CN104793293A - 一种光纤调节固定装置及荧光收集装置与实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光纤调节固定装置及荧光收集装置与实现方法，所述光纤调节固定装置，可以调节荧光收集光纤的位置，进而采集最好的荧光信号；方便灵活、操作简单；上述荧光收集装置，采用的光纤的接口为SM905接口，可以根据不同的需求(波长、功率等)更换不同的激发光源；采用的荧光收集光纤为侧面出光光纤，可以有效减小垂直入射的激发光源的反射光的影响，提高荧光信号的信噪比。

Description

一种光纤调节固定装置及荧光收集装置与实现方法
技术领域
本发明涉及光学仪器制造及实施领域，尤其是一种光纤调节固定装置及荧光收集装置与实现方法。
背景技术
近年来，皮肤癌的发病率在许多国家呈上升趋势。虽然皮肤癌在黄种人中发病率并不高，但是在白种人中却有较高的发病率。在美国皮肤癌是最常见的癌症，每年大约有80万白种人发病，在所有癌症死亡人数中占1％。
目前肿瘤诊断的金标准是进行病理解剖及组织细胞学诊断。但是非量化的病理学诊断存在操作过程繁琐、受人为因素影响等弊端。而光谱检测具有非侵入性、快速无损检测等特点,可以实现活体组织的快速无损检测,因此,在生物光学领域受到广泛关注。近年来研究较多的应用于肿瘤诊断的光谱技术主要有荧光光谱技术、拉曼光谱技术、红外光谱技术和光声光谱技术等。
由于荧光光谱能够反映组织内部各种色基,通过分析其光谱形状和强度等参数的变化,可以预测组织病变。目前荧光光谱仪主要采用透射式和反射式荧光收集的方法。透射式荧光收集又可分为侧面收集和垂直收集荧光的方式。人体皮肤组织主要由表皮、真皮和皮下脂肪组成，入射到皮肤表面的光束，首先直接被皮肤角质层反射；而大部分入射光被皮肤表面折射后依次进入皮肤组织的表皮与真皮，并被皮肤组织散射和吸收，其中一部分光被多次散射后重新返回皮肤表面而进入空气；此外，皮肤内的荧光物质被特定波长的激发光激发后发出荧光，经多次散射后也能返回皮肤表面而进入空气中。而反射回来的激发光强度远大于荧光强度，所以目前皮肤癌荧光收集的方法主要采用垂直激发光，收集光纤与激发光纤平行的反射式的方法进行荧光收集，进而减少激发光的反射光进入荧光收集光纤，然后通过调整收集光纤与激发光纤的距离、光纤与病灶的距离等变量来提高收集荧光的信噪比。传统的反射式荧光收集方式，通常是固定激发光纤和收集光纤的距离，将激发光纤与收集光纤集合到一根光纤上，通过调整光纤与皮肤的距离来调整荧光信噪比。但是传统的反射式荧光收集的荧光往往还是会被激发光源的反射光所淹没，不能收集到较好的荧光信息。
因此，研究一种受激发光反射光影响小，且光纤位置可调，进而收集到较好的荧光信号的荧光收集装置，具有重要的实践价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种光纤调节固定装置。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供具有上述光纤调节固定装置的荧光收集装置。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供上述荧光收集装置的荧光收集功能的实现方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种光纤调节固定装置，包括底盘、大齿轮、主动小齿轮、第一从动小齿轮、第二从动小齿轮、第三从动小齿轮、主动轮齿轮条、第一齿轮条、第二齿轮条和第三齿轮条，所述大齿轮、主动小齿轮、第一从动小齿轮、第二从动小齿轮和第三从动小齿轮分别与底盘同侧固定，所述大齿轮分别与所述主动小齿轮、第一从动小齿轮、第二从动小齿轮和第三从动小齿轮以齿轮咬合方式固定，所述主动轮齿轮条与所述主动小齿轮以齿轮咬合方式固定，所述第一齿轮条与所述第一从动小齿轮以齿轮咬合方式固定，所述第二齿轮条与所述第二从动小齿轮以齿轮咬合方式固定，所述第三齿轮条与所述第三从动小齿轮以齿轮咬合方式固定。
