gè)體偏差。因此，提供一種用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，該反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備可提供經(jīng)過(guò)校正的皮膚熒光值。
[0122]在下文中，將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備的示例性實(shí)施例。
[0123]有必要選擇用于測(cè)量皮膚上產(chǎn)生的熒光的皮膚目標(biāo)并且考慮影響被測(cè)熒光的因素。被測(cè)熒光可取決于即使當(dāng)皮膚表面上發(fā)生的鏡面反射被去除時(shí)也在皮膚內(nèi)部發(fā)生的光散射和吸收、以及皮膚中包括的熒光物質(zhì)。具體地講，有必要考慮熒光物質(zhì)中產(chǎn)生的熒光波長(zhǎng)的光吸收和散射以及被輻照以激發(fā)熒光物質(zhì)的激發(fā)光波長(zhǎng)的光吸收和散射的影響來(lái)校正被測(cè)熒光值。因此，以下經(jīng)驗(yàn)方程(I)可被認(rèn)為減小了光學(xué)因素對(duì)熒光強(qiáng)度的影響。
[0124]AFcon=AFKR^R122)…⑴
[0125]這里，可通過(guò)將被測(cè)熒光值A(chǔ)F除以熒光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的發(fā)射的激發(fā)漫反射光Rl和漫反射光R2來(lái)獲得經(jīng)過(guò)校正的熒光值A(chǔ)Fm?。這兩個(gè)漫反射光值可沒(méi)有程度地用指數(shù)kl和k2來(lái)調(diào)整。
[0126]方程(I)可用于獲得經(jīng)過(guò)校正的皮膚熒光值，并且可引入具體值來(lái)通過(guò)實(shí)際測(cè)試獲得經(jīng)過(guò)校正的皮膚熒光值。
[0127]I(A2,tl):皮膚組織的固有熒光(皮膚熒光)信號(hào)值
[0128]I ( λ 1，tl):皮膚組織的激發(fā)光波長(zhǎng)的反射光信號(hào)值
[0129]I ( λ 2，t2):皮膚組織的發(fā)射光波長(zhǎng)的反射光信號(hào)值
[0130]kl, k2:相對(duì)于激發(fā)光和發(fā)射光波長(zhǎng)的校正函數(shù)的指數(shù)
[0131]新產(chǎn)生的經(jīng)過(guò)校正的皮膚熒光值可被表達(dá)為方程(2)。
[0132]AFtissue= [I (λ 2, tl]/[I (λ I, tl)klI (λ 2, t2)k2] ;kl，k2〈l…(2)
[0133]其中，AFtissue是皮膚組織的固有熒光的校正信號(hào)。
[0134]可按不同的時(shí)間間隔tl和t2周期性地執(zhí)行光測(cè)量。可取測(cè)量結(jié)果的平均值來(lái)提高精度?？蓪⒈粶y(cè)值記錄為時(shí)序圖的形式以在合適的時(shí)間跟蹤變化。
[0135]同時(shí)，可能需要用于從不同樣本獲得的結(jié)果之間的比較的、取決于器械和校正測(cè)量的偏差校正。因此，在本發(fā)明中，可與目標(biāo)皮膚組織的測(cè)量一起，通過(guò)引入?yún)⒖紭颖緛?lái)執(zhí)行同樣的測(cè)量。為了提高測(cè)量精度，激發(fā)光和發(fā)射光中的熒光強(qiáng)度ItlU 2，tl)以及反射光信號(hào)值1(Xl，tl)和1^X2，t2)可類似于皮膚的光學(xué)特性。
[0136]可如下類似于對(duì)于目標(biāo)皮膚組織的測(cè)量過(guò)程中產(chǎn)生的信號(hào)值那樣表達(dá)在引入的參考樣本的測(cè)量過(guò)程中產(chǎn)生的信號(hào)值。[0137]Ici(XZ^l):參考樣本的固有熒光信號(hào)值
[0138]Ι0( λ I, tl):參考樣本的激發(fā)光波長(zhǎng)的反射光信號(hào)值
[0139]Ι0( λ 2, t2):參考樣本的發(fā)射光波長(zhǎng)的反射光信號(hào)值
[0140]可類似于方程(2)那樣用方程(3)對(duì)從參考樣本的信號(hào)進(jìn)行處理。
[0141]AFreference=[10(A2,tl)]/[10(Al,tl)kl10(A2, t2)k2]...(3)
[0142]可使通過(guò)將AFtissue除以AFrefOT.而獲得的結(jié)果歸一化，并且最后經(jīng)過(guò)校正的固有突光值可被表達(dá)為方程(4)。
[0143]AFcorr=K (AFti憲/AFreferen J …(4)
[0144]AFcm=K [I (入 2，tl)/I。( λ 2，tl) ] / {[I ( λ 1，tl)/I。( λ I, tl)]kl[I(A 2, t2)/10(λ 2，t2)]}k2...(5)
[0145]其中，K為考慮所使用的參考樣本的特征的比率系數(shù)。
[0146]方程(5)可被簡(jiǎn)化為方程(6)。
[0147]AFcorr=K[I(A2,tl)/10(A2,tl)]/{[R(A l)]kl[R(A2)]}k2...(6)
[0148]RU 1)=1 (λ 1，tl)/10(Al, tl):激發(fā)波長(zhǎng)的漫反射系數(shù)
[0149]R( λ 2) =I ( λ 2, t2)/10( λ 2, t2):發(fā)射波長(zhǎng)的漫反射系數(shù)
[0150]因此，關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，可通過(guò)以上操作過(guò)程來(lái)計(jì)算經(jīng)過(guò)校正的皮膚熒光值。
[0151]在這點(diǎn)上，將參照?qǐng)D1來(lái)詳細(xì)描述被提議用于測(cè)量的原理。
[0152]圖1是示出從光源輸入的光和光學(xué)探測(cè)器探測(cè)的光的強(qiáng)度的曲線圖，該曲線圖根據(jù)時(shí)間而顯示以解釋根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備的測(cè)量原理。如圖1所示，在用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備中，可在第一條件和第二條件彼此在時(shí)間上分開(kāi)時(shí)在第一條件和第二條件下連續(xù)地執(zhí)行測(cè)量，在第一條件下，與激發(fā)光的波長(zhǎng)范圍(第一波長(zhǎng)λ I)對(duì)應(yīng)的光被作為輸入輻照，在第二條件下，與通過(guò)激發(fā)光而產(chǎn)生的皮膚熒光的波長(zhǎng)范圍(第二波長(zhǎng)λ 2)對(duì)應(yīng)的光被輻照?？筛鶕?jù)將被探測(cè)的皮膚熒光來(lái)選擇性地構(gòu)造與第一條件和第二條件對(duì)應(yīng)的輻照光的波長(zhǎng)范圍。例如，考慮到在示例性實(shí)施例中相對(duì)于AGE探測(cè)皮膚熒光，則在第一條件下可使用具有370nm±20nm的第一波長(zhǎng)的光作為用于熒光激發(fā)的激發(fā)光，在第二條件下可選擇性地使用具有與相對(duì)于AGE的皮膚熒光的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的440nm±20nm的第二波長(zhǎng)的光。
[0153]可使用測(cè)量掃描儀100來(lái)執(zhí)行測(cè)量，測(cè)量掃描儀100包括用于發(fā)射兩個(gè)不同波長(zhǎng)的光的光源和用于探測(cè)兩個(gè)不同波長(zhǎng)的光的光學(xué)探測(cè)器?？赏ㄟ^(guò)使測(cè)量掃描儀100與皮膚組織接觸來(lái)執(zhí)行測(cè)量，所述皮膚組織對(duì)應(yīng)于診斷觀察過(guò)程中的測(cè)量目標(biāo)或者校正過(guò)程中的參考樣本。
[0154]關(guān)于測(cè)量過(guò)程，圖1A顯示了操作時(shí)序圖，該操作時(shí)序圖顯示相對(duì)于兩個(gè)不同波長(zhǎng)的各個(gè)光源在彼此在時(shí)間上分開(kāi)的同時(shí)操作。在這種情況下，從第一光源111福照的光φ ( λ 1，tl)可被構(gòu)造為在與來(lái)自第二光源112的光φ ( λ 2，t2)不同的時(shí)間存在，第一光源111是激發(fā)光源，第二光源112是不同波長(zhǎng)的參考光源。
[0155]圖1B顯示了關(guān)于兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器的操作時(shí)序圖。在從第一光源111輻照光φ(λ I, tl)的同時(shí),對(duì)于激發(fā)的皮膚突光和反射光,可產(chǎn)生兩個(gè)信號(hào)。在激發(fā)光波長(zhǎng)中產(chǎn)生的兩個(gè)信號(hào)可以是反射光信號(hào)I ( λ 1，tl)和激發(fā)熒光信號(hào)I ( λ 2，tl)。[0156]同時(shí)，當(dāng)從第二光源112輻照光Φ (λ 2，t2)時(shí)，可在一段時(shí)間后僅產(chǎn)生單個(gè)信號(hào)。第二光源112產(chǎn)生的信號(hào)可以僅僅是輻照的光的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的反射光信號(hào)I (λ 2，t2)。
[0157]如圖1所示，在用于皮膚的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備中，可對(duì)測(cè)量目標(biāo)T順序地執(zhí)行第一光源111的光福照和第二光源112的光福照，同時(shí)第一光源111的光福照和第二光源112的光輻照彼此在時(shí)間上分開(kāi)。在這種情況下，當(dāng)每次光輻照時(shí)，可采集從光學(xué)探測(cè)器探測(cè)的信號(hào)，然后可使用以上方程來(lái)計(jì)算這些信號(hào)以輸出經(jīng)過(guò)校正的皮膚熒光值。
[0158]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備的視圖，該反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備根據(jù)上述測(cè)量原理實(shí)現(xiàn)。
[0159]如圖2所示，用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備可包括測(cè)量掃描儀100和主體200，測(cè)量掃描儀100將激發(fā)光輻照在皮膚上，并探測(cè)皮膚熒光，主體200與測(cè)量掃描儀100連接，并且分析測(cè)量掃描儀100探測(cè)的數(shù)據(jù)以顯示該數(shù)據(jù)。
