CN1950024A - 用于流体的光谱分析的探头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于确定流过病人皮肤表面下的感兴趣体积的流体的性质的光谱***。该光谱***包括探头，该探头具有至少一个用于将激发光束导向到感兴趣体积中和用于收集返回辐射的物镜。该光谱***还具有基站，该基站具有至少一个光谱分析单元和电源。该***利用光束组合单元、过滤单元和聚焦单元将各种不同的光信号组合和分离，并在感兴趣体积内准确地定位光信号。光束组合单元、过滤单元和聚焦单元可以根据光谱***的特定应用被可变地实施在探头内或基站内，从而允许探头的柔性和紧凑设计。

Description

用于流体的光谱分析的探头

本发明涉及流体的光谱分析领域，尤其涉及体内无创血液分析。

用于分析目的的光学光谱技术的使用同样可从现有技术中得知。WO 02/057758 A1和WO 02/057759 A1示出了用于对流过病人血管的血液的成分进行体内无创光谱分析的光谱分析装置。毛细血管的位置由监视***来确定，以便识别用于光谱分析的激发光束必须被导向到的感兴趣区域。优选地，同时执行感兴趣区域的成像和光谱分析。利用同时的监视和光谱分析允许通过优化来自血液的信号来增加可检测光谱信号的信噪比或信背比。原则上，可以应用提供毛细血管的充分可视化的任何监视方法。

利用监视技术例如允许可视化与光谱分析有关的毛细血管的位置。这样，光谱激发光束可以被充分聚焦并导向到相关毛细血管中。由于多个不同的散射过程，所以通过对从毛细血管发出的返回辐射进行光谱分析，可以确定在毛细血管内部流体的成分。

由于在现有技术中用于同时监视和光谱分析感兴趣区域的光谱分析***在尺寸上相当大并且相当刚性，所以只可以对病人身体的指定部分进行光谱分析，例如前臂、手腕或手指。

然而，对于许多应用来说，在任意身体区域内血管的通用光谱分析将是非常有利的。不允许容易地使用光谱分析的身体部分例如是口、内颊、鼻孔、耳垂或象在眼睛周围的其它敏感皮肤组织。原则上，提供感兴趣区域的同时光谱分析和可视监视的光谱分析***未被设计成检查那些身体部分，因为它们在几何形状上相对较大，并且具有用于激发感兴趣区域、收集散射的辐射和监视感兴趣区域的相当刚性的光学装置。

因此，本发明的目的在于提供一种用于确定流过在病人皮肤表面下的感兴趣体积的流体的性质的柔性(flexible)光谱***。

本发明提供了一种用于确定流过在病人皮肤表面下的感兴趣体积的流体的性质的光谱***。本发明的光谱***包括探头，该探头具有用于将激发光束导向到感兴趣体积中和用于从感兴趣体积收集返回辐射的物镜。优选地，该物镜适于将激发光束共焦地导向到感兴趣体积中。本发明的光谱***还包括具有光谱分析单元和电源的基站(basestation)，并且还包括用于将返回辐射从探头传输到基站和用于向探头提供来自基站的电源的电力的连接探头和基站的电缆。

通过将光谱***的光学装置和光谱分析单元分离和通过在基站内部实施相当占空间的光谱分析单元，允许探头的紧凑设计。而且，通过经由用于传输所收集的返回辐射的柔性电缆来连接探头和基站提供了探头的柔性操作，以便可以进入难以检查的身体的任意区域。这样，本发明提供了一种用于皮肤表面下的生物结构的无创光谱分析的手持的紧凑和柔性探头。

根据本发明的另一优选实施例，光谱***还包括用于将监视光束导向到感兴趣体积和用于从感兴趣体积收集监视返回辐射的监视装置。

优选地，监视是指感兴趣体积的可视成像，以便识别感兴趣体积中的生物结构和用于将激发光束的焦点位置准确地导向到生物结构中。而且，监视也可以指感兴趣体积的不可视检查。在这种情况下，通过计算机支持的分析***来识别生物结构，该分析***利用了允许在感兴趣体积内跟踪指定的生物结构的识别软件。

