用于生物组织体内测量的光耦合器制造技术

一种用于无创伤地监视生物组织一个区域的光耦合系统，它包括： 激发端口，可定位在该组织并将光的辐射引入到所监视的组织中； 第一光导，确定一个激发通道，用于将所说的辐射从光源传送到监视的组织； 检测端口，可定位在该组织，用于接收已经在所监视的组织中从所说的激发端口迁移到所说的检测端口的辐射，所说的检测端口具有一个大于所说激发端口的一个输入区域的一个检测区域； 检测光导，连接所说的检测端口，用于将所说的辐射从所说的检测端口传送到一个光检测器；和 光匹配流体，包含在一个柔性透光袋中，部分地围绕所监视的组织和所说的激发和检测端口放置。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
连续波(CW)分光光度计已经被广泛用于在生物组织体内确定一个光吸收色素(例如血红蛋白，氧化血红蛋白)的浓度。例如，这种CW分光光度计以脉冲血氧测定计把光引入手指或耳垂，测量该光线的衰减，并因此根据比尔莱姆勃特(Beer Lambert)公式或修正的比尔莱姆勃特公式估价其浓度。该比尔莱姆勃特公式(1)描述了在吸收成分(C)、衰灭系数(8)、光子的迁移路径长度<L>和被衰减的光强度(I/Io)之间的关系。log<L>=Σ∈iCi----(1)]]>但是直接应用该比尔莱姆勃特公式存在多种问题。由于组织的结构和生理特性的显著的改变，迁移光子的路径长度也会显著改变，并且不能够简单地从光源和检测器的几何位置来确定。此外，光子的迁移路径的长度的本身是关于吸收成分的浓度的函数。结果是，穿过一个具有高血红蛋白浓度的器官的路径长度将会不同于具有低血红蛋白浓度的同一器官的路径长度。而且，由于许多生物组织成分的吸收系数是波长相关的，所以该路径长度时常取决于光的波长。解决这一问题的一个结论是同时地确定ε、C和(L)，但是利用迄今已知的脉冲血氧测定计是不可能作到这一点的。而且，对于一个小体积组织(例如手指)的量化测量来说，光子的逃逸会引入严重的误差，因为从该组织逃逸的光子被计数为被吸收的光子。归咎于光对于被测组织的不规则的耦合或输入和输出端口的相对几何特性的改变，还会出现其它的误差。时间分解(TRS-脉冲)和调相(PMS)的分光光度计能够直接测量迁移光子的平均路径长度，但是只有在当是以相当大的光源-检测器间距收集频谱时，才能执行时间分解或频率分解的频谱的正确的量化。对于小体积的组织，例如耳垂、手指或活体检样来说，这样的间距是难于实现的。因此，需要与一个分光光度计系统一起使用的一个光耦合器和量化地测量小体积生物组织的方法。本专利技术实现一种利用可见或红外辐射检测相当小体积的所感性趣的生物组织的分光光度系统。根据本专利技术的一个方面，是一个分光光度系统，利用引入到穿过被测物的一条路径的可见或红外辐射检测相当小体积的所感性趣的被测物(例如生物组织、固体、液体或气体状态的有机或无机物质)。该系统包括一个分光光度计，具有一个光的输入端口，用于把辐射引入到该被测物；一个光的检测端口，用于检测已经迁移通过在被测物中的该条路径的辐射；光子逃逸防止装置，围绕该相当小的所感性趣的被测物放置并用于限制所引入的光子逃逸到该被测物的外部；以及一个处理装置，用于根据在所引入的和所检测的辐射之间的改变，确定被测物的光学特性。根据本专利技术的另一方面，是一个利用可见或红外辐射对于相当小体积的所感性趣的生物组织进行检测的系统，它包括一个分光光度计，具有用于在一个光的输入端口将辐射引入的一个光源；一个用于检测已经迁移通过从输入端口到一个光的检测端口的路径的辐射的检测器；以及一个处理器，用于估价在所引入的和所检测的辐射之间的改变。该系统还包括一个相当大的体积的光介质，形成一个光子逃逸的防止装置，具有可选择的散射和吸收特性；定位装置，用于把所感性趣的生物组织定位到迁移路径中，以便产生一个生物组织-介质的光路径，该光介质实际上限制光子从生物组织-介质光路径的逃逸；以及一个处理装置，用于根据生物组织-介质光路径的所检测的光学特性和光介质的散射和吸收特性，以确定该生物组织的一个生物特性。