[0160]然而，測(cè)量掃描儀100和主體200被構(gòu)造為彼此分開(kāi)僅僅是示例性構(gòu)造。因此，如果必要的話，用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備可以被制造為沒(méi)有分開(kāi)的主體的單個(gè)傳感器的形式，或者還可包括與該傳感器連接的其他組件。 [0161]用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備可被構(gòu)造為包括將光輻照在將被測(cè)量的目標(biāo)上以及探測(cè)通過(guò)輻照的光而產(chǎn)生的皮膚熒光的光源和光學(xué)探測(cè)器。
[0162]具體地講，為了通過(guò)校正探測(cè)的皮膚熒光值來(lái)提供精確的皮膚熒光值，用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備可包括兩個(gè)光源和兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器，這兩個(gè)光源輻照不同波長(zhǎng)的光，這兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器可探測(cè)由這兩個(gè)輻照光產(chǎn)生的不同波長(zhǎng)的反射光和皮膚熒光。
[0163]具體地講，兩個(gè)光源可包括第一光源111和第二光源112,第一光源111發(fā)射與激光光的波長(zhǎng)范圍(第一波長(zhǎng)λ I)對(duì)應(yīng)的光，第二光源112發(fā)送與通過(guò)激發(fā)光而產(chǎn)生的皮膚熒光的波長(zhǎng)范圍(第二波長(zhǎng)λ 2)對(duì)應(yīng)的光。兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器可包括第一光學(xué)探測(cè)器121和第二光學(xué)探測(cè)器122，第一光學(xué)探測(cè)器121用于探測(cè)相對(duì)于來(lái)自第一光源111的激發(fā)光的反射光λ 1，第二光學(xué)探測(cè)器用于探測(cè)相對(duì)于來(lái)自第二光源112和通過(guò)激發(fā)光而產(chǎn)生的皮膚突光λ 2的反射光入2。
[0164]因此，兩個(gè)光源和光學(xué)探測(cè)器可被構(gòu)造為同時(shí)探測(cè)反射光和皮膚熒光。優(yōu)選地，兩個(gè)光源和光學(xué)探測(cè)器可被設(shè)置在測(cè)量掃描儀100的一端，并且可彼此靠近以便將光照射在測(cè)量目標(biāo)T上并探測(cè)反射光。
[0165]在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，為了探測(cè)相對(duì)于AGE的皮膚熒光，具有370nm±20nm的第一波長(zhǎng)的光可用作用于熒光激發(fā)的激發(fā)光，具有440nm±20nm的第二波長(zhǎng)(對(duì)應(yīng)于相對(duì)于AGE的皮膚熒光的波長(zhǎng))的光可用作發(fā)射光。
[0166]在這種情況下，第一光源111可包括輻照第一波長(zhǎng)范圍370nm±20nm的光的發(fā)光二極管。第二光源112可包括輻照第二波長(zhǎng)范圍440nm±20nm的光的發(fā)光二極管。此外，第一光學(xué)探測(cè)器121可包括探測(cè)第一波長(zhǎng)范圍的光的光電二極管，第二光學(xué)探測(cè)器122可包括探測(cè)第二波長(zhǎng)范圍的光的光電二極管。
[0167]盡管在圖2中未顯示，但是用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備還可包括用于控制第一光源111和第二光源112的開(kāi)啟/關(guān)斷的光源開(kāi)關(guān)控制單元。更優(yōu)選地，用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備還可包括用于控制第一光學(xué)探測(cè)器121和第二光學(xué)探測(cè)器122的開(kāi)啟/關(guān)斷的光學(xué)探測(cè)器開(kāi)關(guān)控制單元。[0168]光源開(kāi)關(guān)控制單元和光學(xué)探測(cè)器開(kāi)關(guān)控制單元可控制開(kāi)關(guān)，以使得光源和光學(xué)探測(cè)器可根據(jù)皮膚熒光和反射光的探測(cè)條件精確地操作，以便精確地計(jì)算皮膚熒光值。
[0169]光源開(kāi)關(guān)控制單元可被構(gòu)造為根據(jù)用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備的光輻照條件來(lái)開(kāi)啟或關(guān)斷光源。例如，在激發(fā)光λ I輻照在測(cè)量目標(biāo)上的第一條件下，第二光源112可被關(guān)斷，第一光源111可被開(kāi)啟，控制光源的開(kāi)關(guān)以使得僅第一光源111輻照第一波長(zhǎng)范圍的光。另一方面，在與激發(fā)光不同波長(zhǎng)范圍的發(fā)射光λ2輻照在測(cè)量目標(biāo)上的第二條件下，第一光源111可被關(guān)斷，第二光源112可被開(kāi)啟，以使得僅從第二光源112輻照第二波長(zhǎng)范圍的光。
[0170]類似地，光學(xué)探測(cè)器開(kāi)關(guān)控制單元可被構(gòu)造為根據(jù)測(cè)量條件來(lái)控制光學(xué)探測(cè)器的開(kāi)啟/關(guān)斷。光學(xué)探測(cè)器開(kāi)關(guān)控制單元可被構(gòu)造為開(kāi)啟/關(guān)斷用于探測(cè)在當(dāng)前測(cè)量條件下將被探測(cè)的波長(zhǎng)范圍的光的光學(xué)探測(cè)器 。
[0171]尤其，因?yàn)樵诘谝粭l件和第二條件下都可能需要探測(cè)相對(duì)于第二波長(zhǎng)的光學(xué)信號(hào)，所以可使用于探測(cè)相對(duì)于第二波長(zhǎng)的光的第二光學(xué)探測(cè)器122保持開(kāi)啟，其中，在第一條件下，第一波長(zhǎng)范圍的激發(fā)光被輻照，在第二條件下，第二波長(zhǎng)范圍的發(fā)射光被輻照。
[0172]在這種情況下，在包括第一條件和第二條件的整個(gè)測(cè)量過(guò)程期間，在某一時(shí)間內(nèi)可對(duì)光源順序地執(zhí)行開(kāi)關(guān)控制。關(guān)于對(duì)于每個(gè)光源的開(kāi)關(guān)的周期，可按大約IOHz至大約IOOHz的高頻率執(zhí)行開(kāi)關(guān)控制，以使得通過(guò)考慮人體的脈沖速率，由于血流而導(dǎo)致的漫反射的變化不影響測(cè)量。
[0173]當(dāng)用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備的測(cè)量掃描儀100被制造成可手握形式時(shí)，即使當(dāng)用在移動(dòng)掃描儀的同時(shí)連續(xù)地測(cè)量皮膚熒光的掃描方法移動(dòng)測(cè)量掃描儀100時(shí)，這樣的高速開(kāi)關(guān)也可實(shí)現(xiàn)對(duì)基本上相同的目標(biāo)靶點(diǎn)的測(cè)量。
[0174]盡管圖2中未顯示，但是用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備可包括被選擇性地設(shè)置在光源和光學(xué)探測(cè)器的前面的濾光器。優(yōu)選地，為了防止由于皮膚表面上的輻照的光的鏡面反射而導(dǎo)致具有相對(duì)低的光強(qiáng)度的皮膚熒光的探測(cè)變得困難，可在對(duì)應(yīng)的光源與光學(xué)探測(cè)器之間設(shè)置一對(duì)偏振器130和一對(duì)交叉偏振器131。
[0175]偏振器和交叉偏振器可能需要分別被設(shè)置在第一光源111和第一光學(xué)探測(cè)器121對(duì)以及第二光源112和第二光學(xué)探測(cè)器122對(duì)上的互相交叉的位置上。
[0176]同時(shí)，用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備可被構(gòu)造為包括主體200，主體200被構(gòu)造為可與包括兩個(gè)光源和兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器的測(cè)量掃描儀100連接。主體200可被構(gòu)造為包括運(yùn)算部分，該運(yùn)算部分從測(cè)量掃描儀100測(cè)量的數(shù)據(jù)計(jì)算經(jīng)過(guò)校正的皮膚熒光的值。
[0177]主體200可被構(gòu)造為可與測(cè)量掃描儀100光學(xué)地、電地和機(jī)械地連接。
[0178]具體地講，主體200可包括安裝部件210，安裝部件210具有與測(cè)量掃描儀100的測(cè)量端子的形狀匹配的形狀，以使得測(cè)量掃描儀100可被機(jī)械地安裝到主體200上。測(cè)量掃描儀100可通過(guò)機(jī)械耦合而被固定地安裝到安裝部件210中。
[0179]在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，第一光源111和第二光源112以及第一光學(xué)探測(cè)器121和第二光學(xué)探測(cè)器122可被構(gòu)造為被設(shè)置在測(cè)量掃描儀100的一個(gè)端部上，而安裝部件210可被構(gòu)造為具有被形成為與測(cè)量掃描儀100的一個(gè)端部的形狀對(duì)應(yīng)的形狀的孔徑結(jié)構(gòu)，而允許光源和光學(xué)探測(cè)器在彼此面對(duì)時(shí)被固定在安裝部件210中。
[0180]優(yōu)選地，當(dāng)測(cè)量掃描儀100被安裝到主體200上時(shí)，主體200可被構(gòu)造為可與測(cè)量掃描儀100電連接，而允許測(cè)量掃描儀100將光輻照在測(cè)量目標(biāo)T上并且獲取關(guān)于探測(cè)的皮膚熒光和反射光的數(shù)據(jù)。更優(yōu)選地，用于與測(cè)量目標(biāo)T進(jìn)行比較的參考樣本可被設(shè)置在主體200的安裝部件210上方，并且測(cè)量掃描儀100的光源和光學(xué)探測(cè)器可被構(gòu)造為當(dāng)測(cè)量掃描儀100坐置在主體的安裝部件210上時(shí)與參考樣本光學(xué)地連接。在這種情況下，參考樣本可被選擇為具有與被測(cè)量的人體組織類似的漫反射和熒光的光學(xué)特性。
[0181]因此，當(dāng)測(cè)量掃描儀100被安裝到主體200的安裝部件210中以被電連接和光學(xué)地連接時(shí)，測(cè)量掃描儀100可對(duì)參考樣本執(zhí)行已對(duì)測(cè)量目標(biāo)T執(zhí)行的光輻照和光探測(cè)過(guò)程。測(cè)量目標(biāo)和參考樣本的被測(cè)數(shù)據(jù)可被發(fā)送到主體200的運(yùn)算部件。
[0182]運(yùn)算部件可使用關(guān)于接收的熒光信號(hào)和反射光信號(hào)的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算關(guān)于實(shí)際測(cè)量目標(biāo)的經(jīng)過(guò)校正的皮膚熒光值。計(jì)算結(jié)果可經(jīng)由主體200上的顯示部件220顯示。
