TWI580398B - Skin detection probe and device - Google Patents

Description

膚質檢測探頭及其裝置

本發明是有關於一種膚質檢測探頭及其裝置，特別是指一種高解析度且可即時快速地檢測皮膚微結構變化的膚質檢測裝置。

目前的膚質檢測裝置是用超音波來觀測皮膚微結構變化，使用超音波時需要在病人的皮膚上塗抹一層介面膠，再利用超音波的探頭準確地按壓在待測部位上檢測皮膚狀況，但上述超音波探頭離開待測部位後即無法檢測皮膚狀況，無法快速檢測，若需重複檢測必須反覆操作，檢測上造成諸多不便。又因需在病人的皮膚上塗抹一層介面膠，待檢測完病人需要擦拭介面膠，也造成病人的不方便。並且，超音波解析度不足難以檢測皮膚細微變化，而超音波僅能顯現二維影像，無法提供三維影像來檢測皮膚微血管脈絡及極化特性量測等資訊。

因此，本發明之其中一目的，即在提供一種高解析度且可即時快速地檢測皮膚微結構變化的膚質檢測裝置。

因此，本發明之其中另一目的，即在提供一種可以提供三維皮膚微結構變化的膚質檢測裝置。

於是，本發明膚質檢測探頭，接收一檢測光且用於檢測一待測部位，該膚質檢測探頭包含一殼體、一光準直器、一反射鏡、一雙軸掃描鏡組，及一物鏡。該殼體包括一容置空間、一開孔及一孔洞，該檢測光由該開孔射入該容置空間。該光準直器設於該容置空間內，該光準直器用於準直該檢測光。該反射鏡設於該容置空間內，該反射鏡接收由該光準直器輸出的該檢測光且反射該檢測光。該雙軸掃描鏡組設於該容置空間內，接收由該反射鏡反射的該檢測光並受控調節該檢測光的行進方向。該物鏡設於該孔洞且與該殼體相連接，接收由該雙軸掃描鏡組射出的該檢測光並使通過的該檢測光匯聚，而讓該檢測光照射於該待測部位。

更佳地，該殼體還包括一第一殼件、一可拆裝地與該第一殼件相接合的第二殼件。

更佳地，該第一殼件具有一本體及一延伸於該本體一側的卡孔，且該膚質檢測探頭還包含一握持部，該握持部包括一握持本體、一位於該握持本體一側且與該卡孔接合的卡扣板及一位於該握持本體另一側的握桿。

更佳地，該第一殼件還具有二位於該孔洞兩側的卡溝，且該殼體還包括一包覆該物鏡的物鏡框，該物鏡框具有二上下間隔設置的框架、複數個與該等框架連接的連接架及二位於該框架上端且與該卡溝相卡合的卡固條。

更佳地，該物鏡框還具有複數個由該等框架端部往相反於該等卡固條之方向延伸的間隔架。

更佳地，還包含一固定座，該固定座供該握桿可分離地卡合其上。

更佳地，該雙軸掃描鏡組具有一用以控制該檢測光於該待測部位框設的範圍中X軸掃描方向的第一掃描鏡，及一用以控制該檢測光於該待測部位框設的範圍中Y軸掃描方向的第二掃描鏡。

於是，本發明膚質檢測裝置，適用於檢測一待測部位，該膚質檢測裝置包含一發射一第一光束的光源、一接收該光源的第一光束的分光裝置、一接收該檢測光且反射帶有該待測部位之皮膚結構訊息的膚質檢測探頭，及一分別接收由該分光裝置射出的該參考光和由該膚質檢測探頭射出的該檢測光的偵測裝置。該分光裝置將該第一光束分為一參考光及該檢測光，再分別將該參考光及該檢測光耦合成一第二光束，該分光裝置包括一參考臂，該參考臂接收該參考光且反射該參考光。該偵測裝置接收該第二光束並將該第二光束轉換成一帶有該待測部位之皮膚結構訊息的電子訊號。

