[其他]為顯色反應(yīng)定量的纖維光學(xué)探針

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86106159
• 申請(qǐng)日: 1986-08-05
• 公開（公告）號(hào): CN86106159A
• 公開（公告）日: 1987-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴維德·J·科斯特洛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 奧普泰克斯生物學(xué)和醫(yī)學(xué)公司
• 主分類號(hào): G01N21/00
• 分類號(hào): G01N21/00;A61B5/00
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利代理部
• 代理人: 盧寧,包冠乾

本發(fā)明涉及到一個(gè)利用纖維光學(xué)對(duì)化學(xué)性質(zhì)做顯色測(cè)量的新型儀器，本發(fā)明特別是涉及到一個(gè)采用對(duì)面光學(xué)間隙的測(cè)量結(jié)構(gòu)的纖維光學(xué)探針，它允許整個(gè)探針的直徑小到可以直接將探針插入活組織中或者先裝在一個(gè)16號(hào)或者更小的皮下注射用的針頭上。

化學(xué)性質(zhì)的顯色測(cè)量是人們熟知的技術(shù)，酚酞溶液在堿中變紅色，而在酸中變無(wú)色，就是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。很多參考文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)了顯色物質(zhì)同一個(gè)纖維光學(xué)光源和一個(gè)光探測(cè)器結(jié)合在一起使用的方法。由發(fā)射光導(dǎo)纖維發(fā)出的光，通過(guò)待測(cè)化合物和顯色物質(zhì)的混合物，被接收光導(dǎo)纖維接收，該光導(dǎo)纖維把光傳輸?shù)焦馓綔y(cè)器，顯色物質(zhì)的顏色變化會(huì)改變?cè)摶旌衔锏墓馔高^(guò)率，結(jié)果，光探測(cè)器測(cè)量到不同的光強(qiáng)。當(dāng)測(cè)量如體內(nèi)血液中的PH值這樣一些量時(shí)，利用光測(cè)量法是優(yōu)于電測(cè)法的，這是因?yàn)榍罢邷p少了對(duì)活組織的刺激和沖擊。該光導(dǎo)纖維可用來(lái)傳導(dǎo)光，以及制做通用尺寸的測(cè)量探針。

在已有技術(shù)的儀器結(jié)構(gòu)中，是把第一光導(dǎo)纖維的一端連接到一個(gè)光發(fā)射器上，并使其另一端沿著與該光導(dǎo)纖維的軸線成90°的方向切成一個(gè)平面。第二光導(dǎo)纖維的一端連接到一個(gè)光探測(cè)器上，其另一端采用和第一光導(dǎo)纖維相同的方法切成一個(gè)平面。

在一般的儀器結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)光導(dǎo)纖維的光學(xué)面是這樣排列的，即這兩個(gè)平面互相正對(duì)，以使從發(fā)射光導(dǎo)纖維發(fā)出的光對(duì)準(zhǔn)待測(cè)化合物，並完全進(jìn)入接收光導(dǎo)纖維的光學(xué)面，從而使這兩個(gè)平面互相平行且相互離開一定的距離，以形成一個(gè)光學(xué)間隙，該距離通常取值為0.01英寸。在這類儀器的最簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)中，光導(dǎo)纖維可以沿各自的軸線，從光學(xué)間隙處分別延伸。在美國(guó)專利3123066中由Brumley提出一種結(jié)構(gòu)，即用彎曲光導(dǎo)纖維的方法制成一個(gè)小尺寸且容易實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)中光導(dǎo)纖維在離開光學(xué)間隙處是互相平行的。