[0183]可重復(fù)以上順序測(cè)量。為了執(zhí)行根據(jù)重復(fù)測(cè)量的結(jié)果執(zhí)行校正的操作過(guò)程，可經(jīng)由存儲(chǔ)器將所有被測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在測(cè)量掃描儀100中。優(yōu)選地，測(cè)量結(jié)果可被存儲(chǔ)為時(shí)序圖的形式以跟蹤測(cè)量結(jié)果的變化。
[0184]充電端子可被設(shè)置在主體200的安裝部件210中以給測(cè)量掃描儀100充電。充電端子可被構(gòu)造為當(dāng)測(cè)量掃描儀100與安裝部件210機(jī)械地耦合時(shí)執(zhí)行充電。
[0185]如果必要的話，測(cè)量掃描儀100可被構(gòu)造為通過(guò)藍(lán)牙與主體200連接。
[0186]圖3和4中顯示了用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備中的光源和光學(xué)探測(cè)器的示例性布置。
[0187]圖3是示出當(dāng)在光源/光學(xué)探測(cè)器與測(cè)量目標(biāo)之間不存在間隙時(shí)光源和光學(xué)探測(cè)器的示例性布置的視圖。圖4 是示出當(dāng)在光源/光學(xué)探測(cè)器與測(cè)量目標(biāo)之間存在間隙時(shí)光源和光學(xué)探測(cè)器的示例性布置的視圖。
[0188]如圖3所示，光源和光學(xué)探測(cè)器可分別被設(shè)置為彼此平行并且垂直于測(cè)量目標(biāo)。為了形成最佳探測(cè)區(qū)域，第一光源111和第二光源112可分別被設(shè)置在外側(cè)，并且第一光學(xué)探測(cè)器121和第二光學(xué)探測(cè)器122可被設(shè)置在第一光源111與第二光源112之間。
[0189]如圖4所示，當(dāng)在光源/光學(xué)探測(cè)器與測(cè)量目標(biāo)之間存在某一間隙時(shí)，光源和光學(xué)探測(cè)器可被斜向地設(shè)置為彼此成某些角度傾斜，并且可被構(gòu)造為形成光輻照路徑和光探測(cè)路徑，以使得光源可將光輻照在測(cè)量目標(biāo)的同一區(qū)域上，并且光學(xué)探測(cè)器可分別探測(cè)在該同一區(qū)域中產(chǎn)生的光。優(yōu)選地，彼此對(duì)應(yīng)的光源和光學(xué)探測(cè)器可被設(shè)置為彼此成大約45度角傾斜。例如，當(dāng)光源將光垂直地輻照在皮膚表面上時(shí)，光學(xué)探測(cè)器可被設(shè)置為相對(duì)于光源成大約45度傾斜，從而減小鏡面反射的影響?？筛鶕?jù)器械的結(jié)構(gòu)來(lái)最小化第一光源111和第二光源112與第一光學(xué)探測(cè)器121和第二光學(xué)探測(cè)器122之間的角度。更優(yōu)選地，可通過(guò)在光源和光學(xué)探測(cè)器的前面、在對(duì)應(yīng)的光源與光學(xué)探測(cè)器之間與濾光器一起設(shè)置一對(duì)交叉偏振器130以去除鏡面反射光來(lái)最小化鏡面反射的影響。
[0190]在這種情況下，第一光源111、第二光源112、第一光學(xué)探測(cè)器121和第二光學(xué)探測(cè)器122可被構(gòu)造為分別經(jīng)由光導(dǎo)與測(cè)量掃描儀100的測(cè)量目標(biāo)側(cè)的末端連接。透明保護(hù)膜(比如，玻璃板)可被設(shè)置在皮膚與傳感器之間的接觸表面上，以保護(hù)測(cè)量掃描儀100免受雜質(zhì)(比如，外部水分)的影響。
[0191]在下文中，將如下描述如以上那樣構(gòu)造的用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備所執(zhí)行的光輻照、光探測(cè)和操作過(guò)程的測(cè)試?yán)印0192]例子I
[0193]有必要對(duì)測(cè)量目標(biāo)和參考樣本(被引入以獲得經(jīng)過(guò)校正的熒光值的兩個(gè)目標(biāo))執(zhí)行測(cè)量。對(duì)人體皮膚執(zhí)行光測(cè)量，人體皮膚是這兩個(gè)目標(biāo)之中的測(cè)量目標(biāo)。
[0194]為了診斷，通過(guò)接觸或靠近對(duì)象的上臂上的測(cè)量目標(biāo)的光源和光學(xué)探測(cè)器執(zhí)行測(cè)量。測(cè)量掃描儀沿著皮膚表面移動(dòng)以掃描大約5cm2至大約19cm2的目標(biāo)部分。
[0195]在測(cè)量之前，所有光源都被關(guān)斷，然后執(zhí)行暗信號(hào)的電平評(píng)估以自動(dòng)地補(bǔ)償從外部泄漏的光。
[0196]光模塊分別按不同的時(shí)間間隔tl和t2順序地產(chǎn)生具有波長(zhǎng)λ I的第一光源照射光φ ( λ 1，tl)和具有波長(zhǎng)λ 2的第二光源照射光φ ( λ 2，t2)。
[0197]在整個(gè)測(cè)量過(guò)程期間，在按大約50Hz的周期重復(fù)接通/斷開(kāi)的同時(shí)，按時(shí)間間隔tl和t2順序地輻射兩個(gè)光源產(chǎn)生的光。
[0198]接著，光學(xué)探測(cè)器探測(cè)從光源輻照的光以將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0199]近紫外光譜范圍(370nm左右)的第一光源照射光Φ(λ I, tl)激發(fā)目標(biāo)的突光，以通過(guò)光學(xué)探測(cè)器形成對(duì)應(yīng)的信號(hào)I ( λ 2，tl)，并且形成與被作為測(cè)量目標(biāo)的皮膚漫反射的激發(fā)反射光成比例的信號(hào)I ( λ 1，tl)。
[0200]藍(lán)色光譜范圍(440nm左右)的第二光源照射光Φ ( λ 2，t2)對(duì)應(yīng)于在AGE和NADH中產(chǎn)生的固有熒光的最大值，并且形成與被目標(biāo)皮膚漫反射的發(fā)射光成比例的信號(hào)Ι(λ 2，t2)。
[0201]按不同的時(shí)間間隔tl和t2重復(fù)地、周期性地執(zhí)行以上測(cè)量，并且取測(cè)量結(jié)果的平均值并進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0202]對(duì)參考樣本執(zhí)行相同的測(cè)量過(guò)程，并且在運(yùn)算部件中對(duì)每個(gè)過(guò)程中計(jì)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以計(jì)算經(jīng)過(guò)校正的皮膚熒光值。
[0203]關(guān)于以上測(cè)試?yán)又芯哂袃蓚€(gè)波長(zhǎng)的光源的致動(dòng)的時(shí)序圖可如以下表1所示。
[0204]表1
[0205]
第i周期第二周期
—暗 F440/R365暗R440 '暗 F440/R365暗 R440 Ig
LED365關(guān)開(kāi)關(guān)關(guān)關(guān)開(kāi)關(guān)關(guān)關(guān)
LED440 關(guān) ^^^ ^ ^^ JP ^
PD365W 5TWM W 3T玉 ^
PQ440 開(kāi)開(kāi)開(kāi)開(kāi) 開(kāi)開(kāi)開(kāi)
[0206]在這個(gè)測(cè)試?yán)又?，各個(gè)周期時(shí)間被構(gòu)造為大約20ms。此外，測(cè)量目標(biāo)掃描時(shí)間被計(jì)算為大約2秒，并且執(zhí)行100個(gè)測(cè)量周期。
[0207]在這個(gè)測(cè)試?yán)又袦y(cè)量的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)和保存在測(cè)量掃描儀的內(nèi)部存儲(chǔ)器中。當(dāng)測(cè)量掃描儀被放置在主體的安裝部件上時(shí)，探測(cè)信息被自動(dòng)地移到主體的運(yùn)算部件以根據(jù)函數(shù)轉(zhuǎn)換進(jìn)行運(yùn)算并且被統(tǒng)計(jì)地處理，并且顯示測(cè)量結(jié)果。
[0208]同時(shí),本發(fā)明提出了這樣一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，光學(xué)棱鏡和光學(xué)連接器被設(shè)置在光路上，以使得可改進(jìn)光學(xué)透射性和探測(cè)效率。
[0209]圖5與典型的用于皮膚的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備相比地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于皮膚的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備。圖5A示出了在沒(méi)有光學(xué)棱鏡和光學(xué)連接器的情況下的光學(xué)輻照和光學(xué)探測(cè)。圖5B示出了在具有學(xué)棱鏡和光學(xué)連接器的情況下的光學(xué)輻照和光學(xué)探測(cè)。
[0210]在如圖5A所述那樣在沒(méi)有光學(xué)棱鏡和光學(xué)連接器的情況下執(zhí)行光學(xué)輻照和光學(xué)探測(cè)的情況下，從光源310輻照激發(fā)光，然后光學(xué)探測(cè)器320可探測(cè)由該激發(fā)光引起的熒光。
[0211]在這種情況下，如圖5A所示，因?yàn)楣庠?10 (比如，發(fā)光二極管(LED))用作輻照具有廣發(fā)散角的光的激發(fā)光源，所以在測(cè)量目標(biāo)上可發(fā)生光學(xué)損失，并且來(lái)自光輻照在其上的皮膚的熒光的散射可引起光學(xué)探測(cè)器320探測(cè)的光的量的損失。
[0212]因?yàn)樘綔y(cè)的皮膚熒光遠(yuǎn)小于另一個(gè)激發(fā)光或者其反射光，所以即使當(dāng)光學(xué)損失微小時(shí)，光學(xué)損失也可相當(dāng)大地降低測(cè)量的精度和診斷的可靠性。 [0213]另一方面，為了防止光學(xué)損失，提出了如圖5B所示的包括光學(xué)棱鏡的用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備。
[0214]參照?qǐng)D5B，從光源310輻照的激發(fā)光可被光學(xué)棱鏡330集中，并且作為測(cè)量目標(biāo)的皮膚部分的光學(xué)均勻性可得到改進(jìn)。