更佳地，該分光裝置還包括一第一光耦合器、一第二光耦合器、一第一光循環器及一第二光循環器，該第一光耦合器將該第一光束分為該參考光及該檢測光，該參考光經由該第一光循環器傳遞至該參考臂再反射回該第一光循環器，該檢測光經由該第二光循環器傳遞至該待測 部位再回傳至該第二光循環器，該第二光耦合器接收藉由該第一光循環器及該第二光循環器將該參考光及該檢測光耦合成該第二光束。

更佳地，該參考臂具有一補償器及一反射鏡，該補償器為一用來補償物鏡產生的色散值的色散補償器，該反射鏡用以反射參考光光路，使該參考光的光路相位延遲。

更佳地，該偵測裝置為一微波相位檢測器。

本發明之功效在於：本發明膚質檢測探頭藉由雙軸掃描鏡組用以控制該檢測光於該待測部位框設的範圍，得以接收到皮膚三釐米深度範圍內的高解析度的微結構及微血管影像。並藉由膚質檢測裝置的分光裝置達到可提供三維皮膚微結構變化。

100‧‧‧膚質檢測裝置

1‧‧‧光源

11‧‧‧第一光束

12‧‧‧第二光束

2‧‧‧分光裝置

21‧‧‧參考光

22‧‧‧檢測光

23‧‧‧參考臂

231‧‧‧反射鏡

232‧‧‧補償器

24A‧‧‧第一光耦合器

24B‧‧‧第二光耦合器

25A‧‧‧第一光循環器

25B‧‧‧第二光循環器

3‧‧‧膚質檢測探頭

31‧‧‧殼體

311‧‧‧第一殼件

312‧‧‧第二殼件

313‧‧‧容置空間

314‧‧‧卡合組

314A‧‧‧凸柱

314B‧‧‧凹洞

315‧‧‧本體

316‧‧‧孔洞

317‧‧‧卡孔

318‧‧‧卡溝

319‧‧‧開孔

32‧‧‧物鏡框

321‧‧‧框架

322‧‧‧連接架

323‧‧‧卡固條

324‧‧‧間隔架

33‧‧‧光準直器

34‧‧‧反射鏡

35‧‧‧雙軸掃描鏡組

351‧‧‧第一掃描鏡

352‧‧‧第二掃描鏡

36‧‧‧物鏡

37‧‧‧握持部

371‧‧‧握持本體

372‧‧‧卡扣板

373‧‧‧握桿

38‧‧‧固定座

4‧‧‧偵測裝置

41‧‧‧電子訊號

9‧‧‧待測部位

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一系統示意圖，說明本發明膚質檢測裝置之一實施例；圖2是一簡化之系統示意圖，說明該膚質檢測裝置之實施例；圖3是一立體分解圖，說明本發明膚質檢測探頭之一實施例；圖4是一立體組合圖，說明該膚質檢測探頭之實施例； 圖5是一部分分解圖，說明該膚質檢測探頭之實施例；圖6是另一視角的部分分解圖，說明該膚質檢測探頭之實施例；及圖7是一立體圖，說明該膚質檢測探頭的另一實施態樣。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1與圖2，本發明膚質檢測裝置100之一實施例，適用於檢測人體的一待測部位9，該膚質檢測裝置100包含一光源1、一分光裝置2、一膚質檢測探頭3及一偵測裝置4。