此外，感兴趣区域的监视和感兴趣区域的光谱分析被同时执行。这意味着监视所需的周期和光谱分析所需的周期至少部分地重叠。用于将监视光束导向到感兴趣体积和用于从感兴趣体积收集监视返回辐射的所需的光学装置被实施到探头中。监视光束源以及用于将监视返回辐射转换成可视图像的分析装置由基站提供，但是也可以可选择地被实施到探头中。

合适的监视或成像方法包括正交偏振光谱成像(OPSI)、共焦视频显微术(CVM)、光学相干断层摄影(OCT)、共焦激光扫描显微术(CLSM)、光声成像、超声图记录和基于多普勒的成像。US60/262,582、EP 02732161.1、EP 03100689.3、EP 03102481.3公开了相应的成像技术，上述文献的全部被结合于此以作参考。

根据本发明的另一优选实施例，探头还包括用于将激发光束和监视光束轴向组合的光束组合单元。通过将激发光束和监视光束轴向组合在探头内允许利用探头的单个物镜，以用于将激发光束和监视光束导向到感兴趣体积中和用于从感兴趣体积收集返回辐射和监视返回辐射。

根据本发明的另一优选实施例，探头还包括用于将返回辐射和监视返回辐射在空间上分离的过滤单元。过滤单元有效地利用例如分色镜，该分色镜的特征在于对返回辐射的波长具有高反射率并且相反地，特征在于对监视返回辐射的波长具有低反射率、因此高的传输。这样，可以有效地分离光谱光信号和监视光信号，从而允许分开分析感兴趣体积的可视图像和光谱信号。

根据本发明的另一优选实施例，探头还包括适于将激发光束的焦体积移动到感兴趣体积中的聚焦单元。利用聚焦单元允许在横向或纵向上移动焦点位置，以用于将激发光束的焦点位置准确地导向到通过监视光束可视化的特定感兴趣体积中。由于激发光束的焦点尺寸可以小到几个μm2，所以必须确保激发光束的焦点基本上与感兴趣体积或者与经受光谱分析的感兴趣体积内的指定生物结构重叠。因此，向光谱***的探头提供允许激发光束的焦点位置任意移动的聚焦单元是有利的。这样，探头可以被刚性地附着到病人身体的特定部分，同时激发光束的焦点位置仍可以在空间上移动。

根据本发明的另一优选实施例，探头还包括用于分析监视返回辐射的光学成像单元。在该实施例中，由提供感兴趣体积的可视图像的光学成像单元直接分析监视返回辐射。因此，在探头中直接分析和处理可视图像。所以，不必将监视返回辐射传输到基站。而且，甚至将监视光束源直接实施到探头中也是想得到的。从而在光谱***的探头和基站之间仅必须传输激发光束和返回辐射。

根据本发明的另一优选实施例，基站还包括用于将激发光束和监视光束轴向组合的光束组合单元。在该实施例中，监视光束源和激发光束源位于基站中，并且通过由连接基站和探头的电缆所提供的单条多模光纤被传输到探头。

根据本发明的另一优选实施例，基站还包括用于将返回辐射和监视返回辐射在空间上分离的过滤单元。在基站中分离返回辐射和监视返回辐射优选地利用分色镜元件，该分色镜元件的特征在于对弹性和非弹性散射的返回辐射具有不同的传输和反射系数。

当光谱***的基站包括用于激发和监视光束的光束组合单元以及过滤单元时，可以将连接探头和基站的电缆的传输装置限定为单条多模光纤，该单条多模光纤分别提供激发和监视光束以及返回辐射和监视返回辐射的传输。因此，探头既不需要光束组合单元，也不需要用于在空间上分离返回辐射和监视返回辐射的过滤单元。这允许探头的极其紧凑的设计，该探头的特征仅在于用于将激发光束和监视光束导向到感兴趣体积中和用于收集相应的返回辐射的物镜。

