面向血液中癌细胞检测的实时光谱检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种面向血液中癌细胞检测的实时光谱检测装置，包含光栅、凹面镜、光纤阵列、光纤通道、光纤集束、光电倍增管和数字示波器；光栅用于将待测血液光谱信号中按照不同波长发散到不同的空间方向，来自不同空间方向的若干待测血液光谱信号经凹面镜的凹面反射以准直到一个方向并传输至光纤阵列，光纤阵列按照波长的不同将若干待测血液光谱信号耦合到不同的光纤通道中；不同波长的光谱信号经过不同长度的光纤通道后，从光纤集束输出；光电倍增管接收光纤集束在不同时间内输出的时间串行信号并输入到高速示波器。本实用新型专利技术可实时检测癌细胞出现的几率与含量，对于癌症的早期诊断、癌症转移控制和癌症治疗效果的分析具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
面向血液中癌细胞检测的实时光谱检测装置
本技术属于医用激光
，具体涉及一种实时的光谱检测装置，可用于血液中癌细胞的实时检测。
技术介绍
随着生活环境的日益恶化，癌症已成为人类健康的最大威胁。癌症本身不可怕，可怕的是癌细胞会通过血液等途径从原发病灶传遍全身，形成转移病灶，让人防不胜防。如能监测血液中的癌细胞，就有望早日发现转移病灶，而且也可反映治疗的效果。但是血液中的癌细胞比例极低，而且呈现随机分布的特征，发现它们并非易事，传统的抽血化验方式无法应用。光谱分析方法以其灵敏、快速、准确的检测特点，在医学领域得到广泛应用。癌细胞与正常细胞的荧光光谱差异明显，可充分利用这一特征来检测癌细胞。但是与其他细胞(比如红细胞)相比，癌细胞在血液中出现的几率很小，在一段观测时间范围内可能会偶然出现，也可能不出现。这对光谱仪提出了很高的要求：需要具备实时反应能力，响应速率达到100MHz以上。然而现有的光谱仪所用探测器均为CCD。CCD拍摄图像需要一定的曝光时间，是一个时间积分型探测器，这限制了CCD的帧频率最高仅为几十KHz。如此慢的帧频率无法实时分辨血液中的癌细胞，对于血液中癌细胞检测这种需要GHz响应速度的应用场合无法适用，须专利技术一种实时的光谱检测技术。
技术实现思路
本技术针对上述需求，提供了一种实时的光谱检测装置。本技术采用单点式的光电倍增管作为探测器，光电倍增管靠二次电子发射原理对信号进行放大，避免了CCD的时间积分效应，因此响应速度非常快，可高达1GHz以上。但是光电倍增管只能测量单点信号，无法满足光谱测量对于同时多点测量空间一维信号的需求。本技术中，我们构造了“一个转换接口”：N根光纤的一维阵列对被测信号的一维空间分布进行多点同时取样，而不同长度的光纤则将“空间并行”数据转换成“时间串行”数据，并经过光纤集束后，使之能够与单点式的光电倍增管相匹配，最后通过高速数字示波器记录。除了响应速度快的优势以外，我们专利技术的探测方法灵敏度比传统CCD探测器高5个数量级以上，有利于对微弱信号的精准分辨与测量。本技术可实现对光谱信号的实时分析，可用于监测血液中的癌细胞分布与含量，有利于癌症的早期发现与防治。具体方案如下：一种实时光谱测量装置，该实时光谱测量装置用于血液中癌细胞检测，包含：光栅、凹面镜、光纤阵列、光纤通道、光纤集束、光电倍增管和数字示波器；所述光栅用于将待测血液光谱信号中按照不同波长发散到不同的空间方向，来自不同空间方向的若干待测血液光谱信号经凹面镜的凹面反射，以将该若干待测血液光谱信号准直到一个方向并传输至光纤阵列，光纤阵列按照波长的不同将若干待测血液光谱信号耦合到不同的光纤通道中；不同波长的光谱信号经过不同长度的光纤通道后，依次从光纤集束输出；光电倍增管接收光纤集束在不同时间内输出的时间串行信号，并将输出的电信号输入到高速示波器进行数据分析与显示。进一步的，所述光纤阵列(7)由玻璃基底(13)、裸光纤进光端(12)和玻璃盖板(14)构成；所述玻璃基底(13)设置有一排相邻的V型槽，在各所述V型槽内均放置有一根裸光纤进光端(12)，放置的裸光纤进光端在玻璃基底内依次紧密排列。进一步的，所述光纤集束(9)由若干裸光纤出光端(15)和不锈钢封管(16)构成，若干裸光纤出光端(15)以蜂窝堆叠的方式设置在圆形的不锈钢封管(16)内。进一步的，光栅刻线密度为1000线/mm～2000线/mm；光纤通道的长度从光纤阵列(7)的一端到另一端依次增大，递增间隔为L，递增间隔L为1-1.5米；裸光纤进光端(12)、裸光纤出光端(15)与光纤通道的数量为N，N的选取范围为100-200。进一步的，所述光栅(2)中心距离凹面镜(4)中心的距离与凹面镜的焦距相同，光纤阵列(7)位于凹面镜(4)的焦点平面(6)，所述光电倍增管(10)的输出端与所述数字示波器(11)的输入端相连。进一步的，所述光电倍增管响应时间小于1ns，对应响应速度大于1GHz；所述数字示波器响应速度大于1GHz。