RU124576U1 - Источник лазерного излучения с каналом приема для рамановской спектроскопии кожных новообразований - Google Patents
Источник лазерного излучения с каналом приема для рамановской спектроскопии кожных новообразований Download PDFInfo
- Publication number
- RU124576U1 RU124576U1 RU2012135859/14U RU2012135859U RU124576U1 RU 124576 U1 RU124576 U1 RU 124576U1 RU 2012135859/14 U RU2012135859/14 U RU 2012135859/14U RU 2012135859 U RU2012135859 U RU 2012135859U RU 124576 U1 RU124576 U1 RU 124576U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- analog
- channel
- microcontroller
- converter
- digital
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Источник лазерного излучения с каналом приема для рамановской спектроскопии кожных новообразований, содержащий источник лазерного излучения на длине волны 785 нм, микроконтроллер, интерфейс для связи с ПЭВМ, отличающийся тем, что приемники сигналов рамановского сдвига выполнены в виде двух фотодиодов с волоконным вводом, каждый из которых подключен к своему каналу регистрации рамановского рассеяния, каждый канал регистрации рамановского рассеяния содержит последовательно соединенные преобразователь фототока в напряжение, полосовой фильтр, усилитель сигнала фотодиода, фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь информационного канала, аналого-цифровой преобразователь информационного канала подключен к микроконтроллеру, причем на конце волокна фотодиодов нанесены узкополосные спектральные фильтры, а к источнику лазерного излучения дополнительно подключен управляемый источник тока, соединенный с цифроаналоговым преобразователем, цифроаналоговый преобразователь подключен к микроконтроллеру, дополнительно введены фотодиод лазера, подключенный к преобразователю фототока в напряжение, который соединен с фильтром, подключенным к амплитудному детектору, амплитудный детектор подключен к аналого-цифровому преобразователю канала обратной связи, аналого-цифровой преобразователь канала обратной связи подключен к микроконтроллеру.
Description
Устройство относится к диагностической электронной медицинской технике, в частности к проведению диагностики кожных новообразований с использованием метода рамановской спектроскопии.
Известно устройство NanoRam американской фирмы «Bwtek», описание которого дано на сайте www.bwtek.com/nanoram. Данное устройство содержит источник лазерного излучения на длине волны 785 нм, спектрометр, дисплей, клавиатуру, рамановский пробник, микроконтроллер, интерфейс для связи с ПЭВМ. Причем, оптическая схема включает в себя рамановский пробник, соединенный с источником лазерного излучения, который в свою очередь подсоединен к микроконтроллеру, другой выход рамановского пробника соединен со спектрометром, который также подключен к микроконтроллеру, к которому подсоединены дисплей, клавиатура и интерфейс для связи с ПЭВМ.
Недостатком данного устройства является то, что его затруднительно использовать в условиях клиник для диагностики кожных новообразований, поскольку устройство не допускает работу при наличии помех, обусловленных искусственным и естественным освещением в клинических условиях, а также имеет недостаточную оперативность и точность диагностики.
В основу полезной модели поставлена задача расширить функциональные возможности и повысить точность и оперативность диагностики кожных новообразований в клинических условиях с использованием метода рамановской спектроскопии за счет использования модуляции лазерного излучения с последующей фильтрацией, а также за счет использования априорной информации о рамановских спектрах кожных новообразований.