采用Brumley所提出的結(jié)構(gòu)，可以構(gòu)成一個(gè)光學(xué)探針，該探針的主體由兩個(gè)平行的光導(dǎo)纖維被適當(dāng)?shù)毓潭ㄔ谝黄鹚M成，以制成一個(gè)直徑相當(dāng)小的探針主體。因?yàn)楦鞴鈱?dǎo)纖維必須在靠近探針頂部處，離開探針主體方向彎曲，而后彼此相對(duì)地向后彎曲，以使各自平面在光學(xué)間隙處能彼此精確相對(duì)，所以人們認(rèn)為光學(xué)探針頂部尺寸存在一個(gè)固有的下限。探針尺寸的固有下限起因于光導(dǎo)纖維的彎曲半徑有一個(gè)下限。有關(guān)纖維光學(xué)的技術(shù)文件指出：當(dāng)一個(gè)光導(dǎo)纖維以一個(gè)接近其外徑的彎曲半徑彎曲時(shí)，它的光透射率會(huì)明顯地減小。

一種具有較小尺寸的探針頂部的第二種結(jié)構(gòu)也已經(jīng)使用了。這種結(jié)構(gòu)的實(shí)例已由Peterson等人在美國(guó)專利4200110中公開了。兩個(gè)光導(dǎo)纖維沿著整個(gè)探針長(zhǎng)度方向相互平行排列，在探針頂部，這些光導(dǎo)纖維的平面大致是平行放置的，但是它們的方向相同，而不是相互正對(duì)。在這種結(jié)構(gòu)中，光照射到待測(cè)化合物上，然后反射回來(lái)在接收光導(dǎo)纖維的平面上被接收，此時(shí)光的接收或者是依靠待測(cè)化合物對(duì)光的散射，或者是依靠探針頂部的一個(gè)反射器對(duì)光的反射。雖然這第二種結(jié)構(gòu)不要求彎曲光導(dǎo)纖維，但結(jié)果可能使到達(dá)接收光導(dǎo)纖維端面的光強(qiáng)減弱。

這兩種結(jié)構(gòu)有一個(gè)共同缺點(diǎn)-測(cè)量室放置在探針的頂部，這就限制了探針的鋒利性。此外，如果探針直接地插入活組織中，探針的頂部很可能發(fā)生斷裂。在已有技術(shù)中，一種保護(hù)探針頂部的方法是先把探針裝在一個(gè)皮下注射的針頭上，再把這個(gè)針頭插入活組織。在探針頂部放置的保護(hù)材料防礙了把待顯色測(cè)試的化合物取入樣品室。

本發(fā)明提供了一種對(duì)面光學(xué)間隙的測(cè)量結(jié)構(gòu)，它沒(méi)有已有技術(shù)中存在的探針端部尺寸過(guò)大的缺點(diǎn)。在本發(fā)明中，第一光導(dǎo)纖維既可以作發(fā)射光導(dǎo)纖維，又可以作接收光導(dǎo)纖維，在靠近其端面附近把該光導(dǎo)纖維作成一個(gè)180°的急彎，以形成一個(gè)鉤狀彎端。把該光導(dǎo)纖維的這端彎過(guò)來(lái)，使其與該光導(dǎo)纖維在急彎另一側(cè)的部分相互平行，並且相隔很近。急彎部分是很鋒利的，彎曲半徑可小于光導(dǎo)纖維加工工藝所允許的數(shù)值，但不會(huì)嚴(yán)重降低光導(dǎo)纖維的透射率，特別是當(dāng)光導(dǎo)纖維急彎處彎曲半徑的數(shù)值和光導(dǎo)纖維的直徑為同一數(shù)量級(jí)時(shí)更是如此。

第二光導(dǎo)纖維的端面和第一光導(dǎo)纖維的端面平行相對(duì)。把一種剛性適宜的環(huán)氧樹脂涂料或類似的材料涂到這兩根光導(dǎo)纖維上，以便這二根光導(dǎo)纖維固定在各自的位置上，並提高探針的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。一個(gè)在保護(hù)涂層中開縫形成的樣品室露出于光學(xué)間隙，並裝有顯色物質(zhì)，待測(cè)的化合物將被放入顯色物質(zhì)中。一個(gè)半透膜復(fù)蓋在這個(gè)樣品室的開口上，利用此薄膜既可以保存顯色物質(zhì)，又可以使待測(cè)化合物進(jìn)入樣品室。