光纤光探头制造技术

本发明专利技术提供一种光谱系统，以及具体地光纤光探头，用于在活的有机体内对患者的血管系统内易损斑块的探测。对易损斑块的探测基于对血流中流动的心脏标志物分子浓度值的位置依赖性的测量。浓度值确定优选基于表面增强拉曼光谱技术，该技术提供确定这些浓度值的足够灵敏度。在光纤光探头使用控制的速度移动穿过血管系统期间，对光谱数据的采集允许精确地定位血管系统中的易损斑块。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光谱学领域，更具体地涉及而不局限于用于光谱分析的光纤光探头。通常被表示为心脏病发作的急性心梗是死亡的频繁原因。心脏病发作的主要机理是由于缺氧导致的心肌细胞的损坏。冠状动脉的阻塞可能是这种缺氧的最突出原因，并触发心肌梗死。冠状动脉的致命性阻塞最常由动脉粥状硬化引起。典型地，动脉粥状硬化导致易损伤斑块的产生，该斑块由动脉对脂肪滴的吸收形成。动脉壁的驻留细胞将这样的吸收解释为侵扰，该侵扰以细胞因子的形式开始蛋白质的释放，细胞因子导致炎症。细胞因子使动脉壁具有粘附性并吸引例如单核细胞的免疫系统细胞。在血液中循环的单核细胞进入动脉壁，转变成巨噬细胞并吞噬脂滴或LDL颗粒。从而，巨噬细胞转变为巨大的充满脂肪的细胞，其形成带有称为纤维帽的薄覆盖物的易损斑块。在动脉壁内在纤维帽的覆盖下易损斑块的沉积一方面使血管狭窄，导致动脉的狭窄。另一方面这些脂肪沉积十分脆弱以及纤维帽易于裂开或破裂。万一纤维帽破裂，易损斑块的内容物溢出至血流。结果围绕破裂可能形成血凝块，导致动脉的部分堵塞或甚至完全的堵塞。因此有必要提供识别易于破损的斑块的诊断技术。在其破损前识别这些潜在的致命斑块将方便治疗策略的发展或防止急性事件。专利申请US 2001/0047137 A1公开了使用近红外(NIR)辐射探测和分析活体组织中易损斑块的成分的方法和设备。识别具有脂质池和薄帽的斑块可以通过NIR冠状导管来实施，该导管用于在活着的患者的冠状动脉内识别易损斑块。光纤光探头可被有效地连接到光源。以及光引导或聚焦机构可以被安装到该探头的远端。聚焦机构可以包括复合抛物面聚光镜(CPC)，可使该复合抛物面聚光镜适于抑制(compress)入射光束从发送光纤光学器件至接受分析的组织表面上的小点上。该设备可以包括诸如硫化铅探测器之类的探测器，用于探测来自动脉表面或被分析的其它组织的散射光。进一步，优选光纤光探头可以适用于引导进入患者，从而允许在有机体内对动脉壁或具体地，对定性为易损斑块的病变的分析。公开的方法包括将光聚焦在将被分析的组织上的步骤，进而探测由组织反射的光。基于近红外频谱的用于识别和描述易损动脉粥状硬化斑块特征的现有技术解决方案被设计，用于将NIR辐射聚焦在血管壁上。因此，一直需要合适的聚焦机构。本专利技术提供光谱系统的光纤光探头，其包括用于引导激励辐射进入感兴趣体积的装置、用于从感兴趣体积中收集返回辐射的装置和用于诱导表面增强光谱效应的装置。本专利技术的光纤光探头适于被连接至在近红外范围中提供辐射的光源。典型地，光纤光探头适于将作为激励辐射的近红外辐射发射入感兴趣体积内。此外，本专利技术的光纤光探头被设计用于对易损斑块的血管内和活体内探测和分析。感兴趣体积典型地指定为完全位于患者的血管系统内的体积。光纤光探头可以包括一束光纤，其允许用于激励辐射的发射和用于对从感兴趣体积散射的返回辐射的收集，该返回辐射作为感兴趣体积内激励辐射的散射过程的产物。用于收集返回辐射的光纤还提供返回辐射到光谱系统的光谱设备的传输，该光谱系统用于收集的返回辐射的光谱分析。返回辐射的光谱分析允许对位于感兴趣体积内的生物结构和/或基片的精确分析。光纤光探头在其端面处可包括物镜，该物镜提供激励辐射的有效发射及返回辐射的有效收集。此外，诱导表面增强光谱效应的装置提供返回辐射的明显的信号增强。这样，光谱系统的灵敏度可以可观地被增强。在光谱仪的架构内，具体在拉曼光谱仪中，与表面拉曼光谱仪(SERS)一样的表面增强效应甚至提供对单个分子的检测。一般地，如果受到拉曼散射影响的分子被粘附到纳米大小的贵金属结构，则相当微弱的拉曼效应可被显著增强。