專利名稱：分析儀器及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分析儀器，特別是涉及一種用于分析一個對象，例如患者血液的光譜分析儀器，以及相應(yīng)的分析方法。
通常，分析儀器，例如光譜分析儀器用于研究待檢查對象的成分。特別地，分析儀器采用一種分析方法，例如基于對象物質(zhì)與入射電磁輻射的相互作用的光譜分解方法，該電磁輻射例如可見光、紅外或紫外輻射。
可從WO 02/057759A2獲知一種包含激發(fā)系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng)的光譜分析儀器，其在此引入作為參考。該激發(fā)系統(tǒng)發(fā)射激發(fā)光束，以在激發(fā)周期中激發(fā)目標(biāo)區(qū)域。該監(jiān)視系統(tǒng)發(fā)射監(jiān)視光束，以在監(jiān)視周期中對目標(biāo)區(qū)域成像。該激發(fā)周期與該監(jiān)視周期基本上重疊。這樣目標(biāo)區(qū)域與激發(fā)區(qū)域一起被成像，并且形成既顯示目標(biāo)區(qū)域又顯示激發(fā)區(qū)域的圖像。根據(jù)該圖像，激發(fā)光束可非常精確地瞄準(zhǔn)目標(biāo)區(qū)域。
WO 96/29571A1公開了一種在熒光探測應(yīng)用中，通過利用毛細管內(nèi)物質(zhì)中的喇曼散射信號，用以光學(xué)對準(zhǔn)毛細管與激發(fā)激光束的系統(tǒng)和方法。例如，來自電泳分離基體的喇曼散射可用于毛細電泳系統(tǒng)中的對準(zhǔn)。可以存在熒光物質(zhì)，其也可用于對準(zhǔn)目的，但不是必需的。本發(fā)明采用有孔的拋物面反射器，毛細管和激光束通過這些孔被引導(dǎo)，以使它們優(yōu)先地以直角在反射器焦點處相交。毛細管內(nèi)物質(zhì)的喇曼散射信號由一系列過濾器收集，并且此信息用于在需要的情況下再定位聚焦透鏡，該聚焦透鏡將激發(fā)光束導(dǎo)入反射器和毛細管，以使喇曼散射信號最大化。最大喇曼散射信號表明毛細管和激發(fā)光束的正確對準(zhǔn)。之后可以收集其它信號，比如來自樣本的熒光發(fā)射。聚焦透鏡的調(diào)整可以是自動的，以使在對管內(nèi)物質(zhì)的整個分析過程中保持毛細管和光束的對準(zhǔn)。還公開了毛細管陣列與激發(fā)光束的連續(xù)對準(zhǔn)。
從WO 02/057759A2得知的用于對局部成分進行同步成像和光譜分析的分析方法是通過用于共焦視頻成像和喇曼激發(fā)的獨立激光器來實現(xiàn)的。在非侵入式血液分析的用途中，將激光器瞄準(zhǔn)特定的血管。其缺點是對于獨立共焦視頻顯微鏡和喇曼系統(tǒng)使用了兩個獨立的激光器。而且，需要圖像處理軟件方法以跟蹤血管。還公開了有關(guān)利用單一激光器進行組合成像和喇曼分析的實施例。然而，在成像與喇曼光譜分析基本上重疊的時間內(nèi)，在圖像中找到血管并以高信噪比記錄血管的喇曼光譜的問題尚未解決。
因而本發(fā)明的目的是提供一種優(yōu)化的分析儀器和相應(yīng)的分析方法，用于對一個對象進行成像和光譜分析，該儀器和方法提供分析和具有高信噪比的喇曼光譜，并允許使用單一激光器來成像和喇曼激發(fā)。
