用于皮肤自发荧光的反射探测式测量设备制造技术

本发明专利技术提供一种用于皮肤荧光的反射探测式测量设备，该反射探测式测量设备被构造为对参考样本和测量目标执行光辐照和光探测。

A reflex probing type measuring device for autofluorescence of the skin

The present invention provides a reflective probing type measuring device for skin fluorescence, which is configured to perform light irradiation and light detection of reference samples and measurement targets.

【技术实现步骤摘要】
用于皮肤自发荧光的反射探测式测量设备
本专利技术涉及一种用于通过从皮肤中累积的晚期糖基化终产物(AGE)测量皮肤的自发荧光来诊断各种疾病(比如，糖尿病)的皮肤自发荧光测量设备 。
技术介绍
最近，用于疾病的诊断和治疗的目的的使用光的各种设备正被开发。特别是，用于使用通过从光源辐照的激发光而从皮肤发射出的皮肤自发荧光来诊断疾病的各种设备正被开发和使用。自发荧光是在激发光被吸收到皮肤中之后从皮肤的光发射。因为具有皮肤内部的生物计量数据，所以自发荧光用作疾病的生物标记，并且使得能够通过非侵入性方法来检查所有身体器官的生理状态的损伤。例如，晚期糖基化终产物(AGE)经由作为Maillard反应的结果的人体中的蛋白质的糖氧化而形成，蛋白质的糖氧化损害许多蛋白质的机能。通常，暴露于心脏危险因素(匕匕如，吸烟、含有食物的高级脂肪酸的摄入、血胆脂醇过多、以及由于急性病(比如，败血症)而导致的氧化应激)下导致AGE的产生。如此生成的AGE在身体中缓慢地分解并且长期累积。AGE生成的增加与慢性病(比如，动脉粥样硬化)的进展相关联。随着老化过程，AGE趋向于在人的整个一生中在身体中累积。在高血糖持续期间，非酶蛋白质糖基化和糖氧化的持续反应发生，因此形成AGE(即，不可逆的糖原和蛋白质的复合物)。AGE的累积在患有糖尿病、肾衰竭和心血管疾病的患者中快速地发展。AGE在包括皮肤的各种组织中累积。AGE具有通过UV范围(峰值在大约370nm附近)的激发光辐照而辐照出蓝色光谱范围(峰值在大约440nm附近)的自发荧光(AF)的特性。AGE可用作关于一系列疾病的生物标记，并且使得能够通过使用非侵入性方法测量皮肤的自发荧光来评估整个身体器官的生理损伤。也就是说，AGE可预测年龄相关疾病中的长期并发症。具体地讲，皮肤自发荧光的数量在患有糖尿病和肾衰竭的患者中增加，并且与血管并发症和冠心病(CHD)的进展相关。可用对于在与AGE累积和糖尿病相关联的环境下对长期血管并发症的危险评估有用的非侵入性方法、非侵入性临床工具，通过皮肤自发荧光来测量AGE累积。美国专利申请公开N0.2004-186363 (以下，称为参考文献I)公开了作为被提议用于使用皮肤自发荧光测量进行AGE评估的方法和设备的、通过测量患者的前臂附近的皮肤荧光来评估AGE的技术。在参考文献I中，激发光源是发射大约300nm至大约420nm的UV波长范围内的光的背光荧光管。光的采集和记录由光纤光谱仪执行。为了增大测量面积，光纤的端面被设置为与设备的透明窗口相距某一距离(d为大约5mm至大约9mm)。为了减小从皮肤和窗口反射的光的影响，将光纤设置为与窗口的表面成大约45度倾斜。具体地讲，在参考文献I中，用于采集光的光纤的端面被设置为尽可能地远离目标靶点。在这种情况下，将被测量的目标靶点的面积约为0.4cm2。 然而，在以上方法中存在限制，即，随着测量距离(d)增大以增大目标靶点的测量面积，被采集的荧光信号相当大地减小。