当散射分子密切靠近金属表面时，拉曼强度的增强产生于分子位置处入射和反射场的连贯重叠中，并且由于电磁辐射对表面的细胞质基因组的激励。诱导表面增强光谱效应的装置优选被设计用于表面增强拉曼光谱仪。因此，光纤光探头仪高灵敏度为特征，并且光谱系统甚至可以适于探测感兴趣体积内的单分子。依据本专利技术的另一优选实施例，诱导表面增强光谱效应的装置包括具有纳米范围内厚度的薄金属涂层。实际上，适于发射和探测激励和返回辐射的光纤光探头的端面分别被包覆有薄金属涂层。一般地，可以使用SERS观测资料已经报道的每个金属。这包括SERS已良好定性的贵金属，碱金属，铝和铟。优选地，光纤光探头的远端被包覆有薄层金。这样，由于非弹性散射过程在靠近金属涂层附近发生的辐射被可感知地增强。使用SERS技术，感兴趣的体积被定位在靠近薄金属涂层的表面。因此，原理上，不需要激励辐射在象例如组织的指定物质或生物结构内的聚焦。感兴趣体积定义了包围金属涂层的壳体。依据本专利技术的另一优选实施例，薄金属层还适于吸收标记分子。响应于可能由于易损斑块的沉积而导致的炎症，标记分子，具体地心脏标志物被典型地释放在患者的血流中作为阶段反应物。已显示患者血流中心脏标志物的增加预测心血管事件。在薄金属层处对心脏标志物分子的吸收和此后的累积是通过使用SERS确定血流内心脏标志物的浓度值的有效手段。一旦在薄金属层被吸收，则心脏标志物分子处于靠近金属层的表面附近，以使在心脏标志物分子受到非弹性散射过程的影响时表面增强效应可以发展。存在多种已知的起到心脏标志物作用的不同物质。例如有肌钙蛋白1(Tn1)、肌钙蛋白T(TnT)、肌钙蛋白C(TnC)、肌血球素、脂肪酸结合蛋白(FABP)、糖原磷酸化酶同工酶BB(GPBB)、高灵敏度CRP等等......，这些心脏标志物中任一项的升高的浓度指示心脏组织受伤或心肌梗死。几十年来，高灵敏度C反应蛋白(hs CRP)作为非特异性炎症标记是已知的。具体地，在细菌、病毒或其他感染期间，在人血中检测到高CRP值。在其它炎症标记中，CRP和IL-6显示与心血管事件最强的关联性。由于炎性事件，例如易损斑块在血管壁处的沉积，CRP值可以增加到多至基线浓度的1-1000倍。优选地，光纤光探头的薄金属层使用俘获分子制备，该俘获分子能够俘获特定心脏标志物。因此，俘获分子被固定在光纤光探头的薄金属层上。适于例如hsCRP或CRP标记分子俘获的俘获分子例如是针对hsCRP、CRP抗原和CRP自由血清的单克隆抗体。设计用于心脏标志物俘获的这些和各种其他类型的抗体是可以从例如Turku，Finland的Hytest有限公司买到的，心脏标志物的另外信息还可参考http://www.hytest.fi。依据本专利技术的另一优选实施例，薄金属层进一步包括表面粗糙度，用于标记分子的吸收。一方面，设计具有不同表面粗糙度的薄金属层提供用于心脏标志物的俘获分子的增强的黏附，并因此改善光纤光探头对心脏标志物分子的吸收。在另一方面，薄金属层的粗糙的表面还有利于表面增强光谱效应。薄金属层的粗糙的表面尤其有利于表面细胞质基因的激励，产生靠近该表面的增强的电磁场。相比于平滑表面，粗糙表面还以轻微增加总面积为特征，该增加的总面积对光纤光探头的灵敏度产生积极影响。依据本专利技术的另一优选实施例，光纤光探头被设计为导管，适于被插入患者的脉管系统。因此，光纤光探头可以有效地被用于患者的血管内检查。以最小侵入方法，在有机体内可以精确地确定心脏标志物的浓度值。由于光纤光探头可以适用于具体心脏标志物分子的检测，例如CRP，对表面增强拉曼信号的光谱分析可以被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光谱系统的光纤光探头（１０２），其包括：－用于引导激励辐射（１４０）进入感兴趣体积的装置，－用于从感兴趣体积中收集返回辐射（１４２）的装置，－用于诱导表面增强光谱效应的装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G卢卡森，G吉杰斯伯斯，MC范比克，S尼尔肯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]