根據(jù)本發(fā)明，該目的是通過一種如權(quán)利要求1所述的分析儀器來實現(xiàn)的。該儀器包括——激發(fā)系統(tǒng)，用于發(fā)射激發(fā)光束以激發(fā)目標(biāo)區(qū)域，——光束分離單元，用于將至少部分彈性散射輻射從非彈性散射輻射中分離出來，所述散射輻射是由激發(fā)光束在目標(biāo)區(qū)域處產(chǎn)生的。
——監(jiān)視系統(tǒng)，用于利用彈性散射或非彈性散射輻射來產(chǎn)生目標(biāo)區(qū)域的圖像，并用于在所述圖像中限定感興趣的區(qū)域，——控制單元，用于控制激發(fā)系統(tǒng)，從而激發(fā)目標(biāo)區(qū)域中所限定的感興趣的區(qū)域，和/或用于控制探測系統(tǒng)(dsy)，從而只探測來自所限定的感興趣區(qū)域的信號，以及——探測系統(tǒng)，用于探測來自所限定的感興趣區(qū)域的、由激發(fā)光束產(chǎn)生的散射輻射。
該目的還通過一種如權(quán)利要求10所述的相應(yīng)的分析方法來實現(xiàn)。
本發(fā)明基于利用激發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生目標(biāo)區(qū)域的圖像的思想。在目標(biāo)區(qū)域處響應(yīng)激發(fā)光束而產(chǎn)生的彈性或非彈性散射光用于提供例如患者帶有血管的皮膚的圖像。根據(jù)該圖像信息，可將鏡頭縮放到感興趣區(qū)域上的特定血管，并可記錄來自所感興趣區(qū)域中每個象素的喇曼光譜。該思想是所感興趣的區(qū)域完全或幾乎完全覆蓋了血管的一個部分。
還可能在目標(biāo)區(qū)域的整個圖像中探測每個象素的喇曼光譜。接著，基于該光譜信息，選擇帶有血管的感興趣的最佳區(qū)域，然后將鏡頭縮放至感興趣區(qū)域，以達到更快的喇曼信號采集時間。
本發(fā)明具有使用單一激光器進行成像和喇曼光譜探測的優(yōu)點，即，喇曼激發(fā)光束既用于激發(fā)目標(biāo)區(qū)域，又用于成像。并且，與固定點記錄相比，可以獲得較大的積分血液喇曼信號。更進一步，利用分離的圖像處理方法，喇曼光譜信息可用于對血管進行目標(biāo)跟蹤。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例在從屬權(quán)利要求中進行限定。監(jiān)視系統(tǒng)的不同實施例在權(quán)利要求2和3中進行限定。為了區(qū)分不同的圖像區(qū)域，例如為了在圖像中區(qū)別血液和皮膚的象素，既可利用圖像中的對比度信息，又可利用探測到的散射輻射中的光譜信息。
當(dāng)在圖像分析中利用對比度信息時，不必分析喇曼信號?？衫脧姸葘Ρ榷然驈姸炔▌訉Ρ榷仍趫D像中識別血管。其優(yōu)點在于圖像幀速率通常高于喇曼信號采集時間，這意味著圖像分析比光譜分析更快，并且是以所需的圖像處理為代價的。當(dāng)利用光譜分析時，可識別血液或皮膚，這是因為它們在特性上具有不同的光譜特征。其優(yōu)點是精確的局部分子識別；然而，光譜分析與圖像分析相比更慢。
血液與皮膚之間的辯別可通過監(jiān)視感興趣區(qū)域(ROI)中水與蛋白質(zhì)的信號成分之比來進行。由于相當(dāng)大含量的膠原蛋白的存在，血液中水/蛋白質(zhì)比值(WPR)顯著高于血管周圍的皮膚中的WPR。為了確定水與蛋白質(zhì)之比，可利用濾光器，將喇曼信號中的高頻光譜部分，特別是包含蛋白質(zhì)和水的成分的部分，從低頻光譜部分，特別是指紋光譜區(qū)域中分離出來。