本专利技术的这两方面的优选实施例包括下述的一个或多个特征。光子逃逸的防止装置包括围绕该被测物的一个可选光特性的一个光介质。该可选光特性是一个吸收或散射系数。光子的逃逸的防止装置包括围绕该被测物的一个可选光特性的一个光介质；该介质至少有一个光学特性实际上与该被测物的光学特性相匹配。分光光度计是一个如在PCT申请WO92/20273和PCT/US95/15666中描述的连续波分光光度计(CWS)、一个如在美国专利申请4972331和5187627或PCT申请WO94/21173中描述的调相分光光度单元、一个如在美国专利申请5119815和5386827或PCT申请WO94/22361中描述的时间分解的分光光度单元(TRS)或在PCT申请WO93/35145中描述的相位阵列系统，所有的系统都被结合在此引作参考。所确定的生物特性是血红蛋白的饱和性、一种酶的浓度或一种生物组织物质，例如葡萄糖的浓度。该系统执行的是单一测量，或对于所选的生物特性的一个连续、的时间相关的监视。上述系统的操作是通过将一个选定波长的电磁辐射引入到由光子逃逸防止装置所围绕的被测物中并检测已经在该被测物中从输入端口迁移到光的检测端口的辐射而被执行的。根据在所引入的和所检测的辐射的之间的差异而确定被测物的光学特性。此外，可以选择具有围绕的光介质的不同光子逃逸防止装置，这些光介质具有可以和被测物相比的光特性。随后，系统再次测量被测物的光特性。这种测量可以被交互式地重复，直到围绕介质的光特性实际上和被测物的光特性相匹配为止。根据本专利技术的另一个重要的方面，是本专利技术的一个光的耦合系统，用于无创伤地监视活体组织的一个区域。该耦合系统包括一个可以定位在生物组织并用于将光的辐射引入到该被监视的组织的一个激发(输入)端口；一个第一光导定义了用于将光的辐射从一个光源传送到该激发端口的一个激发通道；以及可定位在该生物组织的一个检测端口，用于接收已经在所监视的组织中从激发端口迁移到该检测端口的辐射。该检测端口具有大于激发端口的输入区的一个检测区。连接到检测端口的是一条检测光导，用于将来自检测端口的辐射传送到一个光的检测器。该耦合系统还包括光的匹配流体，包含在柔性透光袋中并被局部围绕被监视的组织和该激发及检测端口放置。本专利技术的这一方面的优选的实施例包括一个或多个下列的特征。光的耦合系统可以包括多个可以定位在生物组织的激发(输入)端口，用于将光源的辐射引入到所监视的生物组织中，以及多条光导，每一条都确定用于将来自光源的辐射传送到对应的激发端口。该光的耦合系统还可以包括多个定位在该生物组织的检测端口，并用于接收已经在该被监视的生物组织中迁移的辐射，并且有多条检测光导，每一条都连接到对应的检测端口，用于将来自检测端口的辐射传送到至少一个光的检测器。光的匹配流体可以部分地放置在这些端口和被监视的生物组织之间。光的匹配流体可以具有已知的散射或吸收特性。光的耦合系统可以进一步包括用于改变光的匹配流体的散射和吸收特性的装置和通过对于该光的匹配流体的散射或吸收特性的可控制的改变而对于该耦合系统进行校准的装置。根据本专利技术的另一个重要的方法，是根据本专利技术的一个用于生物组织的体内检测的光的耦合器。该光的耦合器包括可在生物组织之上或与之靠近定位的一个选定输入区的一个光的输入端口，一条第一光导与光的输入端口光耦合并用于将一个可见光或红外波长的光从光源发送到光导输入端口，其中该光的输入端口被构成来用于将光的辐射引入到被测组织；和一个可定位在该组织之上或与之靠近的一个所选的检测区的一个检测端口。该检测端口被构成来用于接收在被测生物组织中已经从输入端口迁移到检测端口的辐射。与该检测端口光学耦合的是一条检测光导，用于将来自检测端口的辐射从该检测端口发送到一个光的检测器。该光的耦合器还包括至少是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：布莱顿·詹斯，
申请(专利权)人：无创伤诊断技术公司，
类型：发明
国别省市：