該光源1發射一第一光束11，該第一光束11為雷射光，其雷射掃描波長為1310奈米，此波段為近紅外光，但不以此為限，也可以是其他光源或其他波段的光源。

該分光裝置2為光學相干斷層掃描技術(Swept Source Optical Coherence Tomography)，且接收該光源1的第一光束11，該分光裝置2將該第一光束11分為一參考光21及一檢測光22，該分光裝置2包括一位於該膚質檢測探頭3相反端的參考臂23、一第一光耦合器24A、一第二光耦合器24B、一第一光循環器25A及一第二光循環器25B，該參考臂23接收該參考光21後再反射該參考光21，用於 延遲參考光21光路。該參考臂23具有一反射鏡231及一補償器232，該補償器232為一用來補償物鏡36產生的色散值的色散補償器，該反射鏡231用以反射參考光21光路，使參考光21的光路相位延遲，而能與檢測光22的相位匹配。該第一光耦合器24A將該第一光束11分為該參考光21及該檢測光22，該參考光21經由該第一光循環器25A傳遞至該參考臂23再反射回該第一光循環器25A，該檢測光22經由該第二光循環器25B傳遞至該待測部位9再回傳至該第二光耦合器24B，該第二光耦合器24B接收藉由該第一光循環器25A及該第二光循環器25B將該參考光21及該檢測光22耦合成該第二光束12。在本實施例中，該分光裝置2為馬赫-陳爾德干涉儀(Mach-Zehnder Interferometer)，但不以此為限，可使用其他具有光學同調干涉技術的裝置，例如：邁克生干涉儀(Michelson Interferometer)等。光學相干斷層掃描系統掃描所獲得的影像結果，相似於病理切片，因此又被稱為光學病理切片。相較於超音波技術，光學相干斷層掃描技術可將影像解析度提升數十倍，其解析度取決於所使用的雷射光源頻譜寬度及波長。在本實施例中，本發明膚質檢測裝置100可測量生物組織內的縱向和橫向解析度分別為5微米，掃描速度可達每秒100張影像輸出，每次最大掃描範圍可達1平方公分。

參閱圖3至圖6，該膚質檢測探頭3包括一殼體31、一光準直器33、一反射鏡34、一雙軸掃描鏡組35、 一物鏡36及一握持部37。

該殼體31具有一第一殼件311、一可拆裝地與該第一殼件311相接合的第二殼件312、一由該第一殼件311和該第二殼件312界定出的容置空間313、一包覆該物鏡36的物鏡框32，及複數個用於連接該第一殼件311和該第二殼件312的卡合組314。

該第一殼件311具有一本體315、一位於該本體315底端的孔洞316、一延伸於該本體315一側的卡孔317及二位於該孔洞316兩側的卡溝318。

該第二殼件312具有一與該孔洞316相反設置的開孔319。

每一卡合組314具有一設置在該第一殼件311與該第二殼件312之其中之一上的凸柱314A，及一設置在該第一殼件311與該第二殼件312之其中之一上的凹洞314B，設於該第一殼件311上的該凸柱314A能與相對應之設於該第二殼件312上的該凹洞314B(圖中未繪製)相銜接，而將該第一殼件311與該第二殼件312連接在一起。但根據不同需要，卡合組314也可以由卡勾、卡槽等不同類型的結構實施，不以上述內容為限。

該物鏡框32具有二上下間隔設置的框架321、複數個與該等框架321連接的連接架322、二位於該框架321上端且與該卡溝318相卡合的卡固條323，及複數個由該等框架321端部往相反於該等卡固條323之方向延伸的間隔架324，用於維持物鏡36與待測部位9之間的相對距 離。根據實際需要，殼體31也可以省略物鏡框32的設置，不以特定實施方式為限。

該光準直器33設於該容置空間313內且部分凸設於該開孔319，該光準直器33用於準直該檢測光22。

該反射鏡34設於該容置空間313內，該反射鏡34接收由該光準直器33輸出的該檢測光22且反射該檢測光。在本實施例中，該反射鏡34使用THORLABS公司型號MRA25-P01的反射鏡。該反射鏡34可依據實際需求選擇適當的反射鏡34，不以本實施例為限。

該雙軸掃描鏡組35設於該容置空間313內，該雙軸掃描鏡組35接收由該反射鏡34反射的該檢測光22並使通過的該檢測光22匯聚，而讓該檢測光22照射於該待測部位9。該雙軸掃描鏡組35具有一用以控制該檢測光22於該待測部位9框設的範圍中X軸掃描方向的第一掃描鏡351，及一用以控制該檢測光22於該待測部位9框設的範圍中Y軸掃描方向的第二掃描鏡352，如此一來該膚質檢測探頭3能夠在機體不移動的狀態下，由該第一掃描鏡351及該第二掃描鏡352控制該檢測光22於該待測部位9的特定範圍內進行光束掃瞄，而有利於膚質檢測的進行。

