[發明專利]可內窺光纖拉曼探針及檢測裝置

有效

• 申請號: 201711315638.4
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN107941782B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 尹建華;徐浩;翟明陽;高浩;王瀟
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/01
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 呂朦

技術領域

本發明屬于拉曼光譜檢測技術領域，尤其涉及一種在體原位檢測生物組織及其病變、靈活監測化學反應的拉曼光譜測量探頭。

背景技術

拉曼光譜學(Raman Spectroscopy)已被理論實踐證明是可從分子結構層面進行醫療檢測和診斷的有力工具。拉曼光譜所攜帶的分子信息可用于區分細胞和組織類型，以及患病與健康組織，進而開始被更多的應用到生物醫學領域。拉曼光譜還與紅外光譜起到相互補充的作用，可以鑒別特殊的分子結構特征或特征基團，因此拉曼光譜技術還被廣泛應用到化學、物理學、材料學、環境學和考古學等領域，其對于純定性分析、高度定量分析、測定分子結構和病情監測和診斷都有很重要的科學意義和應用前景。

拉曼光譜是一種散射光譜，拉曼效應較弱，其應用因此受到限制。但隨著激光技術和各類光電元件的發展，激光拉曼光譜技術逐漸成熟，并逐漸被廣泛應用。目前已發展了多種拉曼光譜檢測技術，如宏觀拉曼檢測、顯微拉曼檢測、探針拉曼檢測等。宏觀拉曼檢測適合對樣品表面和宏觀體系進行檢測，檢測方式相對簡便快捷，對樣品不需要復雜的處理過程。顯微拉曼檢測則對樣品切片、微區目標進行拉曼檢測，需要制備樣品玻片。激光束在聚焦部位的直徑通常只有0.2-2.0mm，顯微鏡物鏡可將激光束直徑進一步聚焦至20μm，甚至更小，用于檢測分析更小的樣品細節。探針拉曼檢測則利用光纖的柔性光傳導優勢，將激光導入到生物體內，并將拉曼信號傳導出來，用于對生物體內組織的拉曼檢測。

現有宏觀及顯微拉曼系統體積較大，主要應用于對生物的體外和離體(切片)組織的拉曼光譜采集，無法進行在體(活體內)生物組織拉曼檢測。市場現有的光纖拉曼探針本身不具備內窺功能，無法確定具體激光拉曼激發位置，只有將探針放置于內窺鏡器械通道內，內窺成像后再進行拉曼檢測。

一種經典的光纖拉曼探針案例，主體由中心激發光纖與環繞中心激發光纖的收集光纖組成。激光通過中心激發光纖傳導至探頭后激發目標樣本拉曼信號，由收集光纖收集并導出拉曼信號；光譜儀采集拉曼信號，用計算機處理分析拉曼光譜，從而獲取樣本信息。光纖拉曼探針與內窺鏡聯合運用部分解決了宏觀、顯微拉曼系統無法直接用于生物學和醫學領域中在體原位檢測的問題。然而，探針與內窺鏡的結合增大了整體體積，限制了其應用范圍；探針實際拉曼采集區域與內窺成像區域非重合，降低了拉曼光譜所采集的針對性和準確性。拉曼探針只有體積小，高度靈活，有一定長度，并具備良好的內窺功能，才能真正臨床應用，探測更遠距離或者常規監測很難到達的體內位置。

發明內容

發明目的：為了解決現有技術存在的問題，實現光纖拉曼與光纖內窺一體化，本發明提供一種可內窺光纖拉曼探針。

本發明的另一目的是提供一種可內窺檢測裝置。

技術方案：一種可內窺光纖拉曼探針，包括透鏡、圓環透鏡、濾波層、圓環濾波層、中心光纖束、拉曼收集光纖、光纖光纜、連接件、激發/內窺光纖束及拉曼收集光纖束；所述拉曼收集光纖圍繞中心光纖束環形布置，拉曼收集光纖和中心光纖束均包括前端和尾端，透鏡和濾波層設置在中心光纖束的前端，且濾波層位于透鏡和中心光纖束之間；圓環透鏡和圓環濾波層設置在拉曼收集光纖前端；透鏡位于圓環透鏡的中間孔中，濾波層位于圓環濾波層的中間孔中；拉曼收集光纖的尾端和中心光纖束的尾端通過光纖光纜延長；光纖光纜的末端通過連接件分束成拉曼收集光纖束和激發/內窺光纖束。

優選的，還包括保護套，所述保護套包裹住透鏡、圓環透鏡、濾波層、圓環濾波層。保護套可以在探針進行在體檢測時防止異物進入探針，也可以作為拉曼測量的內標校準。

優選的，所述保護套采用透過率范圍為80％～100％的高透過率材料，避免保護套的拉曼峰與被測樣品特征拉曼峰或指紋峰重合，對內窺成像效果影響弱。

優選的，所述圓環濾波層為長波濾波器。

優選的，所述濾波層為陷波或短通濾波器。

優選的，所述濾波層為濾波膜或濾光片；所述圓環濾波層為濾波膜或濾光片。

一種可內窺光纖拉曼檢測裝置，包括可內窺光纖拉曼探針、光譜儀、狹縫、成像CCD、半透半反鏡、冷光源、激光器，可內窺光纖拉曼探針的拉曼收集光纖束檢測到的拉曼信號經狹縫耦合后從光譜儀的入口輸入；定義冷光源發射出的光源通過半透半反鏡的反射進入激發/內窺光纖束的光路為第一光路，定義激光器的光源通過半透半反鏡的反射進入激發/內窺光纖束的光路為第二光路，第一光路與第二光路相吻合；中心光纖束輸出的內窺圖像信號通過激發/內窺光纖束和半透半反鏡被成像CCD接收。