[發明專利]一種基于光致聲效應原理的測定表皮黑色素濃度的方法及其裝置

在審

• 申請號: 201410428745.8
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN104161520A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 邢達;王雅婷;許棟;楊思華
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: A61B5/103
• 分類號: A61B5/103;A61B5/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 付茵茵;裘暉

技術領域

本發明涉及一種黑色素的濃度測定技術，具體的說，涉及一種基于光致聲效應原理的測定表皮黑色素濃度的方法及其裝置。

背景技術

目前，測量表皮黑色素濃度的方法有漫反射光譜和分光光度計等方法，漫反射光譜法和分光光度計法雖然可以測量表皮中黑色素的濃度，但是受血液流動的影響較大，如按壓導致的皮膚失血等。因此需要開發一種不易受血液流動影響的方法。

光致聲效應原理是使用納秒量級的短脈沖激光(光信號)照射生物組織，生物組織吸收短脈沖激光后，引起快速的熱彈性膨脹產生機械波，由此產生超聲波(光聲信號)。超聲探測器接收產生的超聲波，通過時域分析，可以得到組織中的光吸收分布。

光致聲效應原理可以準確的測定表皮中黑色素濃度，由于目標物質受到脈沖激光激發產生的超聲信號到達超聲探測器的時間不同，可以準確的分辨不同深度上的吸收體，從而排除了血紅素對于膚色的影響，通過黑色素層的光聲信號強度測定表皮黑色素濃度。

因此，將光致聲效應原理應用于表皮黑色素濃度的確定，不僅可實現無損快速測定，還能排除血液流動的干擾。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的是：提供一種能對表皮黑色素濃度進行快速無損檢測且不受血液流動干擾的基于光致聲效應原理的測定表皮黑色素濃度的方法及其裝置。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于光致聲效應原理的測定表皮黑色素濃度的方法，包括如下步驟：光聲信號激發系統發出脈沖激光，被待測表皮及其內的黑色素吸收，由于吸收能量導致瞬間溫升，從而應激產生出光聲信號；將手持式探頭緊貼待測表皮上方，光聲信號采集系統通過超聲探測器接收待測表皮產生的光聲信號，并儲存數據；計算機系統自動處理被記錄的待測表皮光聲信號波形，通過時域分析，得到黑色素層光聲信號波形及強度，進行數據擬合，對比黑色素濃度標準曲線，得到待測表皮的黑色素濃度。

一種基于光致聲效應原理的測定表皮黑色素濃度的方法，計算機系統分析得到表皮黑色素層的光聲信號強度，對照黑色素濃度標準曲線，讀取黑色素濃度標準曲線得出待測表皮的黑色素濃度；黑色素濃度標準曲線的繪制工序包括如下步驟：a.在水溫40℃時將黑色素顆粒溶于濃度為10％氫氧化鈉溶液中作為體外標定黑色素濃度的試劑，氫氧化鈉溶液的PH值>12；b.以同一濃度的氫氧化鈉溶液為溶劑配置不同黑色素濃度的體外標定黑色素濃度的試劑，利用手持式探頭測定不同濃度的試劑所產生的光聲信號強度，得到黑色素濃度-光聲信號強度幅值坐標圖上的多個點，將多個點連接擬合成直線得到黑色素濃度標準曲線及其關系式P＝a*C+b，其中P為測量光聲信號強度幅值，C為黑色素濃度，a為直線的斜率，b為直線的截距。

根據一種基于光致聲效應原理的測定表皮黑色素濃度的方法搭建的一種基于光致聲效應原理的測定表皮黑色素濃度的裝置，包括：計算機系統、光聲信號激發系統、手持式探頭、光聲信號采集系統。超聲探測器和耦合杯安裝在手持式探頭上；光聲信號激發系統發出的光信號穿過超聲探測器和耦合杯照射待測表皮；光聲信號采集系統通過超聲探測器接收待測表皮產生的光聲信號，并儲存數據；計算機系統控制光聲信號激發系統的啟閉，接收光聲信號采集系統的數據并處理數據。

光聲信號激發系統包括：沿著光信號傳播方向依次設置的脈沖激光器、光纖耦合器、光纖。脈沖激光器、光纖耦合器、光纖、濾波準直系統依次相接。脈沖激光器輸出的激光通過光纖耦合器耦合進入光纖，光束經過光纖傳導，激光出射后由濾波準直系統后輸出準直激光。濾波準直系統可采用光束準直器。光聲信號激發系統根據黑色素的吸收光譜選取的脈沖激光激發波長為532nm。

脈沖激光器發出的光信號波長為532納米。

手持式探頭還包括濾波準直系統、一維掃描振鏡、物鏡和外殼；沿著激光的傳播方向，濾波準直系統、一維掃描振鏡、物鏡、超聲探測器和耦合杯依次設置在外殼內；經光纖出射的光信號經濾波準直系統成為準直激光后，再經一維掃描振鏡轉向，經物鏡聚焦，穿過超聲探測器和耦合杯入射至表皮。物鏡到待測表皮中黑色素的距離，選取放大倍數為4倍的物鏡，焦長17mm。

耦合杯的端部凸出于外殼的端部。

超聲探測器和物鏡通過轉接環螺紋旋接；物鏡與外殼的內壁通過另一個轉接環螺紋旋接。

超聲探測器是中空平場探測器，激光穿過超聲探測器的中空孔入射至待測表皮；耦合杯與待測表皮接觸的一端設有透光透聲薄膜；超聲探測器和耦合杯內充滿水作為超聲耦合介質，水將超聲探測器的接收元件淹沒。