根據(jù)本發(fā)明的分析儀器可為雙激光器或單激光器儀器。在雙激光器儀器中，一個激光器用于產(chǎn)生激發(fā)光束，而另一激光器用于發(fā)射監(jiān)視光束。例如，激發(fā)光束可為用于對單光點進行分析的靜態(tài)光束或為掃描光束，而監(jiān)視光束優(yōu)選為掃描光束，以形成圖像。在單激光器實施例中，由輻射源，即激光器產(chǎn)生的原始輸出光束優(yōu)選通過合適的光學(xué)分離方法分成監(jiān)視光束和激發(fā)光束。
根據(jù)其它優(yōu)選實施例，監(jiān)視系統(tǒng)可包括共焦視頻顯微鏡，其中探測系統(tǒng)與共焦視頻顯微鏡具有共焦關(guān)系。作為選擇，監(jiān)視系統(tǒng)也可包括正交偏振化的光譜成像裝置。這些監(jiān)視系統(tǒng)的詳細情況公開于上述WO 02/057759A1中。
通過將激發(fā)激光器的激光功率分布在所限定的感興趣的區(qū)域上，將來自所限定的感興趣區(qū)域的信號平均化將會更有利，這對于最大入射功率的限制來說也是重要的。
控制系統(tǒng)的不同實施例包括一種實施例，該實施例適于控制所述激發(fā)系統(tǒng)，以將激光功率分布在所限定的感興趣的區(qū)域上，而不是分布在整個(原始)感興趣的區(qū)域上?？刂葡到y(tǒng)的另一實施例適于控制所述探測系統(tǒng)，以阻擋來自部分所限定的感興趣區(qū)域的不需要的信號(如周圍皮膚)，而僅探測來自所限定的感興趣區(qū)域的需要的信號(如血液)。
現(xiàn)以附圖為參考更詳細地說明本發(fā)明，其中，

圖1表示了根據(jù)本發(fā)明的分析系統(tǒng)的第一實施例的圖示，圖2示出了視野以及圖像中不同的感興趣區(qū)域，圖3表示了組織的高頻成分的喇曼信號強度，圖4表示了根據(jù)本發(fā)明的方法的方塊圖，圖5表示了根據(jù)本發(fā)明的分析系統(tǒng)的第二實施例的圖示，以及圖6表示了根據(jù)本發(fā)明的分析系統(tǒng)的第三實施例的圖示。
圖1表示了根據(jù)本發(fā)明的分析系統(tǒng)的圖示。該分析系統(tǒng)包括光學(xué)成像系統(tǒng)(Iso)，用于形成待檢查對象(obj)的光學(xué)圖像。該光學(xué)成像系統(tǒng)(Iso)形成了共焦視頻顯微鏡。在本例中，該對象為待檢查患者前臂的一塊皮膚。該分析系統(tǒng)還包括多光子、非線性或者彈性或非彈性散射光學(xué)探測系統(tǒng)(ods)，用于對通過多光子或非線性光學(xué)工藝在對象(obj)中產(chǎn)生的光進行光譜分析。圖1所示的例子特別地利用了具有喇曼光譜裝置形式的非彈性喇曼散射探測系統(tǒng)(dsy)。術(shù)語“光學(xué)”不僅包括可見光，而且還包括紫外輻射和紅外輻射，特別是近紅外輻射。
光源(1s)由例如氬離子/鈦藍寶石激光器構(gòu)成，該激光器產(chǎn)生具有850nm紅外光束形式的激發(fā)光束(exb)。鈦藍寶石激光器例如利用氬離子激光器進行光學(xué)泵浦。激光器的紅外激發(fā)光束(exb)由出射焦點處的光學(xué)成像系統(tǒng)聚集于對象(obj)內(nèi)或?qū)ο?obj)上的焦平面內(nèi)。該光學(xué)成像系統(tǒng)包括偏振分束器(pbs)、旋轉(zhuǎn)反射多面棱鏡(pgn)、透鏡(11，12)、掃描反射鏡(sm)和顯微物鏡(mo)。