【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学检测，更具体地，涉及适用于生物组织摆镜扫描式在位检测的拉曼探测头装置。
技术介绍
1、相较于红外光谱技术，拉曼光谱适用于含水的生物组织检测，通过拉曼散射空间扫描和光谱解构，不仅能够了解生物结构特征信息，而且解析生物组织不同构成物质的空间结构高分辨图像。拉曼光谱在蛋白质二级结构的研究、dna和致癌物分子间的作用、视紫红质在光循环中的结构变化、动脉硬化操作中的钙化沉积和红细胞膜等研究中的应用均有文献报道。对于拉曼光谱在生物活体和单细胞的应用技术开拓和基础研究，近几年备受国内外研究机构和学者的关注。但拉曼光谱技术在临床手术与医疗过程的在位检测方面，不论从检测应用的设计方案和检测技术方法，还是光谱扫描图像可靠性、安全性和稳定性方面，都存在着一些难于解决的问题。首先，为了获得准确且高强度信号（非增强情况下，拉曼信号强度比荧光信号低5个数量级），必须采用激光激发。激光作为高能量密度的光，在不适当的情况下，由于热效应或光化学反应，极易对生物组织产生损伤。其次，生物组织构成的复杂性带来了荧光等因素的干扰，例如某些蛋白分子可能在激光作用下发射荧光，这种荧光发射会干扰拉曼信号的检测。由于上述诱导光化学作用与荧光，以及热积累等这些现实问题，现在拉曼光谱技术在活体检测方面，大多处于离体检测分析阶段。
2、拉曼光谱检测技术在理论上是可以移植到临床过程中，辅助医师获得更直观的受创组织或病变组织的病理信息。由于常规的拉曼检测技术获得的拉曼信号极弱，在生物组织检测上，采用了增强技术，包括针尖共振增强，在生物组织表面喷金属颗粒增强受
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供适用于生物组织摆镜扫描式在位检测的拉曼探测头装置的新技术方案，解决了活性组织表面不平整造成的成像不稳定，定位控制难度高的技术问题。
2、本专利技术的技术方案：
3、适用于生物组织摆镜扫描式在位检测的拉曼探测头装置，该装置包括：激光器、双色高反镜、第一反射镜、摇摆反射镜、物镜、窗口镜片、微纳颗粒层和光纤拉曼光谱仪；所述微纳颗粒层制作在所述窗口镜片与组织接触面上；所述激光器发出激光束，经过所述双色高反镜和第一反射镜后反射至所述摇摆反射镜，所述摇摆反射镜调节激光束方向角，由所述物镜汇聚并且所述激光束的光轴过所述物镜的中心，在所述微纳颗粒层与生物组织的界面聚焦扫描，所述聚焦激光诱导的拉曼信号所述微纳颗粒层的作用下被增强，位于所述微纳颗粒层与生物组织界面产生的逆向的拉曼散射信号，逆激光入射方向在所述方向角的范围内由所述物镜收集，经过所述摆反射镜和第一反射镜以平行光束的形式透射过所述双色高反镜，耦合到光纤拉曼光谱仪中。
4、优选的，所述双色高反镜的透射波长为635.5~780nm；反射波长为632.5nm。
5、优选的，所述微纳颗粒层的材料为金或银；颗粒尺寸在10~200nm，颗粒覆盖面占比低于20%，光的透射比不低于50%。
6、优选的，所述窗口镜片材料为双面高抛光的透明无荧光融石英，光透射比高于93%。
7、优选的，所述微纳颗粒层利用光刻工艺和热处理技术制备在所述窗口镜片上。
8、优选的，还包括正交双轴摇摆反射镜台，所述双轴中第一转轴平行与所述摇摆反射镜的镜面并过镜面中心，第二转轴垂直于所述第一转轴，所述第二转轴轴心偏离所述摇摆反射镜的镜面中心。
9、优选的，所述正交双轴摇摆反射镜台包括：l型固定台、弹簧、转动架、楔形平动块和电控杆；所述弹簧的一端固定在所述l型固定台的一边，另一端安装在所述转动架上；所述转动架的一端与所述l型固定台的另一边轴接，另一端上安装摇摆反射镜；所述电控杆推动所述楔形平动块沿所述l型固定台的一边平移，使所述转动架带动所述摆扫反射镜以轴为中心转动。
10、优选的，所述摇摆反射镜转角范围在-5~5o，焦面的扫描面积大于2mm2*2mm2范围。
11、优选的，还包括：透镜组；所述逆向的拉曼散射信号，逆激光入射方向经过所述物镜，以近平行光束的形式透过所述双色高反镜，由所述透镜组收集耦合到光纤拉曼光谱仪中。
12、优选的，所述物镜和透镜组在620~780nm光谱范围做增透膜处理。
13、有益效果：本专利技术采用背照式的设计与金属微纳颗粒增强拉曼模式提高了扫描成像的面分辨率；适用在位的活体组织，检测病变或坏死的组织；利用采集窗口镜面接触生物组织表面形成平整面，提高了生物组织表面的平整度；窗口可定期更换；将均匀分布的金属颗粒固定在探测窗口面上，在不损伤生物组织的前提下，获得高信噪比的拉曼信号，即在生物组织表面实现拉曼信号增强模式，同时避免了毒性的污染；扫描成像时，激光束轴与摇摆反射镜转轴在镜面上不相交，补偿由摇摆反射镜转动引起的光束偏离物镜面中心的漂移，减少像差的影响；摇摆反射镜转角范围在-5~5o，焦面的扫描面积大于2mm2*2mm2范围，满足生物组织结构尺寸要求。前置部件包括接触窗口、物镜等均固定不动，有摇摆反射镜来实现激光在焦平面上的扫描，大幅度减少了直线移动部件，整个系统几乎在固定基台不动的情况下，实现扫描成像，提高了信号的稳定性。