优选的，上述光纤调节固定装置，所述底盘上设有四个凹槽，所述主动轮齿轮条、第一齿轮条、第二齿轮条和第三齿轮条对应设置于凹槽内，并沿凹槽方向与所述底盘滑动连接。
优选的，上述光纤调节固定装置，所述主动轮齿轮条、第一齿轮条、第二齿轮条和第三齿轮条均匀分布于所述大齿轮四周。
一种具有上述光纤调节固定装置的荧光收集装置，包括激光器、激发光传导光纤、SM905光纤耦合接口、权利要求1所述光纤调节固定装置、第一荧光收集光纤、第二荧光收集光纤、第三荧光收集光纤、第四荧光收集光纤和光纤耦合装置，所述光纤调节固定装置上设有SM905光纤耦合接口，所述激光器通过激发光传导光纤与所述SM905光纤耦合接口一端连接，所述第一荧光收集光纤、第二荧光收集光纤、第三荧光收集光纤和第四荧光收集光纤为侧面出光光纤，其中，所述第一荧光收集光纤固定在所述光纤调节固定装置的主动轮齿轮条上，所述第二荧光收集光纤固定在所述光纤调节固定装置的第一齿轮条上，所述第三荧光收集光纤固定在所述光纤调节固定装置的第二齿轮条上，所述第四荧光收集光纤固定在所述光纤调节固定装置的第三齿轮条上，所述光纤耦合装置分别与所述第一荧光收集光纤、第二荧光收集光纤、第三荧光收集光纤和第四荧光收集光纤线路连接。
上述荧光收集装置的荧光收集功能的实现方法，具体实现方法为：
(1)激光器产生激发光源后，该激发光源经激发光传导光纤传导后耦合进SM905接口，并照射在病灶部位；
(2)调整光纤调节固定装置，使其中心位置与病灶部位的中心对齐，且使得光纤与皮肤间的距离保持在1～3mm，具体调整方法为：当病灶部位受激发光源的激发后产生荧光强度高的部位的荧光以角度α2的角度进入第一荧光收集光纤、第二荧光收集光纤、第三荧光收集光纤和第四荧光收集光纤后，接着耦合进入光纤耦合装置，将接收到的荧光耦合进光谱仪，进行荧光光谱的检测，当α3＝30°时，通过调节主动小齿轮，使其带动大齿轮转动并带动主动轮齿轮条运动，大齿轮转动过程又带动第一从动小齿轮、第二从动小齿轮和第三从动小齿轮运动，进而带动第一齿轮条、第二齿轮条和第三齿轮条运动，从而使固定其上的第一荧光收集光纤、第二荧光收集光纤、第三荧光收集光纤和第四荧光收集光纤做出相应位置调整，最终使得荧光强度高的部位的荧光，以角度α2＝60的角度被第一荧光收集光纤、第二荧光收集光纤、第三荧光收集光纤和第四荧光收集光纤收集，使得尽可能多的荧光能够以平行光或是大于临界角的角度在光纤内传播，提高荧光的信噪比，其中，α2是发出荧光与病灶平面的夹角，α3是侧面出光光纤的切面角度。
本发明的有益效果是：
上述光纤调节固定装置，可以调节荧光收集光纤的位置，进而采集最好的荧光信号；方便灵活、操作简单；上述荧光收集装置，采用的光纤的接口为SM905接口，可以根据不同的需求(波长、功率等)更换不同的激发光源；采用的荧光收集光纤为侧面出光光纤，可以有效减小垂直入射的激发光源的反射光的影响，提高荧光信号的信噪比。
附图说明
图1是本发明所述光纤调节固定装置的结构示意图；
图2是本发明所述荧光收集装置的结构示意图；
图3是本说明所述荧光收集装置的荧光收集光纤的工作示意图。
图中：1-激光器 2-激发光传导光纤 3-SM905光纤耦合接口4-光纤调节固定装置 4-1-1-主动小齿轮 4-1-2-第一从动小齿轮4-1-3-第二从动小齿轮 4-1-4-第三从动小齿轮 4-2-大齿轮4-3-1-主动轮齿轮条 4-3-2-第一齿轮条 4-3-3-第二齿轮条4-3-4-第三齿轮条 5-荧光收集光纤 5-1-第一荧光收集光纤5-2-第二荧光收集光纤 5-3-第三荧光收集光纤 5-4-第四荧光收集光纤 6-光纤耦合装置 7-病灶，
α1为荧光打在光纤的反射角，
α2是发出荧光与病灶平面的夹角，