[0215]具體地講，光學(xué)棱鏡330可具有分別與光源310和光學(xué)探測(cè)器320相鄰的兩個(gè)上傾斜表面331和332以及與皮膚相鄰的下表面333。從與光源310相鄰的上傾斜表面331輻照的具有廣發(fā)散角的激發(fā)光可全部從光學(xué)棱鏡330在光學(xué)探測(cè)器320側(cè)的上傾斜表面332反射，最大化地集中在皮膚上，從而降低光源的不均勻性(即，光學(xué)強(qiáng)度在光軸外部變得比在光軸中心小的特性)，從而實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的光學(xué)均勻性。
[0216]此外，光學(xué)棱鏡330可用于將透射到皮膚組織部分的光所產(chǎn)生的二次光集中在光學(xué)探測(cè)器320上。因此，在用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備中，可改進(jìn)光學(xué)信號(hào)，并且可減小測(cè)量誤差。因此，可不用光學(xué)傳感器的掃描方法對(duì)廣大的皮膚部分執(zhí)行光學(xué)測(cè)量。
[0217]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備可被構(gòu)造為包括光學(xué)連接器340，光學(xué)連接器340用于減小被作為測(cè)量目標(biāo)的皮膚的表面反射的鏡面反射分量，并且允許光有效地滲透到皮膚中。
[0218]光學(xué)連接器340可被構(gòu)造為位于光學(xué)棱鏡330與作為測(cè)量目標(biāo)的皮膚相鄰的下表面333與皮膚表面之間，并且可分別接觸光學(xué)棱鏡的下表面333和皮膚表面。
[0219]光學(xué)連接器340可接觸光學(xué)棱鏡的下表面333和皮膚表面，以用作用于允許在其邊界處以合適的折射率平滑光學(xué)接觸的連接層。光學(xué)連接器340可防止來(lái)自皮膚表面的鏡面反射，并且可允許光有效地滲透到皮膚中。
[0220]光學(xué)連接器340在兩個(gè)介質(zhì)之間可具有某一折射率，以防止由于光學(xué)棱鏡330與皮膚組織之間的激發(fā)光的折射和散射而導(dǎo)致這兩個(gè)介質(zhì)之間可能發(fā)生的光泄漏，并且可用于填充不均勻部分(比如，皮膚組織的細(xì)微不均勻處)。
[0221]光學(xué)連接器340可由彈性材料或液態(tài)材料(比如，水浸或油浸)形成。光學(xué)連接器230可由折射率類似于光學(xué)棱鏡330和皮膚的折射率的材料形成。
[0222]由于光學(xué)連接器340，輻照的光的全內(nèi)反射在棱鏡與皮膚組織之間的邊界處可能不發(fā)生，并且可顯著地改進(jìn)從光源發(fā)射的光到皮膚中的滲透效率。
[0223]因此，包括光學(xué)棱鏡330和光學(xué)連接器340的用于皮膚的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備可改進(jìn)光學(xué)集中性和光學(xué)均勻性，并且可顯著地減小從光源輻照的光被皮膚表面反射的鏡面反射分量。[0224]例子2
[0225]制造了包括光學(xué)棱鏡和光學(xué)連接器的用于皮膚的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備。此外，還制造了這樣的設(shè)備作為比較例子，該設(shè)備被構(gòu)造為使得類似于反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備的光源和光學(xué)探測(cè)器那樣安置光源和光學(xué)探測(cè)器，并且在沒(méi)有光學(xué)棱鏡和光學(xué)連接器的情況下執(zhí)行光學(xué)輻照和光學(xué)探測(cè)。
[0226]在這個(gè)測(cè)試?yán)又校l(fā)射大約365nm的光的UV LED (No33, Nichia)用作光源，光纖光譜儀(AVaspec-2048)用作光學(xué)探測(cè)器。此外，光學(xué)光電二極管也可用作光學(xué)探測(cè)器。商品化模型(Right Angle Prism, Uncoated, 20mm, Edmund Optics)用作光學(xué)棱鏡。
[0227]在這個(gè)測(cè)試?yán)又?，水用作置于光學(xué)棱鏡與作為測(cè)量目標(biāo)的皮膚表面之間的光學(xué)連接器。
[0228]測(cè)量從測(cè)試?yán)拥姆瓷涮綔y(cè)式測(cè)量設(shè)備中的光源輻照的光的鏡面反射分量，并且還測(cè)量比較例子的設(shè)備中的鏡面反射分量。
[0229]在測(cè)試?yán)雍捅容^例子的測(cè)量結(jié)果中，與比較例子的鏡面反射分量相比，測(cè)試?yán)拥溺R面反射分量被測(cè)量為減小大約10倍或更多。
[0230]圖6示出了如測(cè)試?yán)覫和2所示那樣構(gòu)造的、包括兩個(gè)光源311和312以及兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器321和322的用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備。像圖5中那樣，光學(xué)棱鏡330和光學(xué)連接器340可置于兩個(gè)光源311和312以及兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器321和322與作為測(cè)量目標(biāo)的皮膚T之間。
[0231]在這個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)棱鏡330可具有分別與光源和光學(xué)探測(cè)器相鄰的兩個(gè)上傾斜表面331和332以及與皮膚相鄰的下表面333?？上駡D5中那樣使用具有三角形截面的三角形棱鏡330。優(yōu)選地，兩個(gè)光源311和312可被設(shè)置在三角形棱鏡330的上傾斜表面331上，兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器321和322可被設(shè)置在三角形棱鏡的上傾斜表面332上，從而允許棱鏡330的下表面333與皮膚接觸。
[0232]在這種情況下，當(dāng)兩個(gè)不同光源311和312被設(shè)置在上傾斜表面331上時(shí)，兩個(gè)光源311和312的光軸可彼此不同。因此，光輻照其上的皮膚T的區(qū)域可彼此不同。
[0233]然而，因?yàn)楣庠赐ㄟ^(guò)光學(xué)棱鏡330與測(cè)量目標(biāo)T連接，所以可獲得均勻光，在該均勻光下，可通過(guò)光學(xué)棱鏡330內(nèi)部的光學(xué)反射來(lái)校正光軸之間的差異。
[0234]此外，偏振器351可被設(shè)置在光源311和312與光學(xué)棱鏡330之間，交叉偏振器352可被設(shè)置在光學(xué)探測(cè)器321和322與光學(xué)棱鏡330之間。如圖6所示，偏振器351可被設(shè)置在光學(xué)棱鏡330在第一光源311和第二光源312下面的上傾斜表面上,交叉偏振器352可被設(shè)置在光學(xué)棱鏡330在第一光學(xué)探測(cè)器321和322下面的另一個(gè)上傾斜表面上。
[0235]如圖6所示，光學(xué)連接器340可被設(shè)置在作為測(cè)量目標(biāo)的皮膚T與光學(xué)棱鏡330的下表面333之間。光學(xué)連接器230可分別接觸光學(xué)棱鏡330的下表面333和皮膚T的表面，而允許在其邊界處以合適的折射率平滑光學(xué)接觸。
[0236]因此，可減小光學(xué)連接器340從皮膚T的表面產(chǎn)生的鏡面反射分量，并且因皮膚T的表面與光學(xué)連接器340之間的折射率差而被部分反射的光可另外被設(shè)置在光學(xué)探測(cè)器321和322前面的交叉偏振器352阻止。[0237]用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備可被構(gòu)造為與主體360連接，主體360包括光源開(kāi)關(guān)控制器和運(yùn)算器，光源開(kāi)關(guān)控制器用于控制第一光源311和第二光源312的開(kāi)啟/關(guān)斷，運(yùn)算器用于從探測(cè)的熒光信號(hào)和反射光信號(hào)計(jì)算皮膚熒光信號(hào)的校正值。
[0238]如圖2中所描述的，在根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備中，光源311和312以及光學(xué)探測(cè)器321和322還可被設(shè)置在測(cè)量掃描儀的一端，并且可通過(guò)與圖2的操作過(guò)程類似的操作過(guò)程獲得經(jīng)過(guò)校正的皮膚熒光值，除了通過(guò)設(shè)置在光源與測(cè)量目標(biāo)之間的光學(xué)棱鏡執(zhí)行光福照之外。
[0239]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備。如圖7所示，反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備可包括梯形截面的光學(xué)棱鏡430和光學(xué)連接器440，光學(xué)棱鏡430具有上表面431、下表面432以及兩個(gè)傾斜表面433和434，光學(xué)連接器440置于下表面432與皮膚T之間。兩個(gè)光源411和412可分別被設(shè)置在兩個(gè)傾斜表面433和434上方，兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器421和422可被設(shè)置在光學(xué)棱鏡430的上表面431上方。
[0240]與圖6不同，光學(xué)棱鏡430可具有梯形截面，除了兩個(gè)上傾斜表面和下表面之外，該梯形截面還具有上表面。
[0241]具體地講，光學(xué)棱鏡430可被形成為具有梯形形狀，在該梯形形狀中，除了分別與光源和光學(xué)探測(cè)器相鄰的兩個(gè)上傾斜表面433和434以及與皮膚T相鄰的下表面432之外，還包括上表面431。此外，光源411和412以及光學(xué)探測(cè)器421和422可分別被設(shè)置在兩個(gè)上傾斜表面433和434以及上表面431上方。
[0242]在這個(gè)實(shí)施例中，第一光源411和輻照具有與第一光源411不同的波長(zhǎng)的光的第二光源412可分別被設(shè)置在光學(xué)棱鏡430的上傾斜表面433和434上方。此外,第一光學(xué)探測(cè)器421和第二光學(xué)探測(cè)器422可被設(shè)置在與兩個(gè)上傾斜表面433和434連接的上表面431上方，以探測(cè)具有關(guān)于熒光信號(hào)和反射光信號(hào)的不同波長(zhǎng)的光。
[0243]類似于圖6，偏振器451和交叉偏振器452可分別被設(shè)置在光源411和412或光學(xué)探測(cè)器421和422與光學(xué)棱鏡430之間以去除反射光。如圖7所不,偏振器451可被設(shè)置在第一光源411和第二光源412與光學(xué)棱鏡430的上傾斜表面433和434之間，交叉偏振器452可被設(shè)置在第一光學(xué)探測(cè)器421和第二光學(xué)探測(cè)器422與光學(xué)棱鏡的上傾斜表面431之間。