根据本发明的另一优选实施例，基站还包括适于将激发光束的焦体积移动到感兴趣体积中的聚焦单元。这样，甚至可以将用于任意移动激发光束的焦点位置的移动装置实施到基站中。从而允许探头的甚至更紧凑的设计。

根据本发明的另一优选实施例，基站还包括用于分析监视返回辐射的光学成像单元。因此，监视返回辐射由基站处理以便获得感兴趣体积的可视图像。响应于可视化，可以选择特定的感兴趣体积以用于将激发光束的焦点位置准确地导向到该特定感兴趣体积中。

根据本发明的另一优选实施例，光学成像单元适于选择感兴趣体积，并且还适于控制将激发光束的焦体积移动到感兴趣体积中的聚焦单元。这样，光学成像单元例如可以自主检测在通过监视返回辐射可视化的感兴趣体积内的特定生物结构。生物结构的自主检测或识别典型地利用例如适用于该可视化图像的模式识别装置。一旦已经在该可视化的感兴趣区域内识别了生物结构，光学成像单元就适于控制聚焦单元以便以这样的方式移动激发光束的焦体积，即它基本上与所识别的生物结构的位置重叠。

在另一方面，本发明提供一种用于光谱***的探头，该光谱***用于确定流过病人皮肤表面下的感兴趣体积中的流体的性质。该光谱***具有带有光谱分析单元和电源的基站，并且还可以根据上述实施例中的任何一个来实施。探头包括用于将激发光束导向到感兴趣体积中和用于从感兴趣体积收集返回辐射的物镜。探头还适于被连接到耦合于基站的电缆。该电缆还适于提供返回辐射从探头到基站的传输以及向探头提供来自基站的电源的电力。

在又一方面，本发明提供一种用于光谱***的基站，该光谱***用于确定流过病人皮肤表面下的感兴趣体积中生物结构的流体的性质。该光谱***可以根据上述实施例中的任何一个来实施。该光谱***具有至少一个探头，该探头具有用于将激发光束导向到感兴趣体积和用于从感兴趣体积收集返回辐射的物镜。本发明的基站包括光谱分析单元和电源。本发明的基站适于被连接到耦合于探头的电缆。该电缆还适于提供返回辐射从探头到基站的传输以及向探头提供来自基站的电源的电力。

在又一方面，本发明提供一种用于连接光谱***的探头和基站的电缆，该光谱***用于确定流过病人皮肤表面下的感兴趣体积中生物结构的流体的性质。这里，光谱***也可以根据上述实施例中的任何一个来实施。该探头具有用于将激发光束导向到感兴趣体积中和用于从感兴趣体积收集返回辐射的物镜。基站具有光谱分析单元和电源，以及连接探头和基站的本发明的电缆包括至少一条适于将返回辐射从探头传输到基站的光纤、以及适于向探头提供来自基站的电源的电力的导电元件。

根据本发明的另一优选实施例，本发明的电缆的至少一条光纤还适于将监视返回辐射从探头传输到基站。

根据本发明的另一优选实施例，本发明的电缆的至少一条光纤还适于将监视光束从基站传输到探头。优选地，本发明的电缆提供激发光束和监视光束以及相应的返回辐射和监视返回辐射的双向传输。这允许探头的相当紧凑的设计，该探头仅需要一个分别用于将激发和监视光束聚焦到感兴趣体积中和用于收集相应的返回辐射和监视返回辐射的物镜。

应当注意，本发明并不限于特定类型的光谱技术，例如拉曼光谱法，而是也可以使用其它光学光谱技术。这包括：(i)基于包括非线性拉曼光谱法的拉曼散射的其它方法，例如受激拉曼光谱法和相干反斯托克斯拉曼光谱法(CARS)；(ii)红外光谱法，特别是红外吸收光谱法、傅里叶变换红外(FTIR)光谱法和近红外(NIR)漫反射光谱法；(iii)其它散射光谱技术，特别是荧光光谱法、多光子荧光光谱法和反射光谱法；以及(iv)其它光谱技术，例如光声光谱法、偏振和泵浦-探测光谱法。用于本发明的优选光谱技术是拉曼光谱法和荧光光谱法。