該物鏡36設於該孔洞316且部分設於該容置空間313內，該物鏡36接收由該雙軸掃描鏡組35射出的該檢測光22並使通過的該檢測光22匯聚，而讓該檢測光22照射於該待測部位9。在本實施例中，該物鏡36使用THORLABS公司型號LSM02焦距為18毫米的十倍物鏡。 該物鏡36可依據實際需求選擇適當焦距的物鏡36，不以本實施例為限。並且將待測部位9置於物鏡36的焦平面上，使依照不同的物鏡36的焦距來改變間隔架324的高度。在本實施例中，本發明膚質檢測裝置100的待測部位9的範圍為2.5×2.5×3mm³，由1000×500×600三維像素組成，雙軸掃描鏡組35的掃描率為100kHz，使得膚質檢測裝置100的影格率可達到100frames/s，且該膚質檢測探頭3可以重建皮膚三釐米深度範圍內的微結構及微血管影像。

該握持部37可供使用者藉由手持方式進行膚質檢測探頭3的操作，其具有一握持本體371、一位於該握持本體371一側且與該卡孔317接合的卡扣板372，及一位於該握持本體371另一側的握桿373。

該偵測裝置4接收該第二光束12並將該第二光束12轉換成一帶有該待測部位9之皮膚結構訊息的電子訊號41。在本實施例中，該偵測裝置4為微波相位檢測器，但不以此為限，也可以是其他偵測裝置4。

參閱圖1、圖2及圖5，因此，當要取得待測部位9的影像時，將物鏡框32置於待測部位9的周圍，且使間隔架324接觸到皮膚，如此一來可藉由物鏡框32的間隔架324讓物鏡36與待測部位9維持一固定的間隔距離，以確保物鏡36能發揮最佳的光學特性。隨後，光源1發出的第一光束11會經由第一耦合器24A將第一光束11分為參考光21及檢測光22兩道光路。參考光21經由該第一光循 環器25A經過補償器231再經過反射鏡232，經由反射鏡232反射後再經過補償器231再反射回該第一光循環器25A。檢測光22經由該第二光循環器25B進入光準直器33將發散光束轉換成平行光束，再經由反射鏡34使得由光準直器33射出的平行光束由垂直方向轉成平行方向，再進入雙軸掃描鏡組35，用以控制該待測部位9框設的範圍中X軸掃描方向的由第一掃描鏡351、第二掃描鏡352控制其掃描方向的變化，再進入物鏡36，並使通過的檢測光22匯聚，而讓檢測光22照射於該待測部位9。檢測光22照射於待測部位9並反射後，會沿著與前述相同的光路反向傳至物鏡36、雙軸掃描鏡組35、反射鏡34、光準直器33，再經過該第二循環器25B，該第二光耦合器24B接收藉由該第一光循環器25A及該第二光循環器25B將該參考光21及該檢測光22耦合成該第二光束12，該第二光束12進入該偵測裝置4，並將該第二光束12轉換成一帶有該待測部位9之皮膚結構訊息的電子訊號41，以供後端的電腦裝置(圖未示)進行訊號編碼、影像合成等處理程序。

值得一提的是，為了方便更換物鏡36，第一殼件311及第二殼件312之間未使用螺絲等鎖固件，僅透過第一、第二殼件311、312上的凸柱314A及凹洞314B來卡合殼體31。當需要更換物鏡36時，先將第一殼件311及第二殼件312分離，將物鏡框32沿著卡溝318分離第一殼件311，且將物鏡36卸除於殼體31。組裝方式與前述步驟雷同，在此不予贅述。

再者，參閱圖7，膚質檢測探頭3除了前述藉由握持部37所進行的手持式操作外，本實施例還有另一實施態樣，本發明膚質檢測探頭及其裝置還包含一固定座38，該固定座38供該握桿373可分離地卡合其上，可便於將膚質檢測探頭固定於顯微鏡上。

綜上所述，本發明膚質檢測探頭3藉由雙軸掃描鏡組35用以控制該檢測光於該待測部位9框設的範圍，得以接收到皮膚三釐米深度範圍內的高解析度的微結構及微血管影像。並藉由膚質檢測裝置100的分光裝置2達到可提供三維皮膚微結構變化。是故，確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