α3为侧面出光光纤的切面角度。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图及具体实施方式对本发明所述技术方案作进一步的详细说明。
实施例1
如图1所示，所述光纤调节固定装置，包括底盘(省略附图)、大齿轮4-2、主动小齿轮4-1-1、第一从动小齿轮4-1-2、第二从动小齿轮4-1-3、第三从动小齿轮4-1-4、主动轮齿轮条4-3-1、第一齿轮条4-3-2、第二齿轮条4-3-3和第三齿轮条4-3-4，所述大齿轮、主动小齿轮、第一从动小齿轮、第二从动小齿轮和第三从动小齿轮分别与底盘同侧固定，所述底盘上设有四个凹槽，所述主动轮齿轮条、第一齿轮条、第二齿轮条和第三齿轮条对应设置于凹槽内，并沿凹槽方向与所述底盘滑动连接，所述大齿轮分别与所述主动小齿轮、第一从动小齿轮、第二从动小齿轮和第三从动小齿轮以齿轮咬合方式固定，所述主动轮齿轮条与所述主动小齿轮以齿轮咬合方式固定，所述第一齿轮条与所述第一从动小齿轮以齿轮咬合方式固定，所述第二齿轮条与所述第二从动小齿轮以齿轮咬合方式固定，所述第三齿轮条与所述第三从动小齿轮以齿轮咬合方式固定，且所述主动轮齿轮条、第一齿轮条、第二齿轮条和第三齿轮条均匀分布于所述大齿轮四周。
实施例2
如图2所示，所述具有上述光纤调节固定装置的荧光收集装置，包括激光器1、激发光传导光纤2、SM905光纤耦合接口3、权利要求1所述光纤调节固定装置4、第一荧光收集光纤5-1、第二荧光收集光纤5-2、第三荧光收集光纤5-3、第四荧光收集光纤5-4和光纤耦合装置6，所述光纤调节固定装置上设有SM905光纤耦合接口，所述激光器通过激发光传导光纤与所述SM905光纤耦合接口一端连接，所述第一荧光收集光纤、第二荧光收集光纤、第三荧光收集光纤和第四荧光收集光纤为侧面出光光纤，其中，所述第一荧光收集光纤固定在所述光纤调节固定装置的主动轮齿轮条上，所述第二荧光收集光纤固定在所述光纤调节固定装置的第一齿轮条上，所述第三荧光收集光纤固定在所述光纤调节固定装置的第二齿轮条上，所述第四荧光收集光纤固定在所述光纤调节固定装置的第三齿轮条上，所述光纤耦合装置分别与所述第一荧光收集光纤、第二荧光收集光纤、第三荧光收集光纤和第四荧光收集光纤线路连接。通过调节所述光纤调节固定装置的主动小齿轮可以带动其他齿轮的转动，进而可以起到调节各齿轮条的作用，以达到调节固定在齿轮条上的各荧光收集光纤位置的作用。如图3所示，病灶7被激发光激发后的产生的荧光被各荧光收集光纤5收集。
上述荧光收集装置的荧光收集功能的实现方法，具体实现方法为：
(1)激光器产生激发光源后，该激发光源经激发光传导光纤传导后耦合进SM905接口，并照射在病灶部位；
(2)调整光纤调节固定装置，使其中心位置与病灶部位的中心对齐，且使得光纤与皮肤间的距离保持在1～3mm，具体调整方法为：当病灶部位受激发光源的激发后产生荧光强度高的部位的荧光以角度α2的角度进入第一荧光收集光纤、第二荧光收集光纤、第三荧光收集光纤和第四荧光收集光纤后，接着耦合进入光纤耦合装置，将接收到的荧光耦合进光谱仪，进行荧光光谱的检测。如图3所示，当α3＝30°时，通过调节主动小齿轮，使其带动大齿轮转动并带动主动轮齿轮条运动，大齿轮转动过程又带动第一从动小齿轮、第二从动小齿轮和第三从动小齿轮运动，进而带动第一齿轮条、第二齿轮条和第三齿轮条运动，从而使固定其上的第一荧光收集光纤、第二荧光收集光纤、第三荧光收集光纤和第四荧光收集光纤做出相应位置调整，最终使得荧光强度高的部位的荧光，以角度α2＝60的角度被第一荧光收集光纤、第二荧光收集光纤、第三荧光收集光纤和第四荧光收集光纤收集，使得尽可能多的荧光能够以平行光或是大于临界角的角度在光纤内传播，提高荧光的信噪比，其中，α2是发出荧光与病灶平面的夹角，α3是侧面出光光纤的切面角度。
