[發明專利]基于多光譜熒光壽命檢測皮膚癌病變程度的系統

在審

• 申請號: 202210237620.1
• 申請日: 2022-03-11
• 公開（公告）號: CN114624217A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 張琦;周冬秀;童宣科
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/01;A61B5/00
• 代理公司: 廣西科泰智航知識產權代理事務所(普通合伙) 45136
• 代理人: 譚玉梅

1.一種基于多光譜熒光壽命檢測皮膚癌病變程度的系統。其特征是：它由光源(1)、濾光片組(2)、人體皮膚(3)、準直器(4)、濾光片(5)、單光子探測器(6)、計數器(7)、光功率計(8)、整形電路(9)、信號處理器(10)、TCSPC系統(11)、PC端(12)組成。所述系統中光源(1)是由不同波長的激光二極管(Laser Diode，LD)組成，作為人體皮膚激發光的同時，它也會同時發出一個同步脈沖信號使得TCSPC系統(11)開始計數，并且光源的初始強度會被信號處理器(10)記錄，經過濾光片組(2)可以得到特定波長范圍內的光譜，光源照射在人體皮膚(3)上，激發皮膚的自體熒光，經過準直器(4)變成平行光束，濾光片(5)把激發光源的光過濾掉，熒光進入單光子探測器(6)，單光子探測器將熒光信號轉變成電信號輸出，電信號分為兩路：一路輸入光功率計算系統，另一路輸入整形電路(9)。光功率計算系統中有一個計數器(7)可用來存儲單光子探測器探測到的光子數，同時光功率計(8)會測得此時的功率，即光強也可測得。隨著計數次數的不斷累積，光功率計算系統會得到皮膚熒光的光強隨時間變化的曲線圖。單光子探測器在一個周期內探測到一個光子后，經過整形電路(8)，把信號變成晶體管-晶體管邏輯(TTL)電平信號，然后這個信號是TCSPC系統結束計數的信號脈沖。重復多次，就會得到相應的熒光壽命時間的光子分布圖。最后的數據通過有線或無線傳輸的方式傳送到PC端(12)顯示。

2.根據權利要求1所述的基于多光譜熒光壽命檢測皮膚癌病變程度的系統，其特征是：光源(1)是由N個不同波長的激光二極管呈圓形排列，構成一個光盤的形狀組成，通過手動切換光源盤上的激光二極管(LD)或激光器可實現不同波長的轉換，然后電機控制其固定在某個濾光片處，利用濾光片組(2)可得到特定波長范圍內的光譜。

3.根據權利要求1所述的基于多光譜熒光壽命檢測皮膚癌病變程度的系統，其特征是：激發光激發人體皮膚(3)的自體熒光，經過準直器(4)變成平行光束，濾光片(5)將剩余的激發光濾掉。單光子探測器(6)把光信號轉化成可測的電信號，單光子探測器可以是光電探測器或單光子雪崩二極管。

4.根據權利要求1所述的人體皮膚(3)的自體熒光，其特征是：皮膚內的熒光團在受到一定能量的激光激發后，光子會吸收能量從基態躍遷至不穩定狀態，在其返回至穩定基態的過程中會輻射出熒光光子。所以熒光壽命反映了熒光物質在激發態停留的平均時間。

5.根據權利要求1所述的光功率計算系統，其特征是：每個周期探測到一個光子后，光功率計算系統中的計數器(7)加一，同時光功率計(8)會測得此時的光功率，即光強也可測得，探測到第一個光子的時間為t₁，光源的初始光強會由信號處理器(10)測得。重復多次后，會得到皮膚熒光的光強隨時間變化的曲線圖。

6.根據權利要求1所述的基于多光譜熒光壽命檢測皮膚癌病變程度的系統，其特征是：單光子探測器(6)探測到一個光子后，會把它轉化成可測的電信號，再經過整形電路(8)變成晶體管-晶體管邏輯(TTL)電平信號，該信號會作為TCSPC系統(9)結束計數的脈沖信號。記錄大量的信號周期之后，以光子數和時間作圖，再經過平滑處理后得到樣本的熒光衰減曲線。

7.根據權利要求1所述的基于多光譜熒光壽命檢測皮膚癌病變程度的系統，其特征是：TCSPC系統(9)主要由時間幅度轉換電路(TAC)、模擬數字轉換電路(ADC)、存儲器、加法器組成。TTL電平信號輸入TCSPC系統后，時間幅度轉換器TAC將探測器探測到一個光子的時間到下一個激光脈沖的時間間隔轉換成電壓。A/D轉換器ADC將TAC輸出電壓轉換成數字作為存儲器的地址。