100‧‧‧膚質檢測裝置

1‧‧‧光源

11‧‧‧第一光束

12‧‧‧第二光束

2‧‧‧分光裝置

21‧‧‧參考光

22‧‧‧檢測光

23‧‧‧參考臂

3‧‧‧膚質檢測探頭

4‧‧‧偵測裝置

41‧‧‧電子訊號

9‧‧‧待測部位

Claims (11)

1. 一種膚質檢測探頭，接收一檢測光且用於檢測一待測部位，該膚質檢測探頭包含：一殼體，包括一容置空間、一開孔及一孔洞，該檢測光由該開孔射入該容置空間；一光準直器，設於該容置空間內，該光準直器用於準直該檢測光；一反射鏡，設於該容置空間內，該反射鏡接收由該光準直器輸出的該檢測光且反射該檢測光；一雙軸掃描鏡組，設於該容置空間內，接收由該反射鏡反射的該檢測光並受控調節該檢測光的行進方向；及一物鏡，設於該孔洞且與該殼體相連接，接收由該雙軸掃描鏡組射出的該檢測光並使通過的該檢測光匯聚，而讓該檢測光照射於該待測部位。
2. 如請求項1所述的膚質檢測探頭，其中，該殼體還包括一第一殼件、一可拆裝地與該第一殼件相接合的第二殼件。
3. 如請求項2所述的膚質檢測探頭，其中，該第一殼件具有一本體及一延伸於該本體一側的卡孔，且該膚質檢測探頭還包含一握持部，該握持部包括一握持本體、一位於該握持本體一側且與該卡孔接合的卡扣板及一位於該握持本體另一側的握桿。
4. 如請求項2所述的膚質檢測探頭，其中，該第一殼件還 具有二位於該孔洞兩側的卡溝，且該殼體還包括一包覆該物鏡的物鏡框，該物鏡框具有二上下間隔設置的框架、複數個與該等框架連接的連接架及二位於該框架上端且與該卡溝相卡合的卡固條。
5. 如請求項4所述的膚質檢測探頭，該物鏡框還具有複數個由該等框架端部往相反於該等卡固條之方向延伸的間隔架。
6. 如請求項3所述的膚質檢測探頭，還包含一固定座，該固定座供該握桿可分離地卡合其上。
7. 如請求項1所述的膚質檢測探頭，其中，該雙軸掃描鏡組具有一用以控制該檢測光於該待測部位框設的範圍中X軸掃描方向的第一掃描鏡，及一用以控制該檢測光於該待測部位框設的範圍中Y軸掃描方向的第二掃描鏡。
8. 一種膚質檢測裝置，適用於檢測一待測部位，該膚質檢測裝置包含：一光源，發射一第一光束；一分光裝置，接收該光源的第一光束，該分光裝置將該第一光束分為一參考光及一檢測光，再分別將該參考光及該檢測光耦合成一第二光束，該分光裝置包括一參考臂，該參考臂接收該參考光且反射該參考光；一如請求項1至7所述的膚質檢測探頭，接收該檢測光且反射帶有該待測部位之皮膚結構訊息；及 一偵測裝置，接收該第二光束並將該第二光束轉換成一帶有該待測部位之皮膚結構訊息的電子訊號。
9. 如請求項8所述的膚質檢測裝置，其中，該分光裝置還包括一第一光耦合器、一第二光耦合器、一第一光循環器及一第二光循環器，該第一光耦合器將該第一光束分為該參考光及該檢測光，該參考光經由該第一光循環器傳遞至該參考臂再反射回該第一光循環器，該檢測光經由該第二光循環器傳遞至該待測部位再回傳至該第二光循環器，該第二光耦合器接收藉由該第一光循環器及該第二光循環器將該參考光及該檢測光耦合成該第二光束。
10. 如請求項8所述的膚質檢測裝置，其中，該參考臂具有一補償器及一反射鏡，該補償器為一用來補償物鏡產生的色散值的色散補償器，該反射鏡用以反射參考光光路，使該參考光的光路相位延遲。
11. 如請求項8所述的膚質檢測裝置，其中，該偵測裝置為一微波相位檢測器。