[發明專利]用于生物組織體內測量的光耦合器

無效

• 申請號: 96191290.1
• 申請日: 1996-01-02
• 公開（公告）號: CN1169665A
• 公開（公告）日: 1998-01-07
• 發明（設計）人: 布萊頓·詹斯
• 申請（專利權）人: 無創傷診斷技術公司
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 蹇煒

連續波(CW)分光光度計已經被廣泛用于在生物組織體內確定一個光吸收色素(例如血紅蛋白，氧化血紅蛋白)的濃度。例如，這種CW分光光度計以脈沖血氧測定計把光引入手指或耳垂，測量該光線的衰減，并因此根據比爾萊姆勃特(Beer?Lambert)公式或修正的比爾萊姆勃特公式估價其濃度。該比爾萊姆勃特公式(1)描述了在吸收成分(C)、衰滅系數(8)、光子的遷移路徑長度<L>和被衰減的光強度(I/I_o)之間的關系。 log [ I / I o ] < L > = Σ ∈ i C i - - - - ( 1 ) ]]>但是直接應用該比爾萊姆勃特公式存在多種問題。由于組織的結構和生理特性的顯著的改變，遷移光子的路徑長度也會顯著改變，并且不能夠簡單地從光源和檢測器的幾何位置來確定。此外，光子的遷移路徑的長度的本身是關于吸收成分的濃度的函數。結果是，穿過一個具有高血紅蛋白濃度的器官的路徑長度將會不同于具有低血紅蛋白濃度的同一器官的路徑長度。而且，由于許多生物組織成分的吸收系數是波長相關的，所以該路徑長度時常取決于光的波長。解決這一問題的一個結論是同時地確定ε、C和(L)，但是利用迄今已知的脈沖血氧測定計是不可能作到這一點的。

而且，對于一個小體積組織(例如手指)的量化測量來說，光子的逃逸會引入嚴重的誤差，因為從該組織逃逸的光子被計數為被吸收的光子。歸咎于光對于被測組織的不規則的耦合或輸入和輸出端口的相對幾何特性的改變，還會出現其它的誤差。

時間分解(TRS-脈沖)和調相(PMS)的分光光度計能夠直接測量遷移光子的平均路徑長度，但是只有在當是以相當大的光源-檢測器間距收集頻譜時，才能執行時間分解或頻率分解的頻譜的正確的量化。對于小體積的組織，例如耳垂、手指或活體檢樣來說，這樣的間距是難于實現的。

因此，需要與一個分光光度計系統一起使用的一個光耦合器和量化地測量小體積生物組織的方法。

本發明實現一種利用可見或紅外輻射檢測相當小體積的所感性趣的生物組織的分光光度系統。

根據本發明的一個方面，是一個分光光度系統，利用引入到穿過被測物的一條路徑的可見或紅外輻射檢測相當小體積的所感性趣的被測物(例如生物組織、固體、液體或氣體狀態的有機或無機物質)。該系統包括一個分光光度計，具有一個光的輸入端口，用于把輻射引入到該被測物；一個光的檢測端口，用于檢測已經遷移通過在被測物中的該條路徑的輻射；光子逃逸防止裝置，圍繞該相當小的所感性趣的被測物放置并用于限制所引入的光子逃逸到該被測物的外部；以及一個處理裝置，用于根據在所引入的和所檢測的輻射之間的改變，確定被測物的光學特性。

根據本發明的另一方面，是一個利用可見或紅外輻射對于相當小體積的所感性趣的生物組織進行檢測的系統，它包括一個分光光度計，具有用于在一個光的輸入端口將輻射引入的一個光源；一個用于檢測已經遷移通過從輸入端口到一個光的檢測端口的路徑的輻射的檢測器；以及一個處理器，用于估價在所引入的和所檢測的輻射之間的改變。該系統還包括一個相當大的體積的光介質，形成一個光子逃逸的防止裝置，具有可選擇的散射和吸收特性；定位裝置，用于把所感性趣的生物組織定位到遷移路徑中，以便產生一個生物組織-介質的光路徑，該光介質實際上限制光子從生物組織-介質光路徑的逃逸；以及一個處理裝置，用于根據生物組織-介質光路徑的所檢測的光學特性和光介質的散射和吸收特性，以確定該生物組織的一個生物特性。

本發明的這兩方面的優選實施例包括下述的一個或多個特征。

光子逃逸的防止裝置包括圍繞該被測物的一個可選光特性的一個光介質。該可選光特性是一個吸收或散射系數。