[0244]此外，光學(xué)連接器440可被設(shè)置在光學(xué)棱鏡430的下表面432與作為測(cè)量目標(biāo)的皮膚T之間。光學(xué)連接器440可分別接觸光學(xué)棱鏡430的下表面432和皮膚T的表面。
[0245]圖8和9示出了根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例的用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備。在這些實(shí)施例中，可類似于圖7的光學(xué)棱鏡那樣使用具有梯形截面的光學(xué)棱鏡，但是光源和光學(xué)探測(cè)器的布置彼此不同。
[0246]在圖8中，兩個(gè)光源411和412可被設(shè)置在光學(xué)棱鏡430的上表面431上方,兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器421和422可分別被設(shè)置在兩個(gè)上傾斜表面433和434上方。
[0247]在圖9中，兩個(gè)光源411和412可被設(shè)置在光學(xué)棱鏡430的一個(gè)上傾斜表面433上方，兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器421和422可被設(shè)置在光學(xué)棱鏡430的另一個(gè)上傾斜表面434上方。
[0248]圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備。在這個(gè)實(shí)施例中，可設(shè)置具有四個(gè)上傾斜表面433、434、435和436的梯形截面的光學(xué)棱鏡430。這里，兩個(gè)光源411和412以及兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器421和422可分別被設(shè)置在上傾斜表面433、434、435和436上方，以使得兩個(gè)光源411和412以及兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器421和422彼此面對(duì)。
[0249]如圖10所不,第一光源411和第二光源412可被選擇性地設(shè)置在兩個(gè)上傾斜表面435和436上方，第一光學(xué)探測(cè)器421和第二光學(xué)探測(cè)器422可被選擇性地設(shè)置在其他兩個(gè)上傾斜表面433和434上方。
[0250]第一光源411和412可被設(shè)置在彼此相對(duì)的兩個(gè)上傾斜表面435和436上方,第一光學(xué)探測(cè)器421和第二光學(xué)探測(cè)器422可被設(shè)置在彼此相對(duì)的兩個(gè)上傾斜表面433和434上方。
[0251]在這種情況下，光源411和412以及光學(xué)探測(cè)器421和422可彼此正交地設(shè)置。這樣的正交布置可減小鏡面反射分量。
[0252]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于皮膚熒光的反射探測(cè)角錐形測(cè)量設(shè)備可被構(gòu)造為具有這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)光源111和112以及兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器121和122分別被設(shè)置在角錐形支架的四側(cè)。用于皮膚熒光的角錐形測(cè)量設(shè)備的測(cè)量原理可基本上類似于如圖1所示的光源和光學(xué)探測(cè)器并排設(shè)置的情況。
[0253]在這點(diǎn)上，圖11示出了配備有兩個(gè)光源和兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)以上測(cè)量原理的角錐形支架。圖12是示出角錐形支架的平面圖。
[0254]如圖11所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于皮膚熒光的反射探測(cè)器式測(cè)量設(shè)備可包括測(cè)量掃描儀100和主體200，測(cè)量掃描儀100可輻照激發(fā)光，并探測(cè)皮膚熒光，主體200與掃描儀100連接以分析從掃描儀探測(cè)的信息并顯示該信息。
[0255]然而，分開(kāi)提供測(cè)量掃描儀100和主體200的這種構(gòu)造僅僅是本發(fā)明的示例性實(shí)施例之一。因此，分開(kāi)的主體可根據(jù)需要不提供，而是可被制造成單個(gè)傳感器類型，并且其他組件可另外與該傳感器連接。
[0256]光源和光學(xué)探測(cè)器可被設(shè)置在角錐形測(cè)量模塊500上，角錐形測(cè)量模塊500被設(shè)置在測(cè)量掃描儀100的一端上。
[0257]也就是說(shuō)，兩個(gè)光源和兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器可被安裝在角錐形支架的四個(gè)側(cè)面中，以形成如圖11所示的設(shè)置在測(cè)量掃描儀100的一端上的角錐形測(cè)量模塊500。
[0258]更具體地講，如圖12所示，構(gòu)成角錐形測(cè)量模塊500的角錐形支架在其四個(gè)側(cè)面可具有四個(gè)通孔，并且這四個(gè)通孔可分別容納第一光源LI和L2以及光學(xué)探測(cè)器Dl和D2。
[0259]在這種情況下，如圖12所示，光源LI和L2可分別被安裝在角錐形支架的彼此相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面中，光學(xué)探測(cè)器Dl和D2可分別被安裝在角錐形支架的彼此相對(duì)的其他兩個(gè)側(cè)面中。
[0260]在這種布置中，當(dāng)考慮光的輻照角度和根據(jù)其的反射光的主光路時(shí)，可減小反射光到光學(xué)探測(cè)器的直接流入。
[0261]此外，可在用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備中的光源和光源探測(cè)器處選擇性地設(shè)置濾光器，并且可設(shè)置偏振器和交叉偏振器來(lái)中斷從光源輻照的光通過(guò)鏡面反射而入射到光學(xué)探測(cè)器。
[0262]因此，偏振器和交叉偏振器可分別被設(shè)置在第一光源和第一光學(xué)探測(cè)器對(duì)以及第二光源和第二光學(xué)探測(cè)器 對(duì)上的彼此交叉的位置上。
[0263]然而，設(shè)置偏振器和交叉偏振器的目的是便于探測(cè)光強(qiáng)度與因鏡面反射而產(chǎn)生的光相比相對(duì)低的皮膚熒光，而光源的強(qiáng)度和熒光的探測(cè)可被偏振器和交叉偏振器減小。在這種情況下，因?yàn)榭砂l(fā)生熒光測(cè)量的困難，所以需要合適的設(shè)計(jì)。
[0264]在這點(diǎn)上，因?yàn)槠衿骱徒徊嫫衿鞑皇怯糜跍p小鏡面反射的必要組件，并且在用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備中，光源和光學(xué)探測(cè)器通過(guò)角錐形測(cè)量模塊被相互布置成90度角，所以可通過(guò)結(jié)構(gòu)布置基本上減小鏡面反射效應(yīng)。
[0265]圖13至15示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于皮膚熒光的反射探測(cè)角錐形測(cè)量設(shè)備的角錐形測(cè)量模塊的具體構(gòu)造。
[0266]圖13是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的角錐形測(cè)量模塊的分解透視圖。圖14和15是從圖13的箭頭“A”和“B”查看時(shí)的側(cè)視圖。[0267]如圖13所示，用于皮膚熒光的反射探測(cè)角錐形測(cè)量設(shè)備的角錐形模塊500可包括兩個(gè)光源和兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器以及配備有這些光源和光學(xué)探測(cè)器的角錐形支架530。
[0268]角錐形模塊530可具有角錐形形狀，該角錐形形狀具有四個(gè)側(cè)面和一個(gè)底面。光源和光學(xué)探測(cè)器可分別被安裝在角錐形支架530的側(cè)面中。
[0269]更具體地講，四個(gè)通孔531、532、533和534可被形成在角錐形支架530的側(cè)面中以容納光源和光學(xué)探測(cè)器。也就是說(shuō)，如圖12所示，形成在角錐形支架530的一個(gè)側(cè)面中的第一通孔531可容納第一光源511，與第一通孔531相對(duì)的第二通孔532可容納第二光源512。此外，第三通孔533和第四通孔534可分別被形成在具有第一通孔531和第二通孔532的兩個(gè)側(cè)面之間的兩個(gè)側(cè)面中。第三通孔533可容納第一光學(xué)探測(cè)器，第四通孔534可容納第二光學(xué)探測(cè)器514。
[0270]在這種情況下，兩個(gè)光源可被設(shè)置為將來(lái)自角錐形支架530的側(cè)面的光斜向地輻照到測(cè)量目標(biāo)。兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器也可被斜向地設(shè)置在彼此相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上。
[0271]此外，光學(xué)輻照路徑和光學(xué)探測(cè)路徑可被允許被形成為使得光源和光學(xué)探測(cè)器可將光輻照在測(cè)量目標(biāo)的同一區(qū)域上并且探測(cè)從該同一區(qū)域產(chǎn)生的光。優(yōu)選地，彼此相對(duì)的光源和光學(xué)探測(cè)器可被斜向地設(shè)置為相對(duì)于角錐形支架530的與測(cè)量目標(biāo)相鄰的底面成大約45度角，從而顯著地減小鏡面反射的影響。
[0272]此外，一對(duì)偏振器515和516以及交叉偏振器517和518可與濾光器519和520一起被設(shè)置在通孔531、532、533和534中，以最小化鏡面反射的影響。
[0273]偏振器515和516、交叉偏振器517和517以及濾光器519和520在通孔531、532、533和534中可被設(shè)置為在光源和光學(xué)探測(cè)器的內(nèi)側(cè)與角錐形530的底面相鄰。
[0274]形成在角錐形支架530的四個(gè)側(cè)面中的通孔531、532、533和534可與中心連通，并且可與角錐形支架530的底面的開(kāi)口(535)連接。
[0275]可在開(kāi)口 535中形成窗口 525以接觸測(cè)量目標(biāo)，并且窗口 525可考慮光的折射率來(lái)選擇，并且可由透明材料(比如，玻璃)形成。
[0276]窗口 525可用于保護(hù)接觸皮膚和傳感器的表面免受雜質(zhì)(比如，外部水分)的影響。
[0277]此外，底板526可經(jīng)由耦合構(gòu)件(比如，螺栓527)與角錐形支架530的底面耦合以固定窗口 525。底板526可具有在其中的開(kāi)口，以使得窗口 525可被設(shè)置。