通過旋轉(zhuǎn)多面棱鏡(pgn)和移動掃描反射鏡(sm)而在焦平面上移動聚焦激發(fā)光束(exb)。半導(dǎo)體激光器(1s)的出射面位于入射焦點上。半導(dǎo)體激光器(1s)還能夠照亮位于入射焦點上的入射針孔。光學(xué)成像系統(tǒng)將作為返回光束從焦平面反射的光經(jīng)由偏振分束器(pbs)傳導(dǎo)至雪崩光電二極管(apd)。而且，在顯微鏡物鏡(mo)之前設(shè)有λ/4板，以使返回光束的偏振方向垂直于激發(fā)光束的偏振方向。偏振分束器(pbs)因此將返回光束從激發(fā)光束中分離出來。
光學(xué)顯示單元(opd)利用雪崩光電二極管(apd)的輸出信號形成待檢查對象中或其上的焦平面的圖像(img)，所述圖像顯示在監(jiān)視器上。實際上，光學(xué)顯示單元為工作站，圖像是利用工作站的處理器通過根據(jù)雪崩光電二極管(apd)的輸出信號取得電子視頻信號來實現(xiàn)的。該圖像用于監(jiān)視光譜檢定，特別是激發(fā)目標(biāo)區(qū)域，以使激發(fā)區(qū)域落在目標(biāo)區(qū)域上并接收來自目標(biāo)區(qū)域的散射輻射。
喇曼光譜裝置(ods)包括在成像系統(tǒng)(Iso)中使用的相同激光器(1s)作為激發(fā)系統(tǒng)(exs)。喇曼散射沿著與激發(fā)光束相同的光路通過掃描鏡(sm)、透鏡(11，12)和旋轉(zhuǎn)多面棱鏡(pgn)反射回來。在多面棱鏡(pgn)之后，沿反射的散射光方向觀察，熱鏡(hm)位于光路中，以在反射光束中將喇曼散射光，即波長與激發(fā)光束不同的非彈性散射光，從彈性散射光中分離出來。
由另一反射鏡(m)將喇曼散射光導(dǎo)向光纖(fbr)入射端，并再經(jīng)由光纖入射端(fbr-i)之前的陷波濾光器(notch filter)和透鏡(13)聚焦到探測器針孔的光纖入射端上。光纖入射端本身充當(dāng)探測器針孔。光學(xué)成像系統(tǒng)(Iso)在入射焦點、出射焦點和檢測焦點之間建立了共焦關(guān)系，在入射焦點處存在半導(dǎo)體激光器(1s)，出射焦點位于待檢查對象(obj)局部細節(jié)區(qū)域處，檢測焦點位于光纖入射端(fbr-i)處。光纖(fbr)連接到帶有CCD探測器(CCD)的光譜儀(spm)的輸入端。帶有CCD探測器的光譜儀包含在探測器系統(tǒng)(dsy)中，其記錄波長小于大約1050nm的喇曼光譜。帶有CCD探測器的光譜儀的輸出信號代表了喇曼散射紅外光的喇曼光譜。事實上，該喇曼光譜出現(xiàn)在860nm之外的波長范圍內(nèi)，依激發(fā)波長而定。CCD探測器的信號輸出端連接到光譜顯示單元(spd)，例如在監(jiān)視器上顯示所記錄的喇曼光譜(spct)的工作站。
事實上，光學(xué)顯示單元和光譜顯示單元的功能可利用同一工作站來完成。例如，監(jiān)視器顯示屏的獨立部分(窗口)用于同時顯示光學(xué)圖像和喇曼光譜。關(guān)于普遍的分析儀器的更多詳細情況及其功能，可參考上述WO 02/057759A1。
根據(jù)本發(fā)明，提供了控制單元(ctrl)，其控制激發(fā)系統(tǒng)(exs)，從而激發(fā)對象(obj)的目標(biāo)區(qū)域中特定的所限定的感興趣區(qū)域，和/或控制探測系統(tǒng)(dsy)，從而阻擋來自部分所限定的感興趣區(qū)域的不需要的信號(如周圍皮膚)，而僅探測來自所限定的感興趣區(qū)域的需要的信號(如血液)。
