[发明专利]基于多光谱荧光寿命检测皮肤癌病变程度的系统

权利要求书

1.一种基于多光谱荧光寿命检测皮肤癌病变程度的系统。其特征是：它由光源(1)、滤光片组(2)、人体皮肤(3)、准直器(4)、滤光片(5)、单光子探测器(6)、计数器(7)、光功率计(8)、整形电路(9)、信号处理器(10)、TCSPC系统(11)、PC端(12)组成。所述系统中光源(1)是由不同波长的激光二极管(Laser Diode，LD)组成，作为人体皮肤激发光的同时，它也会同时发出一个同步脉冲信号使得TCSPC系统(11)开始计数，并且光源的初始强度会被信号处理器(10)记录，经过滤光片组(2)可以得到特定波长范围内的光谱，光源照射在人体皮肤(3)上，激发皮肤的自体荧光，经过准直器(4)变成平行光束，滤光片(5)把激发光源的光过滤掉，荧光进入单光子探测器(6)，单光子探测器将荧光信号转变成电信号输出，电信号分为两路：一路输入光功率计算系统，另一路输入整形电路(9)。光功率计算系统中有一个计数器(7)可用来存储单光子探测器探测到的光子数，同时光功率计(8)会测得此时的功率，即光强也可测得。随着计数次数的不断累积，光功率计算系统会得到皮肤荧光的光强随时间变化的曲线图。单光子探测器在一个周期内探测到一个光子后，经过整形电路(8)，把信号变成晶体管-晶体管逻辑(TTL)电平信号，然后这个信号是TCSPC系统结束计数的信号脉冲。重复多次，就会得到相应的荧光寿命时间的光子分布图。最后的数据通过有线或无线传输的方式传送到PC端(12)显示。

2.根据权利要求1所述的基于多光谱荧光寿命检测皮肤癌病变程度的系统，其特征是：光源(1)是由N个不同波长的激光二极管呈圆形排列，构成一个光盘的形状组成，通过手动切换光源盘上的激光二极管(LD)或激光器可实现不同波长的转换，然后电机控制其固定在某个滤光片处，利用滤光片组(2)可得到特定波长范围内的光谱。

3.根据权利要求1所述的基于多光谱荧光寿命检测皮肤癌病变程度的系统，其特征是：激发光激发人体皮肤(3)的自体荧光，经过准直器(4)变成平行光束，滤光片(5)将剩余的激发光滤掉。单光子探测器(6)把光信号转化成可测的电信号，单光子探测器可以是光电探测器或单光子雪崩二极管。

4.根据权利要求1所述的人体皮肤(3)的自体荧光，其特征是：皮肤内的荧光团在受到一定能量的激光激发后，光子会吸收能量从基态跃迁至不稳定状态，在其返回至稳定基态的过程中会辐射出荧光光子。所以荧光寿命反映了荧光物质在激发态停留的平均时间。

5.根据权利要求1所述的光功率计算系统，其特征是：每个周期探测到一个光子后，光功率计算系统中的计数器(7)加一，同时光功率计(8)会测得此时的光功率，即光强也可测得，探测到第一个光子的时间为t₁，光源的初始光强会由信号处理器(10)测得。重复多次后，会得到皮肤荧光的光强随时间变化的曲线图。

6.根据权利要求1所述的基于多光谱荧光寿命检测皮肤癌病变程度的系统，其特征是：单光子探测器(6)探测到一个光子后，会把它转化成可测的电信号，再经过整形电路(8)变成晶体管-晶体管逻辑(TTL)电平信号，该信号会作为TCSPC系统(9)结束计数的脉冲信号。记录大量的信号周期之后，以光子数和时间作图，再经过平滑处理后得到样本的荧光衰减曲线。

7.根据权利要求1所述的基于多光谱荧光寿命检测皮肤癌病变程度的系统，其特征是：TCSPC系统(9)主要由时间幅度转换电路(TAC)、模拟数字转换电路(ADC)、存储器、加法器组成。TTL电平信号输入TCSPC系统后，时间幅度转换器TAC将探测器探测到一个光子的时间到下一个激光脉冲的时间间隔转换成电压。A/D转换器ADC将TAC输出电压转换成数字作为存储器的地址。