[0278]盡管未顯示，但是用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備還可包括光學(xué)連接器，該光學(xué)連接器減小從作為測(cè)量目標(biāo)的皮膚表面反射的鏡面反射分量，并且允許光有效地滲透到皮膚中。[0279]光學(xué)連接器可被構(gòu)造為位于在皮膚表面與和作為測(cè)量目標(biāo)的皮膚相鄰的窗口 525之間并且接觸窗口 525和皮膚表面。
[0280]優(yōu)選地，可在底板526的底面與窗口 525的下表面之間形成臺(tái)階。可在形成臺(tái)階的部分中填充光學(xué)連接器，以形成光學(xué)連接器可與測(cè)量目標(biāo)接觸的結(jié)構(gòu)。
[0281]因此，光學(xué)連接器可接觸窗口 525和皮膚表面，以用作用于使得能夠在其邊界處以合適的折射率平滑光學(xué)接觸的連接層。光學(xué)連接器可防止來(lái)自皮膚表面的鏡面反射，并且可允許光有效地滲透到皮膚中。
[0282]光學(xué)連接器在兩個(gè)介質(zhì)之間可具有某一折射率，以防止由于窗口 525與皮膚組織之間的激發(fā)光的折射和散射而導(dǎo)致在兩個(gè)介質(zhì)之間可發(fā)生的光泄漏，并且可用于填充不均勻部分(比如，皮膚組織的細(xì)微不均勻處)。
[0283]光學(xué)連接器可由彈性材料或液態(tài)材料(比如，水浸或油浸)形成。此外，光學(xué)連接器可由折射率類似于窗口 525和皮膚的折射率的材料形成。
[0284]同時(shí)，安裝溝槽可被形成在角錐形支架530的通孔531、532、533和534中，以使得光源、光學(xué)探測(cè)器、偏振器、交叉偏振器和光學(xué)探測(cè)器可分別坐置在合適的位置上。
[0285]在圖13中，四個(gè)側(cè)板521、522、523和524可被固定地安裝在角錐形支架530的側(cè)面上，并且光源和光學(xué)探測(cè)器可被安裝在側(cè)板521、522、523和524上。也就是說(shuō)，兩個(gè)光源可被安裝在四個(gè)側(cè)板521、522、523和524之中的兩個(gè)側(cè)板的內(nèi)側(cè)，兩個(gè)光學(xué)探測(cè)器可被安裝在其他兩個(gè)側(cè)板的內(nèi)側(cè)。側(cè)板521、522、523和524可通過(guò)耦合構(gòu)件(比如，螺栓527)被固定在角錐形支架530上。
[0286]類似于以上所述的，在圖13中，可通過(guò)四個(gè)通孔531、532、533和534來(lái)執(zhí)行從光源到測(cè)量目標(biāo)的光學(xué)輻照和熒光信號(hào)的光學(xué)探測(cè)。
[0287]圖14和圖15中顯示了從圖13的箭頭“A”和“B”查看時(shí)的側(cè)視圖。在圖14和15
中，顯示了光源、光學(xué)探測(cè)器、偏振器和濾光器的布置。
[0288]在下文中，將如下描述用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備所執(zhí)行的光學(xué)輻照、光學(xué)探測(cè)和操作過(guò)程的示例性實(shí)施例。
[0289]例子3
[0290]有必要對(duì)測(cè)量目標(biāo)和參考樣本(被引入以獲得經(jīng)過(guò)校正的熒光值的兩個(gè)目標(biāo))執(zhí)行測(cè)量。對(duì)作為測(cè)量目標(biāo)的人體皮膚執(zhí)行光測(cè)量。
[0291]為了診斷，通過(guò)接觸或靠近對(duì)象的上臂上的測(cè)量目標(biāo)的光源和光學(xué)探測(cè)器執(zhí)行測(cè)量。測(cè)量掃描儀沿著皮膚表面移動(dòng)以掃描大約5cm2至大約19cm2的目標(biāo)區(qū)域。用于皮膚熒光的反射探測(cè)式角錐形測(cè)量設(shè)備的光學(xué)輻照區(qū)域的直徑一次可以約為15mm。
[0292]在測(cè)量之前，所有光源都被關(guān)斷，然后執(zhí)行暗信號(hào)的電平評(píng)估以自動(dòng)地補(bǔ)償從外部泄漏的光。
[0293]光模塊分別按不同的時(shí)間間隔tl和t2順序地產(chǎn)生具有波長(zhǎng)λ I的第一光源照射光φ ( λ 1，tl)和具有波長(zhǎng)λ 2的第二光源照射光φ ( λ 2，t2)。
[0294]在整個(gè)測(cè)量過(guò)程期間，在按大約50Hz的周期重復(fù)接通/斷開(kāi)的同時(shí)，按時(shí)間間隔tl和t2順序地輻射兩個(gè)光源產(chǎn)生的光。
[0295]接著，光學(xué)探測(cè)器探測(cè)從光源輻照的光以將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0296]近紫外光譜范圍(370nm附近)的第一光源照射光Φ ( λ 1，tl)激發(fā)目標(biāo)的熒光以通過(guò)光學(xué)探測(cè)器形成對(duì)應(yīng)的信號(hào)I ( λ 2，tl)，并且形成與被作為測(cè)量目標(biāo)的皮膚漫反射的激發(fā)反射光成比例的信號(hào)I ( λ 1，tl)。為了測(cè)試，用于測(cè)量目標(biāo)皮膚組織的激發(fā)光波長(zhǎng)的反射光信號(hào)值的光學(xué)探測(cè)器513使用370nm±20nm UV帶通濾光器作為濾光器519，并且使用Edmund Optics Inc 的產(chǎn)品 #48-630。
[0297]藍(lán)色光譜范圍(440nm左右)的第二光源照射光Φ ( λ 2，t2)對(duì)應(yīng)于在AGE和NADH中產(chǎn)生的固有熒光的最大值，并且形成與被目標(biāo)皮膚漫反射的發(fā)射光成比例的信號(hào)I ( λ 2，t2)。用于測(cè)量皮膚組織的固有熒光信號(hào)值的第二光學(xué)探測(cè)器514使用440nm±20帶通濾光器作為濾光器520,并且使用Edmund Optics Inc的產(chǎn)品#86-340。在第二光學(xué)探測(cè)器514中，如上所述的帶通濾光器520用于透射皮膚組織的固有熒光并且中斷從皮膚組織反射的激發(fā)光的波長(zhǎng)(即，大約370nm)。
[0298]按不同的時(shí)間間隔tl和t2重復(fù)地、周期性地執(zhí)行以上測(cè)量，并且取測(cè)量結(jié)果的平均值，并存儲(chǔ)這些測(cè)量結(jié)果。
[0299]對(duì)參考樣本執(zhí)行相同的測(cè)量過(guò)程，并且在運(yùn)算部件中對(duì)每個(gè)過(guò)程中計(jì)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以計(jì)算經(jīng)過(guò)校正的皮膚熒光值。
[0300]同時(shí)，為了獲得皮膚組織的經(jīng)過(guò)校正的熒光信號(hào)值，必須探測(cè)來(lái)自發(fā)射具有熒光波長(zhǎng)的光的第一光源511和第二光源512的、被目標(biāo)反射的反射光。然而，因?yàn)榉瓷涔獾膹?qiáng)度比從皮膚組織發(fā)射的固有熒光的強(qiáng)度相對(duì)大，所以當(dāng)探測(cè)到反射光時(shí)，在第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器中可能發(fā)生測(cè)量信號(hào)飽和。因此，為了使光學(xué)探測(cè)器沒(méi)有損失地同時(shí)探測(cè)反射光和固有熒光值，可將減小輻照反射內(nèi)的光的量并且不產(chǎn)生可見(jiàn)光范圍內(nèi)的熒光的光學(xué)衰減濾光器設(shè)置在光路的一部分上。
[0301]在這點(diǎn)上，圖16示出了設(shè)置在第二光源和第一光學(xué)探測(cè)器的前面的光學(xué)衰減濾光器。在這個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)衰減濾光器536和537可被設(shè)置在第二光源512和第一光學(xué)探測(cè)器513的前面，并且光學(xué)衰 減濾光器可不被設(shè)置在第一光源511和第二光學(xué)探測(cè)器514處。也就是說(shuō)，如圖16A所示，光學(xué)衰減濾光器536可被設(shè)置在第一光學(xué)探測(cè)器513的前面，并且如圖16B所示，另一個(gè)光學(xué)衰減濾光器537可被設(shè)置在第二光源的前面。
[0302]因此,光學(xué)衰減濾光器536和537可通過(guò)降低激發(fā)光和發(fā)射光的反射光的強(qiáng)度來(lái)防止第一光學(xué)探測(cè)器513和第二光學(xué)探測(cè)器514中輸出的信號(hào)飽和。另一方面，因?yàn)楣鈱W(xué)衰減濾光器不被設(shè)置在激發(fā)固有熒光的第一光源511和探測(cè)該熒光信號(hào)的第二光學(xué)探測(cè)器513的前面，所以可沒(méi)有損失地探測(cè)到熒光信號(hào)值。
[0303]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)。
[0304]第一，因?yàn)榭赏ㄟ^(guò)評(píng)估皮膚自發(fā)熒光來(lái)容易地診斷糖尿病，所以可執(zhí)行批量檢驗(yàn)來(lái)找到可能的糖尿病患者。此外,可預(yù)測(cè)心血管疾病及其并發(fā)癥的危險(xiǎn)。
[0305]第二，因?yàn)閺墓庠摧椪盏墓獾墓鈱W(xué)集中性和光學(xué)均勻性得到改進(jìn)，所以可將更均勻的光輻照在測(cè)量目標(biāo)上。
[0306]第三，因?yàn)榭赏ㄟ^(guò)高效率地使來(lái)自光源的光集中在皮膚組織上并且最小化皮膚組織的表面上的鏡面反射來(lái)改進(jìn)光學(xué)效率，所以可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型化。
[0307]第四，因?yàn)樵跍y(cè)量皮膚熒光時(shí)可校正由于在皮膚表面上產(chǎn)生的鏡面反射而導(dǎo)致的誤差和由于在皮膚內(nèi)部產(chǎn)生的光散射和吸收而導(dǎo)致的誤差，所以可實(shí)現(xiàn)皮膚熒光的精確測(cè)量和使用皮膚熒光對(duì)疾病的確切診斷。
[0308]第五，用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備可包括光源和光學(xué)探測(cè)器，并且可被制造為可手握的小尺寸掃描儀的形式來(lái)測(cè)量皮膚熒光。因此，因?yàn)橛脩艨赏ㄟ^(guò)使掃描儀與對(duì)象的皮膚接觸來(lái)掃描診斷目標(biāo)，所以可實(shí)時(shí)地執(zhí)行非侵入性診斷。