本技术可以实时地测量光谱，一个主要的应用就是检测人体血液中的癌细胞，相比传统光谱仪，本技术可实时检测癌细胞出现的几率与含量，对于癌症的早期诊断、癌症转移控制和癌症治疗效果的分析具有重要意义。除此以外，本技术还有望应用于其他需要极快速捕获光谱的场合。本技术结合了光纤阵列系统的空间分辨能力(类似传统光谱仪中的CCD探测器)和光电倍增管的实时探测能力，从而能对空间排布的光谱信号成分进行实时探测，它带来的一个主要优点就是GHz的响应速度(近实时)。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术提供的一种实时光谱测量装置的示意图；图2为光纤阵列的示意图；图3为光纤集束的示意图；图4为本技术与商品化的CCD型光谱仪测量结果的对比图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底理解本技术，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本技术的技术方案。本技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本技术还可以具有其他实施方式。本技术提供了一种实时光谱测量装置，参照图1-3所示，包含：光栅2、凹面镜4、光纤阵列7、光纤通道8、光纤集束9、光电倍增管10和数字示波器11；光栅2用于将待测血液光谱信号中按照不同波长发散到不同的空间方向，来自不同空间方向的若干待测血液光谱信号经凹面镜4的凹面反射，以将该若干待测血液光谱信号准直到一个方向并传输至光纤阵列7；光纤阵列7按照波长的不同将若干待测血液光谱信号耦合到不同的光纤通道8中；不同波长的光谱信号经过不同长度的光纤通道8后，依次从光纤集束9输出，光纤集束9输出的不同光谱信号会有一时间差；光电倍增管10接收光纤集束9在不同时间内输出的时间串行信号，并将输出的电信号输入到高速示波器进行数据分析与显示。在本技术一可选的实施例中，参照图2所示，所述光纤阵列7由玻璃基底、裸光纤进光端12和玻璃盖板14构成，玻璃盖板14位于玻璃基底13上；所述玻璃基底13设置有一排相邻的V型槽，在各所述V型槽内均放置有一根裸光纤进光端12，放置的裸光纤进光端在玻璃基底内依次紧密排列，通过玻璃盖板14来将V型槽内放置的裸光纤进光端12压住。在本技术一可选的实施例中,所述光纤集束9由若干裸光纤出光端15和不锈钢封管16构成，若干裸光纤出光端15以蜂窝堆叠的方式设置在圆形的不锈钢封管16内，如图3所示。在本技术一可选的实施例中,光栅刻线密度为1000线/mm～2000线/mm，光纤通道8的长度从光纤阵列7的一端到另一端依次增大，递增间隔为L，递增间隔L为1-1.5米。进一步可选的，裸光纤进光端12、裸光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实时光谱测量装置，其特征在于，该实时光谱测量装置用于血液中癌细胞检测，包含：光栅(2)、凹面镜(4)、光纤阵列(7)、光纤通道(8)、光纤集束(9)、光电倍增管(10)和数字示波器(11)；所述光栅用于将待测血液光谱信号中按照不同波长发散到不同的空间方向，来自不同空间方向的若干待测血液光谱信号经凹面镜的凹面反射，以将该若干待测血液光谱信号准直到一个方向并传输至光纤阵列(7)，光纤阵列(7)按照波长的不同将若干待测血液光谱信号耦合到不同的光纤通道中；不同波长的光谱信号经过不同长度的光纤通道后，依次从光纤集束输出；光电倍增管接收光纤集束在不同时间内输出的时间串行信号，并将输出的电信号输入到高速示波器进行数据分析与显示。

【技术特征摘要】
1.一种实时光谱测量装置，其特征在于，该实时光谱测量装置用于血液中癌细胞检测，包含：光栅(2)、凹面镜(4)、光纤阵列(7)、光纤通道(8)、光纤集束(9)、光电倍增管(10)和数字示波器(11)；所述光栅用于将待测血液光谱信号中按照不同波长发散到不同的空间方向，来自不同空间方向的若干待测血液光谱信号经凹面镜的凹面反射，以将该若干待测血液光谱信号准直到一个方向并传输至光纤阵列(7)，光纤阵列(7)按照波长的不同将若干待测血液光谱信号耦合到不同的光纤通道中；不同波长的光谱信号经过不同长度的光纤通道后，依次从光纤集束输出；光电倍增管接收光纤集束在不同时间内输出的时间串行信号，并将输出的电信号输入到高速示波器进行数据分析与显示。2.如权利要求1所述的实时光谱测量装置，其特征在于，所述光纤阵列(7)由玻璃基底(13)、裸光纤进光端(12)和玻璃盖板(14)构成，玻璃盖板(14)位于玻璃基底(13)上；所述玻璃基底(13)设置有一排相邻的V型槽，在各所述V型槽内均放置有一根裸光纤进光端(12)，放置的...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱昱好，
申请(专利权)人：钱昱好，
类型：新型
国别省市：上海,31