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1.适用于生物组织摆镜扫描式在位检测的拉曼探测头装置，其特征在于，该装置包括：激光器、双色高反镜、第一反射镜、摇摆反射镜、物镜、窗口镜片、微纳颗粒层和光纤拉曼光谱仪；所述微纳颗粒层制作在所述窗口镜片与组织接触面上；所述激光器发出激光束，经过所述双色高反镜和第一反射镜后反射至所述摇摆反射镜，所述摇摆反射镜调节激光束方向角，由所述物镜汇聚并且所述激光束的光轴过所述物镜的中心，在所述微纳颗粒层与生物组织的界面聚焦扫描，所述聚焦激光诱导的拉曼信号所述微纳颗粒层的作用下被增强，位于所述微纳颗粒层与生物组织界面产生的逆向的拉曼散射信号，逆激光入射方向在所述方向角的范围内由所述物镜收集，经过所述摇摆反射镜和第一反射镜以平行光束的形式透射过所述双色高反镜，耦合到光纤拉曼光谱仪中。
2.根据权利要求1所述的适用于生物组织摆镜扫描式在位检测的拉曼探测头装置，其特征在于，所述双色高反镜的透射波长为635.5~780nm；反射波长为632.5nm。
3.根据权利要求1所述的适用于生物组织摆镜扫描式在位检测的拉曼探测头装置，其特征在于，所述微纳颗粒层的材料为金或银；颗粒尺寸在10~
4.根据权利要求1所述的适用于生物组织摆镜扫描式在位检测的拉曼探测头装置，其特征在于，所述窗口镜片材料为双面高抛光的透明无荧光融石英，光透射比高于93%。
5.根据权利要求1所述的适用于生物组织摆镜扫描式在位检测的拉曼探测头装置，其特征在于，所述微纳颗粒层利用光刻工艺和热处理技术制备在所述窗口镜片上。
6.根据权利要求1所述的适用于生物组织摆镜扫描式在位检测的拉曼探测头装置，其特征在于，还包括正交双轴摇摆反射镜台，所述双轴中第一转轴平行与所述摇摆反射镜的镜面并过镜面中心，第二转轴垂直于所述第一转轴，所述第二转轴轴心偏离所述摇摆反射镜的镜面中心。
7.根据权利要求6所述的适用于生物组织摆镜扫描式在位检测的拉曼探测头装置，其特征在于，所述正交双轴摇摆反射镜台包括：L型固定台、弹簧、转动架、楔形平动块和电控杆；所述弹簧的一端固定在所述L型固定台的一边，另一端安装在所述转动架上；所述转动架的一端与所述L型固定台的另一边轴接，另一端上安装摇摆反射镜；所述电控杆推动所述楔形平动块沿所述L型固定台的一边平移，使所述转动架带动所述摆扫反射镜以轴为中心转动。
8.根据权利要求1所述的适用于生物组织摆镜扫描式在位检测的拉曼探测头装置，其特征在于，所述摇摆反射镜转角范围在-5~5o，焦面的扫描面积大于2mm2*2mm2范围。
9.根据权利要求1所述的适用于生物组织摆镜扫描式在位检测的拉曼探测头装置，其特征在于，还包括：透镜组；所述逆向的拉曼散射信号，逆激光入射方向经过所述物镜，以近平行光束的形式透过所述双色高反镜，由所述透镜组收集耦合到光纤拉曼光谱仪中。
10.根据权利要求9所述的适用于生物组织摆镜扫描式在位检测的拉曼探测头装置，其特征在于，所述物镜和透镜组在620~780nm光谱范围做增透膜处理。
...【技术特征摘要】
1.适用于生物组织摆镜扫描式在位检测的拉曼探测头装置，其特征在于，该装置包括：激光器、双色高反镜、第一反射镜、摇摆反射镜、物镜、窗口镜片、微纳颗粒层和光纤拉曼光谱仪；所述微纳颗粒层制作在所述窗口镜片与组织接触面上；所述激光器发出激光束，经过所述双色高反镜和第一反射镜后反射至所述摇摆反射镜，所述摇摆反射镜调节激光束方向角，由所述物镜汇聚并且所述激光束的光轴过所述物镜的中心，在所述微纳颗粒层与生物组织的界面聚焦扫描，所述聚焦激光诱导的拉曼信号所述微纳颗粒层的作用下被增强，位于所述微纳颗粒层与生物组织界面产生的逆向的拉曼散射信号，逆激光入射方向在所述方向角的范围内由所述物镜收集，经过所述摇摆反射镜和第一反射镜以平行光束的形式透射过所述双色高反镜，耦合到光纤拉曼光谱仪中。
2.根据权利要求1所述的适用于生物组织摆镜扫描式在位检测的拉曼探测头装置，其特征在于，所述双色高反镜的透射波长为635.5~780nm；反射波长为632.5nm。
3.根据权利要求1所述的适用于生物组织摆镜扫描式在位检测的拉曼探测头装置，其特征在于，所述微纳颗粒层的材料为金或银；颗粒尺寸在10~200nm，颗粒覆盖面占比低于20%，光的透射比不低于50%。
4.根据权利要求1所述的适用于生物组织摆镜扫描式在位检测的拉曼探测头装置，其特征在于，所述窗口镜片材料为双面高抛光的透明无荧光融石英，光透射比高于93%。
5.根据权利要求1所述的适用于生物组织摆镜扫描式在位检测的拉曼探测头装置，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：周立祥，张卓迅，高岩昊，周睿峰，罗静彦，张立功，罗劲松，
申请(专利权)人：吉林大学第一医院，
类型：发明
国别省市：
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