在下面将通过参考附图更详细地描述本发明的优选实施例，其中：

图1示出本发明的光谱***的框图，

图2示出结合了光束组合单元和过滤单元的探头的典型实施例，

图3示出光束组合单元的框图，

图4示出结合到探头的物镜中的聚焦单元的框图，

图5说明探头和外部光束组合单元的框图，

图6说明检测单元的典型实施例，

图7说明结合了用于检测和处理监视返回辐射的检测单元的探头的框图，

图8说明结合了光束组合和光束过滤单元以及聚焦单元的探头，

图9说明用于任意移动激发光束的焦点位置的移动单元，

图10示出结合了光束组合和光束分离单元以及外部聚焦单元的探头。

图1示出本发明的光谱***的框图，该光谱***包括探头300和基站110。基站110具有电源112、监视光束源100、激发光束源200、用于监视返回辐射400的检测单元以及用于返回辐射的检测单元500。监视光束充当用于可视成像感兴趣体积的成像光束。相应的监视返回辐射400表示没有由于非弹性散射过程而经受频移的监视光束的弹性散射部分。

返回辐射再表示激发光束的非弹性散射部分。因此，在拉曼和荧光光谱法的情况下，返回辐射相对于激发光束进行频移，因此表示位于感兴趣体积内的生物结构的分子组成。

例如，可以通过利用正交偏振光谱成像(OPS)来执行监视，并且光谱分析优选地采用拉曼效应。在这种情况中，激发光束源200被实施为近红外光源，以用于在病人皮肤600的表面下的感兴趣体积602中产生拉曼散射。相应地，检测单元500适于检测从感兴趣体积602发出的频移的返回辐射。

基站110和探头300由提供多条光纤150、250、450和550的柔性电缆来连接。光纤150提供监视光束从监视光束源100到探头300的光传输。光纤250提供激发光束从激发光束源200到探头300的光传输。光纤450提供监视返回辐射从探头300到用于检测监视返回辐射的检测单元400的光传输。光纤550提供返回辐射即频移拉曼散射的辐射从探头300到用于检测频移的返回激发辐射的检测单元500的光传输。

连接基站110和探头300的电缆700还具有导电元件650，该元件适于向探头300提供来自基站110的电源112的电力。电缆700通过探头的连接器302***到探头上，从而甚至允许探头与基站的柔性耦合，这对于探头的清洁或维护特别有利。相应地，基站110也提供连接器114，以用于将电缆700插到基站110上。

在图1所示的实施例中，光纤150、250、450和550中的每条分别在基站110和探头300之间提供一个特定光信号的传输。探头300还具有用于将监视光束和激发光束聚焦到感兴趣体积602中的物镜透镜324。优选地，物镜透镜324是用于将激发光束导向到感兴趣体积602中和用于收集从感兴趣体积602发出的返回辐射的物镜的一部分。由于探头300利用了用于监视和光谱分析感兴趣体积602的单个物镜透镜324，所以相应的光束和所收集的返回辐射必须由探头300分别组合和分离。

图2说明结合了光束组合单元310、过滤单元510以及聚焦单元330的探头300的可能实施例。如图2所示的探头300适于被连接到4条分离的光纤，这些光纤提供监视光束102和激发光束202到探头300的传输，以及提供监视返回辐射402和返回辐射502从探头300到基站110的传输。

过滤单元510具有分色镜514，该分色镜的特征是对于监视和激发光束分别具有不同的反射率和传输性。而且，过滤单元510具有用于偏转返回辐射的常规反射镜512，并且还具有适于将返回辐射502耦合到光纤550中的耦合透镜504。聚焦单元330具有物镜320，该物镜具有至少一个物镜透镜324。这里，物镜320适于在水平方向移动，从而允许移动激发光束和监视光束的焦点的水平位置。