Задача решается за счет того, что в устройстве для рамановской спектроскопии, содержащем источник лазерного излучения на длине волны 785 нм, микроконтроллер, интерфейс для связи с ПЭВМ, согласно полезной модели, приемники сигналов рамановского сдвига выполнены в виде двух фотодиодов с волоконным вводом, каждый из которых подключен к своему каналу регистрации рамановского рассеяния, каждый канал регистрации рамановского рассеяния содержит последовательно соединенные преобразователь фототока в напряжение, полосовой фильтр, усилитель сигнала фотодиода, фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь информационного канала, аналого-цифровой преобразователь информационного канала подключен к микроконтроллеру, причем на конце волокна фотодиодов нанесены узкополосные спектральные фильтры, а к источнику лазерного излучения дополнительно подключен управляемый источник тока, соединенный с цифро-аналоговым преобразователем, цифро-аналоговый преобразователь подключен к микроконтроллеру, дополнительно введены фотодиод лазера, подключенный к преобразователю фототока в напряжение, который соединен с фильтром, подключенным к амплитудному детектору, амплитудный детектор подключен к аналого-цифровому преобразователю канала обратной связи, аналого-цифровой преобразователь канала обратной связи подключен к микроконтроллеру.
Благодаря описанным выше изменениям и дополнениям становится возможным использовать модуляцию-демодуляцию лазерного излучения с применением фильтрации внешних помеховых засветок.
Полезная модель поясняется функциональной схемой, представленной на фиг.1, а также на фиг.2 представлен спектр рамановского сдвига при зондировании на длине волны 785 нм нормальной кожи (кривая 2) и участка кожи, содержащего меланому (кривая 1).
Устройство содержит канал обратной связи для поддержания постоянной выходной мощности модулированного излучения источника на основе использования встроенного в лазерный модуль фотодиода лазера 1. Фотодиод лазера 1 подключен к преобразователю фототока в напряжение 2, который соединен с фильтром 3, подключенным к амплитудному детектору 4. Амплитудный детектор 4 подключен к аналого-цифровому преобразователю канала обратной связи 5, аналого-цифровой преобразователь канала обратной связи 5 подключен к микроконтроллеру 6. К источнику лазерного излучения 7 подключен управляемый источник тока 8, соединенный с цифро-аналоговым преобразователем 9, цифро-аналоговый преобразователь 9 подключен к микроконтроллеру 6. Для регистрации рамановского рассеяния используются два фотодиода опорного 10 и основного 11 каналов приема. На поверхности волокна фотодиодов нанесены узкополосные спектральные фильтры 12 и 13. Опорный канал регистрации рамановского рассеяния содержит последовательно соединенные преобразователь фототока в напряжение 14, полосовой фильтр 15, усилитель сигнала фотодиода 16, фильтр нижних частот 17, аналого-цифровой преобразователь информационного канала 18, аналого-цифровой преобразователь информационного канала 18 подключен к микроконтроллеру 6. Основной канал регистрации рамановского рассеяния содержит последовательно соединенные преобразователь фототока в напряжение 19, полосовой фильтр 20, усилитель сигнала фотодиода 21, фильтр нижних частот 22, аналого-цифровой преобразователь информационного канала 23, аналого-цифровой преобразователь информационного канала 23 подключен к микроконтроллеру 6.
В качестве интерфейса с компьютером используется интерфейс USB, реализованный с помощью модуля 24. Для формирования напряжений питания всех элементов схемы служит блок питания 25.
Устройство работает следующим образом.
Канал управления током источника лазерного излучения 7 и модуляции работает следующим образом. Микроконтроллер 6 формирует выборки из синусоидального сигнала или сигнала произвольной формы, задаваемой с помощью компьютера, затем передает их в цифро-аналоговый преобразователь 9. Преобразованный в аналоговую форму с помощью цифро-аналогового преобразователя 9 сигнал управляет посредством схемы управляемого источника тока 8 током источника лазерного излучения 7. Фототок фотодиода лазера 1, встроенного в источник лазерного излучения 7 преобразуется в напряжение с помощью преобразователя фототока в напряжение 2, проходит через фильтр 3, устраняющий внеполосные шумы, затем детектируется в амплитудном детекторе 4, переводится в цифровую форму аналого-цифровым преобразователем канала обратной связи 5 и поступает в микроконтроллер 6. Микроконтроллер 6 на основании сравнения текущей выходной мощности с заданной, вырабатывает сигнал корректировки амплитуды выходного сигнала, подаваемый на цифро-аналоговый преобразователь 9. Таким образом осуществляется поддержание выходной мощности источника лазерного излучения 7 с заданной точностью.