因而，在從探測系統(tǒng)(ods)接收的、探測到的散射輻射中，利用對比度信息或光譜信息，由監(jiān)視系統(tǒng)(opd)產(chǎn)生所限定區(qū)域。這樣，根據(jù)本發(fā)明，在本具體實施例中，利用激發(fā)光束的彈性散射光，使如圖2a和2b所示的完全視野(FOV)成像。然后，在該圖像中，確定具有較小視野的感興趣區(qū)域(ROI)，該感興趣區(qū)域(ROI)包括例如如圖2a和2b所示的血管V。因而，感興趣區(qū)域可采用如圖2b所示的對象(V)的尺寸和形狀，或者可為一個如圖2a所示的矩形。
然后，利用控制單元(ctrl)，將激發(fā)光束的掃描設(shè)定為尺寸受限的感興趣區(qū)域(ROI)，并僅收集來自該感興趣區(qū)域(ROI)的散射輻射。在本特定實施例中，喇曼探測系統(tǒng)(dsy)僅探測到非彈性散射輻射。這樣，對于感興趣區(qū)域(ROI)中的所有象素而言，從血液中收集喇曼信號，形成與已知分析方法相比更大的喇曼信號。
當(dāng)在ROI上移動，以幾乎完全覆蓋如圖2a所示的血管或血管之若干部分時，意在區(qū)分血液和皮膚，并僅探測來自血液區(qū)域的信號。也就是說，在ROI內(nèi)非血液的象素中，激發(fā)或探測被阻止。血液和皮膚之間的區(qū)分可通過監(jiān)視ROI中水與蛋白質(zhì)的信號成分比來實現(xiàn)。由于存在相當(dāng)大含量的膠原蛋白，血液中水/蛋白質(zhì)比值(WPR)顯著高于血管周圍的皮膚中的WPR。
通常組織或血液的特征是根據(jù)指紋光譜區(qū)域(0-2000cm-1)確定的。高頻光譜區(qū)域2000-4000cm-1既包含蛋白質(zhì)的頻帶又包含水的頻帶。這些頻帶中的喇曼強度可以輕易確定，以在ROI中的每個象素中進行監(jiān)視。
分離低頻和高頻光譜區(qū)域的濾光器可用于產(chǎn)生指紋和水/蛋白質(zhì)光譜區(qū)域?？赏ㄟ^對蛋白質(zhì)頻帶中和水頻帶中的積分信號來確定WPR，以傳遞這兩種信號。這可通過利用濾光器將如圖3所示的高頻光譜部分從低頻光譜部分分離出來，或通過從CCD相機讀出相應(yīng)象素來實現(xiàn)。
顯示根據(jù)本發(fā)明分析方法的實施例的主要步驟的方塊圖示于圖4中。當(dāng)利用圖像分析時，在皮膚中發(fā)現(xiàn)血管是通過選擇例如在正交偏振光譜成像(OPSI)中的象素強度對比度，或在共焦掃描激光顯微(CSLM)中的象素強度波動來實現(xiàn)的。當(dāng)利用光譜分析時，通過選擇血液的光譜特性來找到血管?？墒褂脙煞椒ㄖ换蚱浣M合來為喇曼檢測定位和選擇最佳目標(biāo)血管(步驟S1)。
在選擇了血管之后，實施變焦(S2)，以選擇帶有(部分)血管的較小FOV，如圖2a、b所示。這可通過不同方法來完成利用兩束激光圖像掃描光束(監(jiān)視光束，irb)被縮放到所限定ROI，而固定的靜態(tài)喇曼光束(激發(fā)光束，exb)被縮放到血管中的固定點上(S2)。
利用兩束激光圖像掃描光束(irb)和喇曼激發(fā)掃描光束(exb)均被縮放到所限定ROI區(qū)域。在ROI中的所有象素上，收集并平均喇曼信號，這是由于喇曼激發(fā)激光功率分布在整個ROI區(qū)域，而非僅指向固定點。濾光器用于低頻區(qū)域和高頻區(qū)域(S3)。從高頻區(qū)域中，利用濾波(S4)確定并監(jiān)視WPR(S5)。由此可探測到皮膚或血液象素(S6)。當(dāng)利用WPR監(jiān)視以探測被瞄準(zhǔn)的是皮膚還是血液象素時，皮膚與血液之比可通過僅從血液象素中收集喇曼信號，而阻止皮膚象素的激發(fā)或探測來改善。