因此，在根据相关技术的参考文献I中，由于可被测量的皮肤面积的大小的限制，数据探测的可靠性可能降低。特别是，这样的精度限制相当程度地表现在作为皮肤的异质靶点的部分(比如痣、血管和伤口)中。同时，美国专利申请公开N0.2008-103373 (以下，称为参考文献2)公开了用于测量AGE以执行糖尿病患者的筛选测试的设备。类似于参考文献1，参考文献2中公开的设备包括对前臂皮肤执行荧光测量的光纤光谱仪。然而，与参考文献I不同，光纤探头以包括多个分支的束的形式提供。在参考文献2的设备中，从发光二极管发射的UV光和蓝色光通过光纤探头辐照在对象的前臂上，并且从前臂发射的皮肤荧光和漫反射光通过这些探头被采集。采集的光在光谱仪中被进行波长分散，然后被线阵探测器探测。光纤探头的两个分支(照射光纤；通道I和通道2)用于将光辐照在目标靶点上，并且第三分支(采集光纤)将光从目标传递到多通道光谱仪。在其光纤探头的分支束被组合的组织接口的端面变为与将被辐照的皮肤接触。来自白色光LED的光从光纤探头的一个分支发射以用于反射光光谱测量，并且来自发射紫外光到蓝色光光谱范围的光的LED之中的合适LED的光经由开关设备从光纤探头的另一个分支发射。各种波长可被选择以选择最佳的荧光激发条件。反射光光谱测量用于探测由于黑色素和血红蛋白而产生的自发荧光并且补偿测量结果。各个光纤按某一顺序设置在光纤束中。来自光纤束的三个分支的光纤按b=0.5mm的间隔顺序地设置成镶嵌图案。在参考文献2中，因为光通过光纤探头辐照在对象的前臂上，所以光纤探头被作为光学透射介质包括。然而，光纤探头对于根据光纤的小直径和低数值孔径而发生的传递损失具有限制。另外，因为参考文献I和2中公开的两种设备都将光纤包括在接收光的光接收单元中，所以对于光接收单元的光纤探头存在固有限制。因为参考文献I和2被构造为使用光纤光谱仪和线阵探测器，所以因为AGE的自发荧光信号波长在被线阵探测器占据的探测区域中变得相对小，所以存在限制。因此，被探测的荧光信号分散，并且将被线阵探测器探测的波长的光强度变得相对小。此外，由于光纤探头和光纤光谱仪，难以最小化设施。另一方面，因为参考文献I和2中公开的诊断设备不可能诊断比如糖尿病伴有的糖尿病足的疾病，所以这些诊断设备具有限制。糖尿病足是根据糖尿病的进展而引发糖尿病足溃疡和小腿截肢的一种严重并发症。据报道，糖尿病足发生在大约15%的所有糖尿病患者中，并且大约40%至大约60%的所有小腿截肢患者是糖尿病患者。糖尿病足溃瘍是大约80%或更多的所有小腿截肢患者的原因。当大约90%或更多的具有糖尿病足的患者在早期被适当地治疗时，他们可被治愈，而不被截肢。自发荧光测量测试可用于糖尿病足的早期诊断。在糖尿病足的早期阶段，糖尿病足通常在它发展到另一个足中之前发生在一个足中。因此，可通过对对称足部分的皮肤的荧光程度进行比较和评估来执行使用荧光测试对于糖尿病足的早期诊断。因此，为了早期诊断比如典型的糖尿病伴有的糖尿病足的疾病，需要开发一种使得能够在将被测量的身体部分上进行选择性诊断的设备。具体地讲，为了实现选择性诊断设备，首先必须准备设备的小型化和移动性。因此，需要设备中的光辐照和荧光探测的效率。同时，尽管对身体部分执行这样的选择性诊断，但是从皮肤产生的荧光的强度受皮肤内部发生的光散射和吸收以及皮肤中包括的荧光物质的影响。因此，非常重要的是，改进光辐照和荧光探测的效率，并且降低由于皮肤内部的光散射和吸收而导致的测量误差，以便通过更清楚地区别有疾病的人和没有疾病的人来对选择性的诊断部分实现精确的诊断。本背景部分中公开的以上信息仅仅是增强本专利技术的背景的理解，因此它可能包含不形成在本国家对于本领域的普通技术人员是已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于皮肤荧光的反射探测式测量设备，该反射探测式测量设备可在测量皮肤荧光时简单地校正由于皮肤中产生的光散射和吸收以及辐照光从皮肤表面反射的光而导致的皮肤荧光的测量误差。