[发明专利]诊断仪器和方法

说明书

一种诊断仪器，包括单色光源、用于将来自单色光源的光传输到测试部位的传输设备、用于传输来自测试部位的散射光的采集设备和用于接收来自所述采集设备的散射光的光谱分析仪，所述光谱分析仪包括衍射光栅，所述衍射光栅设有第一光栅元件和第二光栅元件，所述第一光栅元件在第一光谱范围将光衍射，所述第二光栅元件在第二光谱范围将光衍射；所述光谱分析仪进一步包括感光设备，所述第一光栅元件被布置在将光衍射到所述感光设备的第一区域上，所述第二光栅元件被布置在将光衍射到所述感光设备的第二区域上。

技术领域

本发明涉及将拉曼光谱学用于实时体内组织测量的一种诊断仪器和方法，特别地但非排他性地用在内窥镜中。

背景技术

拉曼光谱学是一种使用非弹性的或拉曼散射的单色光技术。常规上，单色光源是一种可见或者近红外(“NIR”)范围内的激光器。散射光子的能量响应于与振动模式的相互作用或者照射的材料中的激发而上移或下移，从而改变散射光子的波长。因此，来自散射光的光谱可以提供关于散射材料的信息。

已知的是，使用NIR拉曼光谱学作为用于表征和诊断若干器官中的癌前细胞和癌细胞的潜在技术。由于该技术可以是无创或者微创的，不需要活检或者其他组织的移除，因此该技术是可取的。已知的是使用两个波长范围内的NIR拉曼光谱学。第一个是所谓的指纹(“FP”)范围，具有800-1800cm^-1的波数，在该光谱区包含大量的可以用于组织表征和诊断的高度特异性双分子信息，例如来自蛋白质、DNA和脂类含量的信息。该波长范围的缺点是，当与常用的785nm激光源一起使用时，被照射的组织自发荧光，生成强背景信号。此外，在探测器使用光纤链路的情况下，拉曼信号从光纤中的熔融石英散射。特别地，在使用电荷耦合器件(“CCD”)测量散射光谱的情况下，自发荧光信号可能使CCD饱和并且干扰该波长区域中的相对较弱的拉曼信号的检测。

同样已知的是，在2800-3700cm^-1波数范围内以相对较高波数范围(“HW”)测量拉曼散射。由于强拉曼信号生成于蛋白质和脂类中的CH₂和CH₃部分伸缩振动以及水的OH伸缩振动，因此，该波数范围是可取的，是有利于表征生物组织的。来自组织自发荧光的背景信号以及来自光纤中的熔融石英的拉曼散射在该范围内也是较少的。

对于实际生物医学和诊断应用而言，为了识别可能的疾病或病理，希望可以将拉曼光谱学应用到体内组织，并且尽可能快地生成具有最大的信息量的有用光谱。

发明内容

本发明第一方面提供了一种诊断仪器，包括单色光源、用于将来自单色光源的光传输到仪器探头的传输设备、用于传输来自测试部位的散射光的采集设备和用于接收来自所述采集设备的散射光的光谱分析仪，所述光谱分析仪包括衍射光栅，所述衍射光栅设有第一光栅元件和第二光栅元件，所述第一光栅元件在第一光谱范围将光衍射，所述第二光栅元件在第二光谱范围将光衍射；所述光谱分析仪进一步包括感光设备，所述第一光栅元件被布置在将光衍射到所述感光设备的第一区域上，所述第二光栅元件被布置在将光衍射到所述感光设备的第二区域上。

所述传输设备包括传输光纤。

所述采集设备包括采集光纤。

所述采集设备包括采集滤波器，所述采集滤波器用于除去来自所述单色光源的光。

所述采集设备包括若干个采集光纤。

所述采集光纤的端部临近所述光谱分析仪，所述采集光纤的端部配置成弯曲的结构以便校正图像偏差。

所述诊断仪器还包括安装在仪器探头上的用于将来自传输光纤的光投射到测试部位的球透镜。

每个光栅元件均包括一个透射光栅或反射光栅。

所述第一光谱范围为800cm^-1到1800cm^-1。