利用一束激光喇曼激發(fā)光束(exb)被縮放到所限定的ROI。部分激發(fā)光束用于產(chǎn)生彈性光散射，以用于對所限定的ROI進行圖像分析，并用于探測皮膚和血液；另一部分用于來自所限定的ROI的非彈性光散射(喇曼信號)。在此方法中，如果阻止激發(fā)，將不再有用于分析圖像或信號的輸入。因而阻止了探測。在所限定的RO I中的所有血液象素上，通過將喇曼激發(fā)激光功率分布在所限定的ROI區(qū)域，而非將其指向固定點，而收集并平均喇曼信號。
利用一束激光喇曼激發(fā)光束(exb)被縮放到所限定的ROI。部分激發(fā)光束用于產(chǎn)生彈性光散射，以用于對所限定的ROI進行圖像分析，并用于探測皮膚和血液；另一部分用于來自所限定的ROI的非彈性光散射(喇曼信號)。對低頻區(qū)域和高頻區(qū)域進行濾波(S3)。從高頻區(qū)域中，利用濾波(S4)確定并監(jiān)視WPR(S5)。由此可探測到皮膚或血液象素(S6)，以觸發(fā)探測。在ROI中所有血液象素上，通過將喇曼激發(fā)激光功率分布在所限定的ROI區(qū)域，而非將其指向固定點，而收集并平均喇曼信號。
WPR的確定可通過讀出相應(yīng)CCD象素或光譜濾波來實現(xiàn)(S3)。進而，從低頻區(qū)域(所謂指紋)可進行PLS分析(S7)，它允許確定所限定的ROI中的血液成分(S8)。
圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的分析儀器的實施例，其包括光學(xué)分離系統(tǒng)。波長為λ1的激光器形成了輻射源，以用于共焦成像，并同時用于喇曼激發(fā)。光束被由(例如20-80％)分束器(BS1)構(gòu)成的光學(xué)分離系統(tǒng)(sep)一分為二。部分用于共焦成像，另一部分用于喇曼激發(fā)。監(jiān)視光束(irb)通過偏振分束器(PBS)而線偏振。θ-φ反射鏡將共焦視頻顯微鏡中的掃描光束路徑在x-y平面內(nèi)偏轉(zhuǎn)，以形成圖像。透鏡L1和L2用于光束擴展，L2用于將θ-φ鏡的中心部分成像到顯微鏡物鏡(mo)的入射光瞳上。以這種方式，由θ-φ鏡反射的激光總是在同一位置入射到物鏡，無論θ-φ鏡的實際θ-φ位置如何。
四分之一波片λ/4將線偏振監(jiān)視光束(λ1；irb)轉(zhuǎn)換成圓偏振光。喇曼激發(fā)光束在高通濾光器(HPF)處反射，并經(jīng)由反射鏡(M1，M2)和反射分束器(BS2)引向物鏡。在返回光路中，來自對象的反射光又被轉(zhuǎn)換為線偏振光，但相對于入射光束偏振方向，偏轉(zhuǎn)了90°。通過反射分束器(BS2)的透射光(部分為監(jiān)視光束，部分為彈性散射喇曼光)接著被偏振分束器(PBS)偏轉(zhuǎn)，并引向APD探測器，以形成圖像及圖像中的喇曼光斑。來自對象的彈性和非彈性散射喇曼光在BS2處反射。非彈性散射喇曼光(λR)透過高通濾光器(HPF)并引向喇曼探測光路。分束器(BS2)可用光點反射器來替換。
如上所述，關(guān)于如圖1所示的第一實施例，提供了控制單元(ctr1)來根據(jù)從成像系統(tǒng)(opd)接收的信息，以上述方式控制激發(fā)系統(tǒng)(exs)和/或探測系統(tǒng)(dsy)。
