用于无创血液分析的测量头制造技术

本发明专利技术提供一种将用于光谱系统的测量头附着和固定到患者皮肤的各种不同部分的有效方法。测量头优选地以紧凑的设计为特征，从而提供了柔性操作，并且考虑到皮肤各种部分的多个性质而提供了各种各样的应用领域。此外，测量头以鲁棒和不复杂的光学设计为特征，从而不需要物镜光轴的侧向移动。在物镜和皮肤中的毛细血管之间的这种横向相对运动优选地通过相对于测量头的物镜机械地移动皮肤来执行。而且，测量头适于具有测量在测量头和皮肤之间的接触压力的一个或多个压力传感器。该压力信息可以进一步被利用以便校准光谱分析装置，以调整预定界限内的接触压力，该预定界限规定用于毛细血管的光谱检查的接触压力的最佳范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过利用光学成像和光谱技术的体内无创血液分析(NIBA)领域。用于分析目的的光学光谱技术的使用同样可从现有技术中得知。WO 02/057758A1和WO 02/057759A1示出了用于对流过患者的毛细血管的血液的成分进行体内无创光谱分析的光谱分析装置。毛细血管的位置由成像系统来确定，以便识别用于光谱分析的激发光束必须指向的感兴趣区域。优选地，同时执行感兴趣区域的成像和光谱分析。原则上，可以应用提供毛细血管的充分可视化的任何成像方法。成像以及光谱分析都利用了公共显微镜物镜，从而一方面能够成像毛细血管，另一方面允许近红外激光束聚焦在皮肤中以用于出射拉曼光谱。而且，相同的显微镜物镜被用于收集由拉曼过程产生的散射辐射。利用高数值孔径的物镜和在探测器前面的针孔，可以从小的共焦探测体积获得拉曼光谱。然而，由成像系统探测的皮肤中的毛细血管可以位于显微镜物镜的光轴上，或者可以位于轴外。在后一种情况中以及由于光谱分析系统的共焦探测体积相当小的事实，拉曼探测体积必须被移动到所选的感兴趣体积中，该体积至少覆盖典型地位于患者皮肤表面之下某个深度的毛细血管的一部分。原则上可以应用各种技术以便将拉曼探测体积移动到所选的血管中。首先，当保持物镜和皮肤固定时，在物镜和出射拉曼光谱的激光束之间的入射角可以被改变。这种方法在其机械实现方面是有利的，但是伴有复杂的(并且有可能昂贵的)光学设计。此外，当这样移动探测体积时，不仅激发路径被改变，而且需要调整探测路径。第二种方法集中在相对于皮肤移动物镜。优选地，物镜的光轴进而物镜自身受到侧向平移，即在垂直于光轴的平面内平移。此外在该方法中，物镜受到纵向平移，即沿着物镜的光轴移动。这种解决方案允许保持用于光谱分析和成像的激光束与物镜之间的入射角。在该情况下，光谱探测体积被保持在光轴上，从而允许比上述方法复杂性更小的光学设计。然而，两种方法都需要某种类型的设计以用于在侧向和纵向这两个方向上移动光谱分析系统的共焦探测体积。可选择地，物镜的光轴必须在涉及显微镜物镜自身的横向和纵向位移的横向和纵向的任一方向上移动。显然，两种方法都涉及复杂的光学设计。所以，本专利技术旨在提供一种将感兴趣体积移动到光谱系统的探测体积中的可选方式。本专利技术提供一种用于光谱系统的测量头。本专利技术的测量头包括用于将测量头固定到患者皮肤表面区域的固定装置。优选地，本专利技术的测量头结合了用于成像和光谱分析的必要光学部件。优选地，它的特征在于紧凑的设计，以及它的功能主要限于将皮肤的区域暴露于适当的辐射，并且收集成像信号和散射的光谱信号。必要的光源以及光信号分析装置由与测量头连接的基本单元提供。光谱系统被特别地设计成用于确定流过在患者皮肤表面下靶区域中的生物管状结构的流体的性质。靶区域限定了由光谱系统的成像系统正在成像的感兴趣体积，以用于找到诸如毛细血管之类的生物管状结构。在确定了不同毛细血管的位置之后，将它移动到光谱系统的光轴，从而允许激发光束聚焦到毛细血管中。而且，靶区域也可以在皮肤表面之下或者甚至在患者皮肤表面上限定感兴趣区域。这不仅允许例如位于皮肤表面之下的血管的通用光谱分析，而且允许位于皮肤表面上的诸如毛发或汗腺等各种生物结构的光谱分析。测量头被特别地设计成用于固定到患者皮肤的各种部分上，所述部分易于接近和/或提供适合于光谱分析的高密度毛细血管。一旦附着和固定到皮肤上，测量头就以这样一种方式保持在固定位置，即物镜的光轴和共焦探测体积保持在毛细血管中至少用于收集光谱数据所需的时间，该时间在几秒的范围内。