本专利技术还提供一种用于皮肤荧光的反射探测式测量设备，该反射探测式测量设备可通过从经过校正的皮肤荧光值精确地评估诊断因素(比如，AGE)来提高疾病的诊断可能性。本专利技术还提供一种用于皮肤荧光的反射探测式测量设备，该反射探本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于皮肤荧光的反射探测式测量设备，所述反射探测式测量设备被构造为对参考样本和测量目标执行光辐照和光探测，所述设备包括：第一光源，所述第一光源辐照激发光；第二光源，所述第二光源辐照与来自第一光源的光的波长不同的波长的光；第一光学探测器和第二光学探测器，所述第一光学探测器和第二光学探测器被设置为对于荧光信号和反射光信号探测两个不同的波长；光源开关控制器，所述光源开关控制器用于控制第一光源和第二光源的开启/关断；和运算器，所述运算器根据第一光学探测器和第二光学探测器探测的荧光信号和反射光信号计算经过校正的皮肤荧光信号，其中，所述第二光源辐照与通过来自第一光源的激发光而被激发并且被发射的皮肤荧光相同波长范围的光。

【技术特征摘要】
2012.07.09 KR 10-2012-0074250;2013.01.29 KR 10-201.一种用于皮肤荧光的反射探测式测量设备，所述反射探测式测量设备被构造为对参考样本和测量目标执行光辐照和光探测，所述设备包括: 第一光源，所述第一光源福照激发光； 第二光源，所述第二光源辐照与来自第一光源的光的波长不同的波长的光； 第一光学探测器和第二光学探测器，所述第一光学探测器和第二光学探测器被设置为对于突光信号和反射光信号探测两个不同的波长； 光源开关控制器，所述光源开关控制器用于控制第一光源和第二光源的开启/关断；和 运算器，所述运算器根据第一光学探测器和第二光学探测器探测的荧光信号和反射光信号计算经过校正的皮肤荧光信号， 其中，所述第二光源辐照与通过来自第一光源的激发光而被激发并且被发射的皮肤荧光相同波长范围的光。2.根据权利要求1所述的反射探测式测量设备，还包括: 光学棱镜，所述光学棱镜被构造为将从光源辐照的激发光发送到测量目标，并将荧光信号发送到光学探 测器， 其中，所述光学棱镜具有与测量目标连接的下表面以及光源和光学探测器被设置在其上的两个或更多个上表面。3.根据权利要求2所述的反射探测式测量设备，还包括设置在光学棱镜的下表面下方并且接触测量目标的光学连接器。4.根据权利要求3所述的反射探测式测量设备，其中，所述光学连接器包括在光学棱镜与测量目标之间的由液态材料或弹性材料形成的连接层。5.根据权利要求2所述的反射探测式测量设备，其中，所述光学棱镜包括两个倾斜表面和与测量目标相邻的下表面，并且是具有三角形截面的三角形棱镜。6.根据权利要求5所述的反射探测式测量设备，其中，所述第一光源和第二光源被设置在光学棱镜的一个上倾斜表面上方，并且所述第一光学探测器和第二光学探测器被设置在光学棱镜的另一个上倾斜表面上方。7.根据权利要求2所述的反射探测式测量设备，其中，所述光学棱镜包括两个上倾斜表面、与所述两个上倾斜表面连接的上表面、以及与测量目标连接的下表面，并且是具有梯形截面的梯形棱镜。8.根据权利要求7所述的反射探测式测量设备，其中，所述第一光源和第二光源被设置在光学棱镜的一个上倾斜表面上方，并且所述第一光学探测器和第二光学探测器被设置在光学棱镜的另一个上倾斜表面上方。9.根据权利要求7所述的反射探测式测量设备，其中，所述第一光源和第二光源分别被设置在光学棱镜的一个上倾斜表面和另一个上倾斜表面上方，并且所述第一光学探测器和第二光学探测器被设置在光学棱镜的上表面上方。10.