圖6示意性地表示了依據(jù)本發(fā)明的分析儀器的又一實施例，其中監(jiān)視系統(tǒng)為正交偏振光譜成像裝置。該實施例結(jié)合了由OPSI的成像和喇曼光譜學(xué)。至于正交偏振光譜成像(OPSI)，使用了特定波長帶的光源(1s)。為達到此目的，用帶通濾波器(λ-Ftr)過濾白色光源。光被偏振器(P)線偏振，然后被物鏡(Obj)聚焦在對象上。通過正交偏振方向的分析器探測反射光。這意味著只探測到去偏振光，該去偏振光來源于混濁對象(組織)深處多次散射光(漫反射光)。這些光子的后向散射產(chǎn)生了一種“背光照明”，其在CCD探測器(CCD)處的圖像中提供更為均勻或均勻度稍差亮度。通過正確選擇與微小對象(例如皮膚中的毛細管)中的吸收性(部分地)相對應(yīng)的波長(λ-Ftr)，這些對象在亮背景上相反地呈現(xiàn)黑色(通過吸收)。利用濾光器或其它光束組合單元，按照與共焦成像相似的方式，可以將喇曼激發(fā)光束耦合在OPSI圖像中。OPSI的優(yōu)點特別在于其緊湊性和低成本。
而且，如上所述，關(guān)于如圖1所示的第一實施例，提供了控制單元(ctr1)，用于根據(jù)從成像系統(tǒng)(opd)接收的信息，以上述方式控制激發(fā)系統(tǒng)(exs)，和/或控制探測系統(tǒng)(dsy)，該激發(fā)系統(tǒng)在本實施例中是與用于產(chǎn)生監(jiān)視光束(irb)的光源(1s)相分離的。
本發(fā)明允許以高信噪比在圖像中發(fā)現(xiàn)血管并記錄血管的喇曼光譜。本發(fā)明可能的應(yīng)用領(lǐng)域為局部成分分析，例如用于片狀材料的遠程分析、非侵入式血液分析或在生產(chǎn)環(huán)境中的快速在線分析過程。
權(quán)利要求
1.一種分析儀器，特別是一種用于分析對象的光譜分析儀器，包括激發(fā)系統(tǒng)，用于發(fā)射激發(fā)光束以激發(fā)目標(biāo)區(qū)域，光束分離單元，用于將至少部分彈性散射輻射從非彈性散射輻射中分離出來，所述散射輻射是由激發(fā)光束在目標(biāo)區(qū)域處產(chǎn)生的，監(jiān)視系統(tǒng)，用于利用彈性散射或非彈性散射輻射來產(chǎn)生目標(biāo)區(qū)域的圖像，并用于在所述圖像中限定感興趣的區(qū)域，探測系統(tǒng)，用于探測來自所限定的感興趣區(qū)域的、由激發(fā)光束產(chǎn)生的散射輻射；以及控制單元，用于控制激發(fā)系統(tǒng)，從而激發(fā)目標(biāo)區(qū)域中所限定的感興趣的區(qū)域，和/或用于控制探測系統(tǒng)，從而僅探測來自所限定的感興趣區(qū)域的信號。
2.一種如權(quán)利要求1所述的分析儀器，其中所述監(jiān)視系統(tǒng)適于利用圖像中的對比度信息區(qū)分不同的圖像部分。
3.一種如權(quán)利要求1所述的分析儀器，其中所述監(jiān)視系統(tǒng)適于利用探測到的散射輻射中的光譜信息區(qū)分不同的圖像部分。
4.一種如權(quán)利要求1所述的分析儀器，其中所述探測系統(tǒng)包括濾光器，用于將喇曼信號中的高頻光譜部分，特別是包含來自蛋白質(zhì)和水的成分的部分，從低頻光譜部分，特別是指紋光譜區(qū)域中分離出來。
5.一種如權(quán)利要求1所述的分析儀器，其中所述監(jiān)視系統(tǒng)適于發(fā)射監(jiān)視光束，以對目標(biāo)區(qū)域成像。
6.一種如權(quán)利要求5所述的分析儀器，還包括輻射源，以發(fā)射輸出光束，以及光學(xué)分離系統(tǒng)，以從輸出光束中將監(jiān)視光束和激發(fā)光束分開。