[0309]第六，因?yàn)樵谀承┥眢w部分上能夠進(jìn)行選擇性診斷，并且可通過(guò)掃描方法將測(cè)量目標(biāo)的區(qū)域延伸到某一程度，所以可改進(jìn)信號(hào)的可靠性和診斷的精度。 [0310]已參照本發(fā)明的示例性實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可在這些實(shí)施例中進(jìn)行改變，本發(fā)明的范圍在所附權(quán)利要求及其等同形式中限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于皮膚熒光的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，所述反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備被構(gòu)造為對(duì)參考樣本和測(cè)量目標(biāo)執(zhí)行光輻照和光探測(cè)，所述設(shè)備包括: 第一光源，所述第一光源福照激發(fā)光； 第二光源，所述第二光源輻照與來(lái)自第一光源的光的波長(zhǎng)不同的波長(zhǎng)的光； 第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器，所述第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器被設(shè)置為對(duì)于突光信號(hào)和反射光信號(hào)探測(cè)兩個(gè)不同的波長(zhǎng)； 光源開(kāi)關(guān)控制器，所述光源開(kāi)關(guān)控制器用于控制第一光源和第二光源的開(kāi)啟/關(guān)斷；和 運(yùn)算器，所述運(yùn)算器根據(jù)第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器探測(cè)的熒光信號(hào)和反射光信號(hào)計(jì)算經(jīng)過(guò)校正的皮膚熒光信號(hào)， 其中，所述第二光源輻照與通過(guò)來(lái)自第一光源的激發(fā)光而被激發(fā)并且被發(fā)射的皮膚熒光相同波長(zhǎng)范圍的光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，還包括: 光學(xué)棱鏡，所述光學(xué)棱鏡被構(gòu)造為將從光源輻照的激發(fā)光發(fā)送到測(cè)量目標(biāo)，并將熒光信號(hào)發(fā)送到光學(xué)探 測(cè)器， 其中，所述光學(xué)棱鏡具有與測(cè)量目標(biāo)連接的下表面以及光源和光學(xué)探測(cè)器被設(shè)置在其上的兩個(gè)或更多個(gè)上表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，還包括設(shè)置在光學(xué)棱鏡的下表面下方并且接觸測(cè)量目標(biāo)的光學(xué)連接器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述光學(xué)連接器包括在光學(xué)棱鏡與測(cè)量目標(biāo)之間的由液態(tài)材料或彈性材料形成的連接層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述光學(xué)棱鏡包括兩個(gè)傾斜表面和與測(cè)量目標(biāo)相鄰的下表面，并且是具有三角形截面的三角形棱鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述第一光源和第二光源被設(shè)置在光學(xué)棱鏡的一個(gè)上傾斜表面上方，并且所述第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器被設(shè)置在光學(xué)棱鏡的另一個(gè)上傾斜表面上方。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述光學(xué)棱鏡包括兩個(gè)上傾斜表面、與所述兩個(gè)上傾斜表面連接的上表面、以及與測(cè)量目標(biāo)連接的下表面，并且是具有梯形截面的梯形棱鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述第一光源和第二光源被設(shè)置在光學(xué)棱鏡的一個(gè)上傾斜表面上方，并且所述第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器被設(shè)置在光學(xué)棱鏡的另一個(gè)上傾斜表面上方。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述第一光源和第二光源分別被設(shè)置在光學(xué)棱鏡的一個(gè)上傾斜表面和另一個(gè)上傾斜表面上方，并且所述第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器被設(shè)置在光學(xué)棱鏡的上表面上方。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器分別被設(shè)置在光學(xué)棱鏡的一個(gè)上傾斜表面和另一個(gè)上傾斜表面上方，并且所述第一光源和第二光源被設(shè)置在光學(xué)棱鏡的上表面上方。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述光學(xué)棱鏡包括四個(gè)上傾斜表面、與所述四個(gè)上傾斜表面連接的上表面、以及與測(cè)量目標(biāo)相鄰的下表面，并且是具有梯形截面的四角錐的截頭椎體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述第一光源和第二光源分別被設(shè)置在光學(xué)棱鏡的兩個(gè)上傾斜表面上方，并且所述第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器分別被設(shè)置在光學(xué)棱鏡的其他上傾斜表面上方。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述第一光源和第二光源被設(shè)置在彼此相對(duì)的兩個(gè)上傾斜表面上方，并且所述第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器被設(shè)置在彼此相對(duì)的其他上傾斜表面上方。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，還包括分別設(shè)置在光學(xué)棱鏡與光源之間以及光學(xué)棱鏡與光學(xué)探測(cè)器之間的偏振器和交叉偏振器。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，還包括具有四個(gè)側(cè)面和一個(gè)底面的角錐形支架， 其中，所述第一光源、第二光源、第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器分別被設(shè)置在所述四個(gè)側(cè)面之一中。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述角錐形支架在所述四個(gè)側(cè)面中分別具有通孔，并且所述通孔被構(gòu)造為與所述角錐形支架的底面中形成的開(kāi)口連通，以允許第一光源和第二光源以及第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器分別通過(guò)所述通孔執(zhí)行光學(xué)輻照和光學(xué)探測(cè)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述第一光源和第二光源分別被安裝在所述角錐形支架 的彼此相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面中，并且所述第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器分別被安裝在所述角錐形支架的彼此相對(duì)的其他兩個(gè)側(cè)面中。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述角錐形支架包括覆蓋所述四個(gè)側(cè)面中的通孔的四個(gè)側(cè)板，并且所述第一光源、第二光源、第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器分別在所述側(cè)板上被設(shè)置為面對(duì)所述通孔。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，還包括分別在所述通孔中、第一光源和第二光源內(nèi)側(cè)的偏振器和在所述通孔中、第一光源和第二光源內(nèi)側(cè)的交叉偏振器。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，還包括在所述通孔中、所述光學(xué)探測(cè)器和交叉偏振器內(nèi)側(cè)的濾光器。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，還包括設(shè)置在角錐形支架的底面下面的底板，所述底板具有在其中心的開(kāi)口和固定在所述底板的所述開(kāi)口中的窗口。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，還包括在所述窗口下面被設(shè)置為可與測(cè)量目標(biāo)接觸的光學(xué)連接器。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述光學(xué)連接器包括由液態(tài)材料或彈性材料形成的連接層。
24.根據(jù)權(quán)利要求1至23中的任何一個(gè)所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述光源開(kāi)關(guān)控制器控制第一光源和第二光源，以使得第一光源和第二光源的開(kāi)啟狀態(tài)在時(shí)間上彼此分開(kāi)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述開(kāi)關(guān)控制器被構(gòu)造為在連續(xù)地重復(fù)順序地開(kāi)啟和關(guān)斷第一光源和第二光源的過(guò)程的同時(shí)探測(cè)來(lái)自第一光源的熒光信號(hào)和反射光信號(hào)以及來(lái)自第二光源的反射光信號(hào)。
26.根據(jù)權(quán)利要求1至23中的任何一個(gè)所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述測(cè)量目標(biāo)和參考樣本被選擇性地安置在第一光源和第二光源的光路上。
27.根據(jù)權(quán)利要求1至23中的任何一個(gè)所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述第一光源輻照波長(zhǎng)為370±20nm的光。
28.根據(jù)權(quán)利要求1至23中的任何一個(gè)所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述第二光源輻照波長(zhǎng)為440±20nm的光。