Опорный канал приема рамановского сигнала работает следующим образом. Фототек с фотодиода опорного канала 10 преобразуется в напряжение с помощью преобразователя фототока в напряжение 14, затем осуществляется его фильтрация от внеполосных внешних засветок и шумов с помощью полосового фильтра 15. Затем сигнал усиливается в усилителе сигнала фотодиода 16 и поступает на антиалиасинговый фильтр нижних частот 17. Преобразованный в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя информационного канала 18 сигнал поступает для обработки на микроконтроллер 6.
Основной канал приема рамановского сигнала работает следующим образом. Фототок с фотодиода основного канала 11 преобразуется в напряжение с помощью преобразователя фототока в напряжение 19, затем осуществляется его фильтрация от внеполосных внешних засветок и шумов с помощью полосового фильтра 20. Затем сигнал усиливается в усилителе сигнала фотодиода 21 и поступает на антиалиасинговый фильтр нижних частот 22. Преобразованный в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя информационного канала 23 сигнал поступает для обработки на микроконтроллер 6.
Два канала приема используются для реализации дифференциальной методики обработки рамановского сигнала. Она заключается в определении отношения интенсивностей обратного рамановского рассеяния в основном и опорном каналах. При этом используется априорная информация о рамановских спектрах кожных новообразований.
Характер зависимости интенсивности рамановского обратного рассеяния от величины сдвига в обратных сантиметрах см-1 для здоровой кожи и кожи со злокачественным образованием (меланомой) представлены на фигуре 2. Из анализа этого графика следует, что рамановские спектры нормальной кожи и кожи, содержащей злокачественное новообразование, имеют существенно различный вид. При этом наиболее характерные пики рамановского смещения, на основании анализа которых возможно определить наличие в коже новообразования - это 1270, 1450 и 1650 см-1.
Отличия в величинах рамановского смещения в области 1650 см-1 для нормальной кожи и меланомы составляют около 40%, в областях 1450 см-1 и 1270 см-1 - около 100%. Таким образом, используя отношение интенсивности обратного рамановского рассеяния на одной из длин волн, например, соответствующей сдвигу 1270 см-1 и интенсивности рамановского рассеяния на длине волны, соответствующей 1100 см-1, выбираемой в качестве опорной, возможно использование дифференциальной диагностики для определения наличия злокачественного образования в исследуемом образце. На основании заданного порога этого отношения на компьютер выдается информация о том, является ли образование злокачественным, или нет.
Управление источником и индикация обработанного сигнала происходят с помощью компьютера, подключаемого посредством интерфейса USB 24. Блок обработки информации, источник излучения и интерфейс выполнены в едином корпусе.
Поскольку в данном устройстве используются два фотодиода с волоконным вводом, на торце которых нанесены узкополосные фильтры, подключенные к информационным каналам для регистрации рамановского рассеяния, это позволяет упростить конструкцию и схему устройства по сравнению с аналогом, за счет исключения из нее спектрометра, дисплея, клавиатуры, рамановского пробника.
