[发明专利]用于皮肤自发荧光的反射探测式测量设备

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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（比如，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No.2004-186363（以下，称为参考文献1）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1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1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1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No.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1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1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。