29.根據(jù)權(quán)利要求1至23中的任何一個(gè)所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述開(kāi)關(guān)控制器控制所有的第一光源和第二光源在開(kāi)啟每個(gè)光源之前被關(guān)斷。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，當(dāng)開(kāi)關(guān)控制器關(guān)斷所有的第一光源和第二光源時(shí)，第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器測(cè)量暗信號(hào)，并且運(yùn)算器存儲(chǔ)測(cè)量的暗信號(hào)，并根據(jù)存儲(chǔ)的暗信號(hào)對(duì)探測(cè)的熒光信號(hào)和反射光信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償。
31.根據(jù)權(quán)利要求1至23中的任何一個(gè)所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述開(kāi)關(guān)控制器控制第一光源和第二光源以按大約IOHz至大約IOOHz的周期重復(fù)開(kāi)啟/關(guān)斷。
32.根據(jù)權(quán)利要求1至23中的任何一個(gè)所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，還包括用于控制第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器的開(kāi)啟/關(guān)斷的光學(xué)探測(cè)器開(kāi)關(guān)控制器。
33.根據(jù)權(quán)利要求1至23中的任何一個(gè)所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，包括: 測(cè)量掃描儀，所述測(cè)量掃 描儀包括第一光源、第二光源、第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器；和 主體，所述主體與測(cè)量掃描儀電連接，并且包括運(yùn)算器， 其中，光學(xué)傳感器可從主體拆卸。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述測(cè)量掃描儀被形成為可手握形式，并且包括設(shè)置在其一個(gè)端部的第一光源、第二光源、第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述測(cè)量掃描儀包括用于存儲(chǔ)探測(cè)的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。
36.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，包括: 測(cè)量掃描儀，所述測(cè)量掃描儀包括第一光源、第二光源、第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器；和 主體，所述主體與測(cè)量掃描儀電連接，并且包括運(yùn)算器， 其中，所述光學(xué)傳感器可從所述主體拆卸； 其中，在測(cè)量掃描儀中，第一光源、第二光源、第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器被彼此平行地垂直設(shè)置，以使得對(duì)測(cè)量目標(biāo)垂直地執(zhí)行光輻照和光探測(cè)。
37.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，包括: 測(cè)量掃描儀，所述測(cè)量掃描儀包括第一光源、第二光源、第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器；和 主體，所述主體與測(cè)量掃描儀電連接，并且包括運(yùn)算器， 其中，所述光學(xué)傳感器可從所述主體拆卸； 其中，在測(cè)量掃描儀中，第一光源、第二光源、第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器被斜向地設(shè)置為彼此成某些角度傾斜，以使得對(duì)測(cè)量目標(biāo)斜向地執(zhí)行光輻照和光探測(cè)。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述第一光源和第一光學(xué)探測(cè)器以及第二光源和第二光學(xué)探測(cè)器全都相對(duì)于角錐形支架的底面成大約45度角斜向設(shè)置。
39.根據(jù)權(quán)利要求33所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述第一光源、第二光源、第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器被設(shè)置為從同一位置執(zhí)行光輻照和光探測(cè)。
40.根據(jù)權(quán)利要求33所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述主體包括其中安裝測(cè)量掃描儀的安裝部件，并且測(cè)量掃描儀被構(gòu)造為可從所述安裝部件移除。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述第一光源、第二光源、第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器被設(shè)置在測(cè)量掃描儀的一個(gè)端部，并且安裝部件具有形成在其中的孔徑結(jié)構(gòu)，所述孔徑結(jié)構(gòu)具有與測(cè)量掃描儀的一個(gè)端部的形狀匹配的形狀。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述安裝部件的孔徑結(jié)構(gòu)被構(gòu)造為使得參考樣本與測(cè)量掃描儀的第一光源、第二光源、第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器光學(xué)地連接。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，當(dāng)測(cè)量掃描儀被安裝在安裝部件中時(shí)，主體對(duì)參考樣本執(zhí)行測(cè)量，并且接收存儲(chǔ)在測(cè)量掃描儀中的測(cè)量目標(biāo)和參考樣本的探測(cè)數(shù)據(jù)，以允許運(yùn)算器計(jì)算經(jīng)過(guò)校正的皮膚熒光信號(hào)。
44.根據(jù)權(quán)利要求40所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述安裝部件包括用于測(cè)量掃描儀的充電端子，并且允許當(dāng)測(cè)量掃描儀被安裝在安裝部件中時(shí)測(cè)量掃描儀被充電。
45.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，包括: 測(cè)量掃描儀，所述測(cè)量掃描儀包括第一光源、第二光源、第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器；和 主體，所述主體與測(cè)量掃描儀電連接，并且包括運(yùn)算器， 其中，所述光學(xué)傳感器可從所述主體拆卸； 其中，所述測(cè)量掃描儀包括設(shè)置在其上的一對(duì)偏振器和一對(duì)交叉偏振器。
46.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，包括: 測(cè)量掃描儀，所述測(cè)量掃描儀包括第一光源、第二光源、第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器；和 主體，所述主體與測(cè)量掃描儀電連接，并且包括運(yùn)算器， 其中，所述光學(xué)傳感器可從所述主體拆卸； 其中，所述第一光源和第二光源經(jīng)由光導(dǎo)與測(cè)量掃描儀的測(cè)量目標(biāo)側(cè)的一端連接。
47.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，包括: 測(cè)量掃描儀，所述測(cè)量掃描儀包括第一光源、第二光源、第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器；和 主體，所述主體與測(cè)量掃描儀電連接，并且包括運(yùn)算器， 其中，所述光學(xué)傳感器可從所述主體拆卸； 其中，所述第一光學(xué)探測(cè)器和第二光學(xué)探測(cè)器經(jīng)由光導(dǎo)與測(cè)量掃描儀的測(cè)量目標(biāo)側(cè)的一端連接。
48.根據(jù)權(quán)利要求33所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述主體還包括顯示部件，并且所述顯示部件輸出在運(yùn)算器中計(jì)算的經(jīng)過(guò)校正的皮膚熒光信號(hào)。
49.根據(jù)權(quán)利要求15至23中的任何一個(gè)所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，還包括分別在第二光源和第一光學(xué)探測(cè)器的前面的光學(xué)衰減濾光器。
50.根據(jù)權(quán)利要求1至23中的任何一個(gè)所述的反射探測(cè)式測(cè)量設(shè)備，其中，所述運(yùn)算器計(jì)算通過(guò)以下等式校正的皮膚熒光值:
AFcorr=K[I(A2,tl)/10(A2,tl)]/{[R(Al)]kl[R(A2)]}k2
這里，R( λ I) =I ( λ 1，tl) /10 ( λ 1，tl):激發(fā)波長(zhǎng)中的漫反射系數(shù)； R ( λ 2) =I ( λ 2，t2)/10 ( λ 2，t2):發(fā)射波長(zhǎng)中的漫反射系數(shù)； I ( λ 2，tl):皮膚組織的固有熒光(皮膚熒光)信號(hào)值； I ( λ 1，tl):激發(fā)光波長(zhǎng)中的皮膚組織的反射光信號(hào)值； I ( λ 2，t2):發(fā)射光波長(zhǎng)中的皮膚組織的反射光信號(hào)值； kl, k2:相對(duì)于激發(fā)光和發(fā)射光波長(zhǎng)的校正函數(shù)的指數(shù)； 10(^2,tl):參考樣本的固有熒光信號(hào)值； ItlO ?, ti):激發(fā)光波長(zhǎng)中的參考樣本的反射光信號(hào)值；和 Ι0(λ2, t2):發(fā)射光波長(zhǎng)中的參考樣本的反射光信號(hào)值； K:考慮所使用的參考樣本的 特征的比率系數(shù)。
【文檔編號(hào)】A61B5/00GK103536275SQ201310283285
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月9日
【發(fā)明者】姜旭, G·V·帕帕巖 申請(qǐng)人:韓國(guó)電氣研究院