[發明專利]用于生理檢測的光信號檢測裝置及分析樣本成分的方法

有效

• 申請號: 201410412582.4
• 申請日: 2014-08-19
• 公開（公告）號: CN104267015B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 張春;郭嘉祥;梁立慧
• 申請（專利權）人: 香港應用科技研究院有限公司
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司44223
• 代理人: 江耀純

【相關申請】

本發明要求美國臨時申請(申請號61/933131，于2014年1月29日申請)的優先權，在此其通過引用被合并到本發明。

【發明領域】

本發明涉及一種測量裝置，特別涉及一種通過分析拉曼信號來檢測樣本中被測物含量的測量儀器，拉曼信號是通過透射和反射模式獲得的。

【背景技術】

無創檢測人體血液中某種被測物，或非侵入式血液測試，在過去20多年一直都是一個夢想，因其方便、衛生、和舒適。而要將其付諸實施的方式之一是使用光學測量，如拉曼光譜診斷。

但是，在這種非侵入性測量中，拉曼信號主要來自皮膚，而且對應于血液的譜峰也不清晰。反射式拉曼信號是以從皮膚表面反射的占主導，而透射式拉曼信號則包含更多來自主體的信息。因此，對于進行非侵入性檢測組織和血液，一個能夠同時捕獲反射和透射拉曼信號的設備是很有價值的。

至今已有許多嘗試用以實現透射拉曼檢測和反射拉曼檢測。其中一些使用一個激光源和兩個檢測器、或兩個激光源和一個檢測器、或兩者的組合。如果只使用一個激光器和一個檢測器，則必須增加一個光合成器(如光纖耦合器)，或增加一個光分路器(如分光鏡)；在許多情況下，必須增加一個以上的額外光學元件。這些方法都有問題，概括起來主要有三個方面。首先，使用兩個檢測器或兩個激光器的系統近似于兩套獨立的系統相加，它笨重而且昂貴。其次，有額外光學元件的系統就會有額外的背景噪聲，這些背景噪聲比我們要檢測的血液信號還要大很多。最后，為了將所有這些光學元件置放在一起，數值孔徑(即朝向樣本物體的聚光透鏡的聚光角度)會變得更小，從而系統的靈敏度會變得更低。

因此，本發明提出了一個更好的方法以捕獲透射和反射拉曼信號用來進行生理檢測。

【發明內容】

鑒于上述發明背景，本發明的一個目的是提供一種簡化的透射-反射可互換拉曼探測裝置，其能夠捕獲透射和反射拉曼信號。

因此，一方面，本發明提供一種光信號檢測裝置，其包括(a)一個框架，(b)一個激發光源，其連接到所述框架，并被配置以生成一個激發光，(c)一個樣本空間，其被布置在框架內，并被適配以在運行期間接收一個樣本，(d)一個探測器，其連接到框架，并被適配以在運行期間捕獲當激發光射向樣本時由樣本產生的透射光信號和反射光信號，以及(e)一個光學元件，其連接到框架，并位于所述樣本空間和所述探測器之間，用來反射激發光，并透射透射光信號和反射光信號。本裝置在透射模式和反射模式之間是可切換的。當處于透射模式時，激發光源被設置以第一方向將激發光射向樣本，產生透射光信號；當處于反射模式時，框架被設置以將激發光射向光學元件；光學元件以沿著信號軸的第二方向將激發光反射到樣本，用來產生反射光信號，第二方向與第一方向相反。

在一個實施例里，第一方向和第二方向基本上是相互平行的。

在另一個實施例里，透射光信號和反射光信號是沿著信號軸射向探測器的。

在另一個實施例里，光學元件選自：陷波濾波器、長通濾波器、帶通濾波器和分色鏡。

在另一個實施例里，光學元件的中心與信號軸對齊，并且光學元件被安置與信號軸成一個角度。

在另一個實施例里，透射光信號和反射光信號是拉曼信號。

在另一個實施例里，激發光的波長范圍是900-1300nm。

在一個典型實施例里，所述框架還包括一個旋轉臺，其使用光學元件的中心作為旋轉中心進行旋轉，激發光源安裝在所述框架的旋轉臺上。因此，當所述設備從透射模式切換到反射模式時，旋轉臺以所述信號軸為基線，從零度旋轉至不超過90度，使得激發光射向光學元件。

在另一個典型實施例里，框架還包括一個旋轉臺，其使用光學元件的中心作為旋轉中心進行旋轉；其中樣本空間、光學元件和檢測器被安裝在框架的旋轉臺上。因此當本裝置從透射模式切換到反射模式時，旋轉臺以旋轉中心與光源的連線為基線，從0度旋轉至不超過90度，使得激發光射向光學元件。

在另一個典型實施例里，框架還包括一個可移動可旋轉平臺，且激發光源被安裝在框架的所述可移動可旋轉平臺上。在透射模式時，可移動可旋轉平臺安置激發光源以與信號軸對齊，而在反射模式時，可移動可旋轉平臺安置激發光源到一個預設位置，使得激發光源能夠將激發光與信號軸成一個角度射向光學元件，該角度不超過90度。