光束组合单元310适于轴向组合监视光束102和激发光束202。因此，两个组合的光束从组合单元310产生，传播穿过过滤单元510，即由分色镜514进行传输，并进入聚焦单元330的物镜320。轴向组合的光束102和202通过物镜透镜324被聚焦到感兴趣体积602中。典型地，至少一部分监视光束在感兴趣体积中经历反射，并且可以由物镜透镜324检测为监视返回辐射。同样，一部分激发光束可以被检测为由于在感兴趣体积602中发生的拉曼过程而相对于激发光束频移的返回辐射。

监视返回辐射和频移的返回辐射都由物镜320的物镜透镜324收集，从而以相对于监视和激发光束相反的方向传播。由于监视返回辐射与监视辐射的频率相同，所以它由过滤单元510的分色镜514传输。它进入光束组合单元310，在那里它作为监视返回辐射402被耦合到光纤450中。相反，激发光束的频移的返回辐射在分色镜514处经历高的反射。因此，频移的返回辐射被分色镜514和常规反射镜512反射两次。最后，返回辐射502通过过滤单元510的耦合透镜504被耦合到光纤550。

图3说明用于轴向组合监视光束102和激发光束202的光束组合单元310。两个光束102、202通过光纤150、250分别被传输到光束组合单元310。光束组合单元310具有两个耦合透镜340、反射镜328和分束器326。光纤150提供监视光束102，该监视光束通过上部耦合透镜340被耦合到光束组合单元310中。光纤250提供激发光束202的传输，该激发光束通过下部耦合透镜340被耦合到光束组合单元310中。光纤150、250和耦合透镜340以这样的方式被布置，即激发光束202以及监视光束102基本上彼此平行地传播，并且进一步显示出可忽略的光束发散。

在被耦合到光束组合单元310中后，监视光束102传播通过分束器326而没有任何显著的偏转。基本上与监视光束102平行传播的激发光束202由反射镜328进行反射，从而经历基本上90度的偏转。所反射的激发光束202以基本上垂直于监视光束102的传播方向进入分束器326。至少一部分激发光束202由分束器326以90度角反射，最后导致监视光束102和激发光束202的共轴传播。

图4说明具有利用了灵活布置的两个物镜透镜322、324的物镜320的聚焦单元330的典型实施例。焦平面的水平位置可以以由箭头指示的任何一个方向水平移动。焦平面的移动可以分别通过相对于聚焦单元330移动整个物镜320或者通过水平移动物镜透镜324、322之一或二者来实现。

图5说明探头300和外部光束组合单元310的框图。在该实施例中，光束组合单元310被实施到光谱***的基站110中。与如上说明的类似，光束组合单元310适于组合激发光束202和监视光束102。因此，所组合的光束102、202通过光纤150被传输到探头300。在这种情况下，探头300仅结合了聚焦单元330和用于从监视返回辐射402中分离返回辐射502的过滤单元510。结果，连接探头300和基站110的电缆仅必须提供三条光纤150、450和550。在这种情况下，由单条光纤150来提供光信号从基站110到探头300的传输。

此外，过滤单元510也可以被实施到基站110中，从而允许探头300的甚至更紧凑的设计。在这种情况下，光纤450、550的功能可以被结合到一个单独光纤中，该光纤提供返回辐射和监视返回辐射从探头300到基站110的传输。