可见，所述荧光收集装置通过激发光源激发病灶部位，采用侧面出光光纤进行皮肤病灶区域的荧光收集，通过荧光收集光纤将激发的荧光耦合到一根光纤上，减少了激发光反射光对所收集荧光信号的干扰；荧光收集光纤位置可调，实现了荧光收集信号的优化选择，提高了信噪比。
上述参照具体实施方式对该一种光纤调节固定装置及荧光收集装置与实现方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种光纤调节固定装置，其特征在于：包括底盘、大齿轮、主动小齿轮、第一从动小齿轮、第二从动小齿轮、第三从动小齿轮、主动轮齿轮条、第一齿轮条、第二齿轮条和第三齿轮条，所述大齿轮、主动小齿轮、第一从动小齿轮、第二从动小齿轮和第三从动小齿轮分别与底盘同侧固定，所述大齿轮分别与所述主动小齿轮、第一从动小齿轮、第二从动小齿轮和第三从动小齿轮以齿轮咬合方式固定，所述主动轮齿轮条与所述主动小齿轮以齿轮咬合方式固定，所述第一齿轮条与所述第一从动小齿轮以齿轮咬合方式固定，所述第二齿轮条与所述第二从动小齿轮以齿轮咬合方式固定，所述第三齿轮条与所述第三从动小齿轮以齿轮咬合方式固定。
2.根据权利要求1所述的光纤调节固定装置，其特征在于：所述底盘上设有四个凹槽，所述主动轮齿轮条、第一齿轮条、第二齿轮条和第三齿轮条对应设置于凹槽内，并沿凹槽方向与所述底盘滑动连接。
3.根据权利要求1所述的光纤调节固定装置，其特征在于：所述主动轮齿轮条、第一齿轮条、第二齿轮条和第三齿轮条均匀分布于所述大齿轮四周。
4.一种具有权利要求1所述光纤调节固定装置的荧光收集装置，其特征在于：包括激光器、激发光传导光纤、SM905光纤耦合接口、权利要求1所述光纤调节固定装置、第一荧光收集光纤、第二荧光收集光纤、第三荧光收集光纤、第四荧光收集光纤和光纤耦合装置，所述光纤调节固定装置上设有SM905光纤耦合接口，所述激光器通过激发光传导光纤与所述SM905光纤耦合接口一端连接，所述第一荧光收集光纤、第二荧光收集光纤、第三荧光收集光纤和第四荧光收集光纤为侧面出光光纤，其中，所述第一荧光收集光纤固定在所述光纤调节固定装置的主动轮齿轮条上，所述第二荧光收集光纤固定在所述光纤调节固定装置的第一齿轮条上，所述第三荧光收集光纤固定在所述光纤调节固定装置的第二齿轮条上，所述第四荧光收集光纤固定在所述光纤调节固定装置的第三齿轮条上，所述光纤耦合装置分别与所述第一荧光收集光纤、第二荧光收集光纤、第三荧光收集光纤和第四荧光收集光纤线路连接。
5.权利要求4所述荧光收集装置的荧光收集功能的实现方法，其特征在于：具体实现方法为：
(1)激光器产生激发光源后，该激发光源经激发光传导光纤传导后耦合进SM905接口，并照射在病灶部位；
(2)调整光纤调节固定装置，使其中心位置与病灶部位的中心对齐，且使得光纤与皮肤间的距离保持在1ˉ3mm，具体调整方法为：当病灶部位受激发光源的激发后产生荧光强度高的部位的荧光以角度α2的角度进入第一荧光收集光纤、第二荧光收集光纤、第三荧光收集光纤和第四荧光收集光纤后，接着耦合进入光纤耦合装置，将接收到的荧光耦合进光谱仪，进行荧光光谱的检测，当α3＝30°时，通过调节主动小齿轮，使其带动大齿轮转动并带动主动轮齿轮条运动，大齿轮转动过程又带动第一从动小齿轮、第二从动小齿轮和第三从动小齿轮运动，进而带动第一齿轮条、第二齿轮条和第三齿轮条运动，从而使固定其上的第一荧光收集光纤、第二荧光收集光纤、第三荧光收集光纤和第四荧光收集光纤做出相应位置调整，最终使得荧光强度高的部位的荧光，以角度α2＝60°的角度被第一荧光收集光纤、第二荧光收集光纤、第三荧光收集光纤和第四荧光收集光纤收集，使得尽可能多的荧光能够以平行光或是大于临界角的角度在光纤内传播，提高荧光的信噪比，其中，α2是发出荧光与病灶平面的夹角，α3是侧面出光光纤的切面角度。
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