[发明专利]一种皮肤表面反射光谱测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种皮肤表面反射光谱测量装置，其特征在于，包括三维载物台(7)，三维载物台(7)上设置有待检测样品，三维载物台(7)的一侧设置有白光光源(3)，三维载物台(7)的上方设置有一体式反射光纤探头(4)，一体式反射光纤探头(4)的一侧设置有CCD相机(6)，CCD相机(6)与计算机(1)连接，CCD相机(6)采集样本图像信息，并传输给计算机(1)进行显示，一体式反射光纤探头(4)经光谱仪(2)与计算机(1)连接，光谱仪(2)用于接收反射光纤传回的信号，并将光谱信息传输给计算机(1)。

2.根据权利要求1所述的皮肤表面反射光谱测量装置，其特征在于，一体式反射光线探头(4)包括内芯和外芯，内芯为用于发射白光探测信号的入射光纤，外芯包括均匀分布的6根反射探测光纤，用于采集待检测样品表面的反射光谱信号。

3.根据权利要求1所述的皮肤表面反射光谱测量装置，其特征在于，一体式反射光纤探头(4)设置在夹持架(5)上，能够对任意表面进行反射光谱测量。

4.一种皮肤表面反射光谱测量方法，其特征在于，采用权利要求1所述的测量装置，具体为：

S1、当进行实验测量时，将待测皮肤试样放置在三维载物台上；

S2、利用一体式反射光线探头测量待测皮肤试样表面的反射光谱信号将反射光谱信号传输至光谱仪中进行处理；

S3、光谱仪将处理后的光谱信息传递给计算机，CCD相机将采集的图像信息传输给计算机，无创测量皮肤表面特定位置的反射光谱分布，根据测得的皮肤表面反射光谱数据，利用建立的半经验公式反算测量得到皮肤各处的组织信息以及皮下血管的血液状态信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S1中，对三维载物台进行上下左右移动，调整待测皮肤试样的观测位置。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S2中，用夹持架将一体式反射光线探头固定在待测皮肤试样的上方，控制白光光源产生入射光线照射在待测皮肤试样的表面，通过一体式反射光线探头的反射光纤接收反射光线。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S3中，实验对象皮肤结构信息包括表皮层黑色素的体积分数、表皮层的厚度、血管的体积分数、氧合血红蛋白的含量以及血液状态信息。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，反射光强值和皮肤光学性质的半经验关联式如下：

R＝R^*[R_(n₁,w_tr,1)-R_(n₁,w_tr,2)]+R_(n₁,w_tr,2)

其中，R为反射光强，下角标1，2分别代表皮肤表皮层和真皮层，R^*为约化反射光强，R_(n,w_tr)为半无限大均质层的反射光强，n为折射率，Y为修饰光学厚度，α为半经验参数，w_tr为传输单散射率。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，对皮肤生理参数取不同的值计算出理论反射光强系列值R_e，将R_e和实验测量的反射光强值R_m进行比较，使得优化函数δ最小值的四参数即为测量皮肤的生理学参数，具体为：

其中，f_mel为皮肤生理参数表皮层黑色素的体积分数，f_blood为真皮层血液的体积分数，SO₂为氧合血红蛋白占总血红蛋白的体积分数，L为表皮层厚度，K为测量的反射光谱样点数，λ_j为第j个测量样点的波长值。

10.一种皮肤表面反射光谱测量方法，其特征在于，采用权利要求4所述的测量方法，手持一体式反射光线探头对准待测量的皮肤部位，入射光线照射在皮肤上，反射光纤接收皮肤反射光线，并传输至光谱仪中进行处理；还原皮肤组织信息，移动光纤探头位置得到皮肤各处的组织信息，完成皮肤表面反射光谱测量。