图6说明用于检测和处理监视返回辐射402的检测单元400的框图。当通过利用OPS成像技术执行感兴趣体积602的监视时，所说明的检测单元400尤其适用。检测单元400具有耦合透镜440、偏振分束器412、分束器418、光束阱420和两个检测器414、416。通过光纤415传输的监视返回辐射402经由耦合透镜440被耦合到检测单元400中。偏振分束器412将监视返回辐射402的偏振和消偏振光***。偏振光由偏振分束器412偏转并被光束阱420阻挡。监视返回辐射402的消偏振光由偏振分束器412传输，并且由随后的分束器418基本相等地***。在垂直的方向从分束器418发出的消偏振光的两个分量的每个由两个分离的检测器414和416检测。检测器414、416优选被实施为电荷耦合器件(CCD)照相机。由两个分离的CCD照相机来检测***的消偏振光束尤其有利于实现自动聚焦机制。

图7说明具有如图6所示的检测单元400的探头300的框图。在该实施例中，监视返回辐射402已经通过利用检测单元400在探头300内被处理。因此，探头300通过仅包含两条光纤150和550的电缆被连接到基站110。光纤150适于传输监视光束102以及激发光束202。由于监视返回辐射402已经在探头300内被处理，所以光纤550仅用于将返回辐射502从探头300传输到基站110。而且，光束组合单元310被结合到基站110中，并且过滤单元510被实施到探头300内。

而且，在该实施例中，探头300还具有用户接口，该用户接口提供对手持探头的有效使用。为此，探头的特征在于用于启动和/或停止对在所成像的感兴趣体积内的指定生物结构的变焦或跟踪的按钮。这样，用户获得了跟踪病人皮肤表面下的生物结构的容易和直观的控制。而且，通过这种用户启动的跟踪，可以由用户任意地修改例如激发和/或监视光束的焦点深度。

图8说明具有检测单元400和如图2所示的过滤单元510的部件的探头300的实施例。连接探头300与基站110的电缆具有三条光纤150、250和550。这些光纤150、250、550中的每条用于仅传输一个光信号。由于检测单元400被结合到探头300中，因此不需要将监视返回辐射402传输到基站110。

探头300的检测单元400具有与图6所说明的检测单元相同的功能。该检测单元具有两个检测器414、416和两个分束器418、412，其中后者为偏振分束器。在图8所说明的实施例中，分色镜514、分束器512以及偏振分束器412用作与图3所示的类似的光束组合单元。而且，两个反射镜512和分色镜514以与图2所说明的类似的方式用作过滤单元。由两条光纤150和250提供的监视光束和激发光束通过利用耦合透镜340被分别耦合到探头中。通过分束器412和512，两个光束被轴向对齐并朝着耦合透镜540被导向。

耦合透镜540将两个光束耦合到电缆700中，该电缆具有多条成像光纤150、450、单条激发光纤250和适于将频移的返回辐射从物镜320传输到探头300的多条光纤550。这样，电缆700用作多光纤传输***，该***用于将监视和激发光束提供给物镜320和用于向探头300提供返回辐射、监视返回辐射以及激发返回辐射。

电缆700优选适合作为柔性电缆并允许灵活操作探头300的物镜320。电缆700几乎可以是任一任意长度，因此允许灵活操作探头300的物镜。物镜320具有适于被垂直移动以便移动光学***的焦平面的两个物镜透镜322和324。

监视或非弹性散射激发类型的返回辐射由物镜320的物镜透镜324收集，并由柔性电缆700的各种光纤150、250、450、550传输。在从柔性电缆700发出时，返回光由耦合透镜540准直并由分束器512分成两半。一部分返回辐射由分束器512传输并进入检测单元400，以及另一部分由分束器512以90度的角反射。然后，包含监视以及光谱信号的被反射部分撞击分色镜514，该分色镜被特别设计成仅反射由于在感兴趣体积602内发生散射过程而引起的频移辐射。这样，分色镜514允许仅选择提供光谱信号的返回辐射的频移部分。由分色镜514反射的返回辐射的该频移部分撞击朝着耦合透镜340偏转辐射的反射镜512，从而将光谱信号耦合到光纤550中。然后，光纤550将光谱信号传输到基站110的光谱检测单元500。