Claims (1)
- Источник лазерного излучения с каналом приема для рамановской спектроскопии кожных новообразований, содержащий источник лазерного излучения на длине волны 785 нм, микроконтроллер, интерфейс для связи с ПЭВМ, отличающийся тем, что приемники сигналов рамановского сдвига выполнены в виде двух фотодиодов с волоконным вводом, каждый из которых подключен к своему каналу регистрации рамановского рассеяния, каждый канал регистрации рамановского рассеяния содержит последовательно соединенные преобразователь фототока в напряжение, полосовой фильтр, усилитель сигнала фотодиода, фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь информационного канала, аналого-цифровой преобразователь информационного канала подключен к микроконтроллеру, причем на конце волокна фотодиодов нанесены узкополосные спектральные фильтры, а к источнику лазерного излучения дополнительно подключен управляемый источник тока, соединенный с цифроаналоговым преобразователем, цифроаналоговый преобразователь подключен к микроконтроллеру, дополнительно введены фотодиод лазера, подключенный к преобразователю фототока в напряжение, который соединен с фильтром, подключенным к амплитудному детектору, амплитудный детектор подключен к аналого-цифровому преобразователю канала обратной связи, аналого-цифровой преобразователь канала обратной связи подключен к микроконтроллеру.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012135859/14U RU124576U1 (ru) | 2012-08-21 | 2012-08-21 | Источник лазерного излучения с каналом приема для рамановской спектроскопии кожных новообразований |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012135859/14U RU124576U1 (ru) | 2012-08-21 | 2012-08-21 | Источник лазерного излучения с каналом приема для рамановской спектроскопии кожных новообразований |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU124576U1 true RU124576U1 (ru) | 2013-02-10 |
Family
ID=49121731
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012135859/14U RU124576U1 (ru) | 2012-08-21 | 2012-08-21 | Источник лазерного излучения с каналом приема для рамановской спектроскопии кожных новообразований |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU124576U1 (ru) |
-
2012
- 2012-08-21 RU RU2012135859/14U patent/RU124576U1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10433738B2 (en) | Method and apparatus for optical sensing of tissue variation at increased accuracy | |
US11298025B2 (en) | Optical process and apparatus for non-invasive detection of melanoma | |
EP1931243B1 (en) | Raman instrument for measuring weak signals in the presence of strong background fluorescence | |
JP5429494B2 (ja) | 多チャンネル測光測定装置 | |
US8504130B2 (en) | Non-interfering physiological sensor system | |
JP6220065B2 (ja) | 生体光計測装置、及び方法 | |
CN102599888A (zh) | 基于数字锁相检测技术的光学拓扑成像***及方法 | |
EP3893754B1 (en) | Non-invasive glucose sensor | |
RU124576U1 (ru) | Источник лазерного излучения с каналом приема для рамановской спектроскопии кожных новообразований | |
Wathen et al. | A 32-channel frequency-domain fNIRS system based on silicon photomultiplier receivers | |
Kornilin et al. | Pulse excitation fluorescence meter for diagnostic purposes | |
CN112987919B (zh) | 一种基于间接测量飞行时间技术的脑机接口***以及实现方法 | |
KR101792584B1 (ko) | 호모다인 기반 다채널 체성분 분석 장치 및 방법 | |
US20140100823A1 (en) | Systems and methods for spectroscopic measurement of a characteristic of biological tissue | |
JP6444469B2 (ja) | 生体光計測装置 | |
CN104887244A (zh) | 一种led驱动人体信号采集方法 | |
Chiarelli et al. | Flexible CW-fNIRS system based on Silicon Photomultipliers: In-Vivo characterization of sensorimotor response | |
Robinson et al. | Continuous wave diffuse correlation spectroscopy beyond the water peak enabled by InGaAs SPAD cross correlation | |
Grishanov et al. | Double-channel fluorimeter with pulsed excitation of advanced glycation end products in skin | |
KR20230149840A (ko) | 광학 모듈 | |
Mudalige et al. | Standalone Optode for Functional Near-Infrared Spectroscopy Acquisition | |
UA143555U (uk) | Вимірювач потужності люмінесцентного випромінення | |
Giaconia et al. | Functional Near Infrared Spectroscopy System Validation for Simultaneous EEG-FNIRS Measurements | |
WO2021233903A1 (en) | Optical detector | |
Miranda et al. | Design, assembly and calibration of an optoelectronic device that measures three wavelengths in the near infrared for breast cancer early detection |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20130219 |
|
NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20151127 |
|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170822 |