测量头的物镜的功能是双重的。首先，它提供光谱激发激光束的聚焦和所得到的散射辐射的收集。其次，它具有成像皮肤区域的功能，该皮肤区域显著大于光谱光束的共焦探测区域。合适的成像方法包括正交偏振光谱成像(OPSI)、共焦视频显微术(CVM)，光学相干断层摄影(OCT)、共焦激光扫描显微术(CLSM)和基于多普勒的成像。相应的成像技术被公开于US60/262582、EP02732161.1、IB2004/050251和EP03102481.3中，所述专利全文被结合于此以作参考。此外，基于超声或与造影剂结合的超声的可选成像技术也是适用的。根据本专利技术的另一优选实施例，测量头进一步包括用于在基本垂直于物镜光轴的平面内相对于物镜移动所述固定装置以将感兴趣体积移动到物镜的光轴中的装置。由于测量头的固定装置适于被刚性地固定到患者的皮肤表面，所以通过相对于物镜移动所述固定装置，患者皮肤表面的区域基本上相对于物镜移动。这样，由成像系统成像并且相对于物镜的光轴位于轴外的毛细血管可以被平移到物镜的光轴，进入基本与测量头的共焦探测体积重叠的区域中。换句话说，将测量头的固定装置固定到患者皮肤表面的区域并且移动所述固定装置，即相对于测量头的物镜移动皮肤，提供了皮肤相对于物镜的所需平移运动。所以本专利技术以这样的方式提供一种用于定位靶区域的高效的、紧凑的和鲁棒的方法，即它基本上与不同的毛细血管重叠。与现有技术中已知的解决方案相比，本专利技术提供了皮肤相对于物镜的移动。这允许复杂性更小的光学设计，因为物镜光轴的侧向位置并不一定要改变。而且，本专利技术的测量头不需要用于移动物镜光轴的任何装置。有利的是，测量头以这样的方式具有紧凑设计的特征，即测量头可以被容易地附着和固定到患者皮肤的指定部分。当测量头在尺寸和重量上足够小时，关于患者移动自由度的约束被保持在低水平，因为测量头自由地跟随患者的几乎任何想得到的移动。允许患者在检查期间移动无疑比在检查期间保持刚性地固定在有点不舒服的位置更舒服。根据本专利技术的另一优选实施例，本专利技术的测量头进一步包括用于在基本平行于物镜光轴的方向上相对于所述固定装置移动物镜以将物镜的焦平面移动到皮肤表面之下的靶区域中的装置。这样，共焦探测体积的纵向位置可以被任意改变，从而提供在测量头的物镜和正接受检查并且位于皮肤表面之下的毛细血管之间的三维相对运动。因而，通过相对于物镜移动皮肤，本专利技术提供了毛细血管或位于皮肤表面上的其他生物结构相对于物镜的侧向移动，并且进一步提供了物镜相对于毛细血管的纵向移动。由于测量头的光学布置利用了用于成像的无限校正物镜以及共焦光谱装置，所以可以容易地实现物镜在光轴方向上的平移，而不需要实施校正物镜的纵向平移的光学校正装置。测量头的任何类型的平移，无论是侧向类型还是纵向类型，原则上都可以由任何一种平移台、平移和旋转台的组合来实现，其可以由电、磁或气动驱动。根据本专利技术的另一优选实施例，所述固定装置包括适于与皮肤表面的所述区域接触的粘合元件。所述粘合元件适于防止在皮肤表面的所述区域和测量头的固定装置之间的相对运动。换句话说，通过将测量头的固定装置粘到皮肤表面来将测量头固定到皮肤表面。当皮肤相对较干燥即例如未被唾液覆盖时，利用测量头到皮肤表面的粘合固定是优选适用的。利用将粘合元件施加到皮肤的干燥区域上，在大多数情况下轻微地将测量头的固定装置按压到皮肤中以便将皮肤表面的区域适当地附着到固定装置就已足够。固定装置相对于物镜的侧向平移然后导致皮肤表面的所述区域的相应侧向移动。特别地，通过利用以在皮肤表面和诸如橡胶之类的材料之间的高摩擦力为特征的材料，或者通过利用表面粗糙的材料，允许减小所需的接触压力。当需要时，通过利用双面粘性材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光谱系统的测量头，包括：　　　　－固定装置，用于将测量头固定到患者皮肤表面的区域，　　　　－用于成像靶区域的物镜，其用于将激发光束引导到靶区域并且用于收集来自靶区域的返回辐射。

【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：M沃特，BLG巴克，G卢卡森，HACM康彭，MC范比克，WHJ伦森，
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]