在图8所说明的实施例中，检测单元400以及过滤单元512、514和540的部件可以被实施在探头300中，或者可选择地被实施在基站110中。利用具有任意长度的柔性电缆700允许以这样的方式设计探头300，即它仅包含带有其两个物镜透镜322和324的物镜320。

图9说明用于相对于监视光束102移动激发光束202的扫描布置。图9示出物镜、光束组合单元和扫描单元的组合。监视光束传播通过分束器326，并且通过两个物镜透镜322和324的布置在病人的皮肤600内充分聚焦。分束器326用于轴向组合监视光束102和激发光束202。

而且，激发光束202传播通过透镜352、354和反射镜350、328的***。特别是，反射镜350被实施为扫描镜设备，该设备可以相对于光轴以两个横向Φ和θ倾斜。根据扫描镜350的倾斜角Φ和θ，激发光束202沿着通过透镜352、354的***的不同光路而行。

优选地，扫描镜350位于由两个透镜352和354组成的透镜***的焦平面中。这样，确保了对于扫描镜350的任意倾斜角Φ和θ，激发光束202平行于光轴传播。因此，激发光束202仅通过扫描镜350和两个透镜352、354的***经历侧向平移。

在反射镜328和分束器326处的反射提供了激发光束202相对监视光束102的平行移动。由于激发光束202的横向移动，所以当两个光束102、202传播通过物镜透镜322和324的***时，激发光束的焦点位置相对于监视光束102的焦点位置略微移动。

这样，不仅焦平面的位置可以相对于病人皮肤600移动，而且激发光束202的焦点位置也可以相对于监视光束102的焦点位置任意移动。

图10说明结合了检测单元400和过滤单元510的各种部件的探头300的另一实施例。这里，探头具有3个耦合透镜340、偏振分束器412、分色镜514、反射镜512和带有两个物镜透镜322、324的物镜320。在该实施例中，由图6已经单独说明的检测单元400的部分被实施为由两个检测器414、416、耦合透镜340和分束器418组成的外部设备。

典型属于检测单元400的偏振分束器412在该实施例中被单独实施到探头300中。探头300通过光纤450被耦合到分束器418，该光纤适于将监视返回辐射402从探头300传输到两个分离的检测器414和416。光纤150适于将监视光束102和激发光束202传输到探头300。从两个不同光源发出的两个光束102、202已经由基站结合，直向传播穿过分束器412和分色元件514进入物镜320。通过物镜透镜324，两个光束最后被聚焦到感兴趣体积中，所发射的辐射的部分从那里返回到物镜320。

通过分色镜514，例如由各种拉曼过程产生的频移的返回辐射被反射到反射镜512，该反射镜将返回辐射导向到耦合透镜340，该耦合透镜将频移光耦合到光纤550中，该光纤将光谱信号传输到基站110。

未由分色元件514反射的返回辐射传播到分束器412，在那里一部分返回辐射被反射到反射镜512，该反射镜将辐射导向到用于将返回光耦合到光纤450中的耦合透镜340。然后，这部分返回光被传输到分离光信号的分束器418，以便由检测器414和416单独检测。优选地，光纤150、450、550都被结合到连接探头300和基站110的单条柔性电缆中。

附图标记列表

100  监视光束源

102  监视光束

110  基站

112  电源

150  光纤

200  激发光束源

202  激发光束

250  光纤

300  探头

302  连接器

310  光束组合单元

320  物镜

322  物镜透镜

324  物镜透镜

326  分束器

328  反射镜

330  聚焦单元

340  耦合透镜

350  扫描镜

352  透镜

354  透镜

400  检测单元

402  监视返回辐射

412  偏振分束器

414  检测器

416  检测器

418  分束器

420  光束阱

440  耦合透镜

450  光纤

500  检测单元

502  返回辐射

504  耦合透镜

510  过滤单元

512  分束器

514  分色镜

540  耦合透镜

550  光纤

600  皮肤

602  感兴趣体积

650  电导体

700  电缆

Claims (14)