7.一種如權(quán)利要求1所述的分析儀器，其中所述監(jiān)視系統(tǒng)包括共焦掃描激光顯微鏡，并且所述探測系統(tǒng)與共焦掃描激光顯微鏡具有共焦關(guān)系。
8.一種如權(quán)利要求1所述的分析儀器，其中所述監(jiān)視系統(tǒng)包括正交偏振的光譜成像裝置。
9.一種如權(quán)利要求1所述的分析儀器，其中所述控制系統(tǒng)適于控制所述激發(fā)系統(tǒng)，以將激光功率分布在所限定的感興趣區(qū)域上。
10.一種如權(quán)利要求1所述的分析儀器，其中所述控制系統(tǒng)適于控制所述探測系統(tǒng)，以阻擋來自部分所限定的感興趣區(qū)域的不需要的信號，而僅探測來自所限定的感興趣區(qū)域的需要的信號。
11.一種分析方法，特別是一種用于分析對象的光譜分析方法，包含以下步驟發(fā)射激發(fā)光束，以激發(fā)目標(biāo)區(qū)域，將至少部分彈性散射輻射從非彈性散射輻射中分離出來，所述散射輻射是由激發(fā)光束在目標(biāo)區(qū)域處產(chǎn)生的，利用彈性散射或非彈性散射輻射產(chǎn)生目標(biāo)區(qū)域的圖像，在所述圖像中限定感興趣的區(qū)域，控制激發(fā)系統(tǒng)，從而激發(fā)目標(biāo)區(qū)域中所限定的感興趣的區(qū)域，和/或控制探測系統(tǒng)，從而探測來自目標(biāo)區(qū)域中所限定的感興趣區(qū)域的信號，以及探測來自所限定的感興趣區(qū)域的、由激發(fā)光束產(chǎn)生的散射輻射。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分析儀器，具體地說是一種用于分析對象，例如患者血液的光譜分析儀器，以及相應(yīng)的分析方法。激發(fā)系統(tǒng)(exs)發(fā)射激發(fā)光束(exb)以激發(fā)目標(biāo)區(qū)域，光束分離單元(hm)將至少部分彈性散射輻射從非彈性散射輻射中分離出來，所述散射輻射是由激發(fā)光束(exb)在目標(biāo)區(qū)域處產(chǎn)生的。監(jiān)視系統(tǒng)(Iso)利用彈性散射或非彈性散射輻射來產(chǎn)生目標(biāo)區(qū)域的圖像，并在所述圖像中限定感興趣的區(qū)域。為增加喇曼光譜的記錄效率，提供控制單元(ctrl)，用于控制激發(fā)系統(tǒng)(exs)，從而激發(fā)目標(biāo)區(qū)域中所限定的感興趣的區(qū)域，和/或用于控制探測系統(tǒng)(dsy)，從而僅探測來自所限定的感興趣區(qū)域的信號，并提供探測系統(tǒng)(dsy)，用于探測來自所限定的感興趣區(qū)域的、由激發(fā)光束產(chǎn)生的散射輻射。優(yōu)先地，通過將激光激發(fā)功率分布在所限定的感興趣區(qū)域上，而平均來自所限定的感興趣區(qū)域的信號。
文檔編號A61B5/145GK1731952SQ200380107906
公開日2006年2月8日 申請日期2003年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月30日
發(fā)明者G·W·魯卡斯森, G·J·普佩斯, M·范德沃特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司