根据权利要求7所述的反射探测式测量设备，其中，所述第一光学探测器和第二光学探测器分别被设置在光学棱镜的一个上倾斜表面和另一个上倾斜表面上方，并且所述第一光源和第二光源被设置在光学棱镜的上表面上方。11.根据权利要求2所述的反射探测式测量设备，其中，所述光学棱镜包括四个上倾斜表面、与所述四个上倾斜表面连接的上表面、以及与测量目标相邻的下表面，并且是具有梯形截面的四角锥的截头椎体。12.根据权利要求11所述的反射探测式测量设备，其中，所述第一光源和第二光源分别被设置在光学棱镜的两个上倾斜表面上方，并且所述第一光学探测器和第二光学探测器分别被设置在光学棱镜的其他上倾斜表面上方。13.根据权利要求12所述的反射探测式测量设备，其中，所述第一光源和第二光源被设置在彼此相对的两个上倾斜表面上方，并且所述第一光学探测器和第二光学探测器被设置在彼此相对的其他上倾斜表面上方。14.根据权利要求2所述的反射探测式测量设备，还包括分别设置在光学棱镜与光源之间以及光学棱镜与光学探测器之间的偏振器和交叉偏振器。15.根据权利要求1所述的反射探测式测量设备，还包括具有四个侧面和一个底面的角锥形支架， 其中，所述第一光源、第二光源、第一光学探测器和第二光学探测器分别被设置在所述四个侧面之一中。16.根据权利要求15所述的反射探测式测量设备，其中，所述角锥形支架在所述四个侧面中分别具有通孔，并且所述通孔被构造为与所述角锥形支架的底面中形成的开口连通，以允许第一光源和第二光源以及第一光学探测器和第二光学探测器分别通过所述通孔执行光学辐照和光学探测。17.根据权利要求15所述的反射探测式测量设备，其中，所述第一光源和第二光源分别被安装在所述角锥形支架 的彼此相对的两个侧面中，并且所述第一光学探测器和第二光学探测器分别被安装在所述角锥形支架的彼此相对的其他两个侧面中。18.根据权利要求16所述的反射探测式测量设备，其中，所述角锥形支架包括覆盖所述四个侧面中的通孔的四个侧板，并且所述第一光源、第二光源、第一光学探测器和第二光学探测器分别在所述侧板上被设置为面对所述通孔。19.根据权利要求16所述的反射探测式测量设备，还包括分别在所述通孔中、第一光源和第二光源内侧的偏振器和在所述通孔中、第一光源和第二光源内侧的交叉偏振器。20.根据权利要求19所述的反射探测式测量设备，还包括在所述通孔中、所述光学探测器和交叉偏振器内侧的滤光器。21.根据权利要求16所述的反射探测式测量设备，还包括设置在角锥形支架的底面下面的底板，所述底板具有在其中心的开口和固定在所述底板的所述开口中的窗口。22.根据权利要求21所述的反射探测式测量设备，还包括在所述窗口下面被设置为可与测量目标接触的光学连接器。23.根据权利要求22所述的反射探测式测量设备，其中，所述光学连接器包括由液态材料或弹性材料形成的连接层。24.根据权利要求1至23中的任何一个所述的反射探测式测量设备，其中，所述光源开关控制器控制第一光源和第二光源，以使得第一光源和第二光源的开启状态在时间上彼此分开。25.根据权利要求24所述的反射探测式测量设备，其中，所述开关控制器被构造为在连续地重复顺序地开启和关断第一光源和第二光源的过程的同时探测来自第一光源的荧光信号和反射光信号以及来自第二光源的反射光信号。26.根据权利要求1至23中的任何一个所述的反射探测式测量设备，其中，所述测量目标和参考样本被选择性地安置在第一光源和第二光源的光路上。27.根据权利要求1至23中的任何一个所述的反射探测式测量设备，其中，所述第一光源辐照波长为370±20nm的光。28.根据权利要求1至23中的任何一个所述的反射探测式测量设备，其中，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜旭，G·V·帕帕岩，
申请(专利权)人：韩国电气研究院，
类型：发明
国别省市：