1.一种用于确定流过在病人皮肤(600)表面下的感兴趣体积(602)的流体的性质的光谱***，该光谱***包括：

-探头(300)，其具有用于将激发光束(202)导向到感兴趣体积中和用于从感兴趣体积收集返回辐射(502)的物镜(320)，

-具有光谱分析单元和电源(112)的基站(110)，

-连接探头和基站的电缆(700)，用于将返回辐射从探头传输到基站，以及用于向探头提供来自基站的电源的电力。

2.根据权利要求1所述的光谱***，还包括用于将监视光束(102)导向到感兴趣体积(602)和用于从感兴趣体积收集监视返回光束(402)的监视装置。

3.根据权利要求2所述的光谱***，其中探头(300)还包括用于轴向组合激发光束(202)和监视光束(102)的光束组合单元(310)。

4.根据权利要求2或3所述的光谱***，其中探头(300)还包括用于将返回辐射(502)和监视返回辐射(402)在空间上分离的过滤单元(510)。

5.根据权利要求2-4中任何一项所述的光谱***，其中探头(300)还包括适于将激发光束(202)的焦体积移动到感兴趣体积(602)中的聚焦单元(330)。

6.根据权利要求2-5中任何一项所述的光谱***，其中探头(300)还包括用于分析监视返回辐射(402)的光学成像单元。

7.根据权利要求2-6中任何一项所述的光谱***，其中基站(110)还包括用于轴向组合激发光束(202)和监视光束(102)的光束组合单元(310)。

8.根据权利要求2-7中任何一项所述的光谱***，其中基站(110)还包括用于将返回辐射(502)和监视返回辐射(402)在空间上分离的过滤单元(510)。

9.根据权利要求2-8中任何一项所述的光谱***，其中基站(110)还包括适于将激发光束(202)的焦体积移动到感兴趣体积(602)中的聚焦单元(330)。

10.根据权利要求1-9中任何一项所述的光谱***，其中基站(110)还包括用于分析监视返回辐射(402)的光学成像单元。

11.根据权利要求2-10中任何一项所述的光谱***，其中光学成像单元适于选择感兴趣体积(602)，以及还适于控制用于将激发光束(202)的焦体积移动到感兴趣体积(602)中的聚焦单元(330)。

12.一种用于光谱***的探头(300)，该光谱***用于确定流过在病人皮肤(600)表面下的感兴趣体积(602)的流体的性质，该光谱***具有带有光谱分析单元和电源(112)的基站(110)，该探头包括：

-物镜(320)，用于将激发光束(202)导向到感兴趣体积中和用于从感兴趣体积收集返回辐射(502)，

-连接器(302)，用于将探头连接到耦合于基站的电缆(700)，该电缆适于提供返回辐射从探头到基站的传输和向探头提供来自基站的电源的电力。

13.一种用于光谱***的基站(110)，该光谱***用于确定流过在病人皮肤(600)表面下的感兴趣体积(602)的流体的性质，该光谱***具有探头(300)，该探头具有用于将激发光束(202)导向到感兴趣体积(602)中和用于从感兴趣体积收集返回辐射(502)的物镜(320)，该基站包括：

-光谱分析单元和电源，

-连接器(114)，用于将基站连接到耦合于探头的电缆(700)，该电缆适于提供返回辐射从探头到基站的传输和向探头提供来自基站的电源的电力。

14.一种用于连接光谱***的探头(300)和基站(110)的电缆(700)，该光谱***用于确定流过在病人皮肤(600)表面下的感兴趣体积(602)的流体的性质，该探头具有用于将激发光束(202)导向到感兴趣体积中和用于从感兴趣体积收集返回辐射(502)的物镜(320)，该基站具有光谱分析单元和电源(112)，连接探头和基站的该电缆包括：

-至少一条适于将返回辐射从探头传输到基站的光纤(150，250，450，550)，

-适于向探头提供来自基站的电源的电力的导电元件(650)。

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