技术领域
[0001] 本实用新型属于光电检测技术领域，具体涉及一种以荧光物质检测器官代谢功能的单线扫描侦测系统。
背景技术
[0002] 肝癌是世界上一种普遍的癌症死因，肝癌的成因主要来自感言病毒所引起的肝硬化，手术
切除时
治疗的主要手段。为了确保术后的肝脏能负荷全身代谢，避免肝衰竭，肝癌病人在术前评估时，会以荧光剂，例如靛青绿(Indocyanine green：ICG)滞留率测试，来辅助医生决定肝脏的切除比例。
[0003] 公告号为US 8082016B2，名称为“Measurement of cardiac output and blood volume by non-invasive detection of indicator dilution”的美国
专利公开了一种以
光源激发血液中注入的代谢荧光物质，透过荧光强度的单点量测，评估该物质在血液循环中出现的时间点与代谢消散速率，借以评估心脏的血流输出量，与肝脏的代谢解毒功能的方法。在此
基础上，公开号为US 20160007855A1、名称为“Image detection system for diagnosing physiologic status of organ having fluorescent matter”的专利公开了一种采用
单层面扫描的方式，通过荧光影像的形成，分辨血管内与血管外的荧光物质，以提供较为准确的代谢消散速率的方法。在单层面扫描方式中，是以类似电视荧幕CRT，
逐行扫描的方式(raster scan)去形成一个涵盖面(见图1A扫描轨迹)，假设扫描的条数是512条，那激发光束所形成的面扫描轨迹101回到原来那条血管的时间，就会比原本线扫描的时间要长了512倍，也就是说针对同一个血管，假设采用16kHz
频率的扫描镜，其讯号取样频率即为31.25Hz左右，这样的频率无法鉴定出更细微，更高频率的荧光变动模式，例如10微米大小的血球它本身不带荧光，当它以 1mm/sec的高速流过激发光束时，会造成100Hz左右的扰动，这部分面扫描就无法鉴定出来。实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于提供一种以荧光物质检测器官代谢功能的单线扫描侦测系统，以解决
现有技术中扫描频率太小无法识别更细微、更高频率的荧光变动的问题。
[0005] 本实用新型提供的以荧光物质检测器官代谢功能的单线扫描侦测系统，包括激发光发射器、扫描单元、光导引单元、分光单元、侦测单元、观测台和驱动单元；所述激发光发射器适于发射激发光；所述扫描单元、光导引单元、分光单元呈直线依次设置，且所述扫描单元位于所述激发光发射器的下方；所述分光单元位于所述观测台的上方，适于将所述激发光发射器发射的激发光导入所述分光单元下侧的观测台上；所述侦测单元安装在所述分光单元的上方，适于透过所述分光单元观测置于所述观测台上的具有荧光物质的组织；其中所述扫描单元中设有第一旋转振镜和第二旋转振镜，所述第一旋转振镜的镜心法线与所述第二旋转振镜的镜心相交；所述驱动单元适于驱动所述第一旋转振镜和所述第二旋转振镜旋转，所述第一旋转振镜的旋
转轴与所述第二旋转振镜的
旋转轴的夹
角为90°，且所述第一旋转振镜与所述第二旋转振镜分别沿旋转轴旋转时不相交，适于使导入所述观测台上的光束呈线性或环形回转重复。
[0006] 如上所述的以荧光物质检测器官代谢功能的单线扫描侦测系统，进一步优选为，所述驱动单元为包括两个电驱动共振组件；两个所述电驱动共振组件适于以相同的共振频率、相同的驱动振幅，且两个所述电驱动共振组件以90°的
相位差分别驱动所述第一旋转振镜和所述第二旋转振镜旋转。
[0007] 如上所述的以荧光物质检测器官代谢功能的单线扫描侦测系统，进一步优选为，所述电驱动共振组件包括
电路板，所述
电路板适于将所述电驱动共振组件的振动转换并放大成
电压。
[0008] 如上所述的以荧光物质检测器官代谢功能的单线扫描侦测系统，进一步优选为，所述电驱动共振组件的振动呈弦波或方波，且振动频率为4-16kHz。
[0009] 如上所述的以荧光物质检测器官代谢功能的单线扫描侦测系统，进一步优选为，所述侦测单元包括
滤波器、
光电倍增管和处理器，所述光电倍增管和所述滤波器从上至下叠放在所述分光单元上方，所述处理器与所述光电倍增管电连接。
[0010] 如上所述的以荧光物质检测器官代谢功能的单线扫描侦测系统，进一步优选为，所述光导引单元包括：传光筒，所述传光筒两端开口，并采用遮光材质制成；第一凸透镜和第二凸透镜，所述第一凸透镜和第二凸透镜分别安装在所述传光筒的两端，且所述第一凸透镜和第二凸透镜的镜心法线重合。
[0011] 如上所述的以荧光物质检测器官代谢功能的单线扫描侦测系统，进一步优选为，还包括第三凸透镜，所述第三凸透镜设置在所述分光单元和观测台之间，且位于第二凸透镜的出射方焦点处。
[0012] 如上所述的以荧光物质检测器官代谢功能的单线扫描侦测系统，进一步优选为，所述第一凸透镜、第二凸透镜和所述第三凸透镜上设置有光学
镀膜。
[0013] 如上所述的以荧光物质检测器官代谢功能的单线扫描侦测系统，进一步优选为，所述第一凸透镜和所述第二凸透镜的焦距大于或者等于5cm，所述第三凸透镜的焦距为3cm。
[0014] 如上所述的以荧光物质检测器官代谢功能的单线扫描侦测系统，进一步优选为，所述激发光发射器发射的激发光为
波长530nm-800nm、带宽小于20nm、功率高于50mW的
半导体激光。
[0015] 本实用新型与现有技术相比具有以下的优点：
[0016] 本实用新型通过设置具有第一旋转振镜、第二旋转振镜的扫描单元，并通过所述第一旋转振镜和第二旋转振镜的相对转动，使得导入所述观测台上的光束呈线性或环形回转重复。通过上述结构的设置，使得相较于现有技术中的秒扫描方式，本实用新型中的扫描频率与扫描镜的频率相同，扫描频率极大地提高，能取得更高频率的浓度变化信息，且保留血管内与血管外讯号的判别
力。
附图说明
[0017] 图1为三种扫描侦测方式，其中图1A为现有技术中的面扫描侦测方式，图1B为本实用新型中的线扫描侦测方式，图1C为本实用新型中环扫描侦测方式；
[0018] 图2为本实用新型中以荧光物质检测器官代谢功能的单线扫描侦测系统的结构示意图；
[0019] 图3为图1B的荧光强度示意图。
[0020] 附图标记说明：
[0021] 1-组织，2-激发光发射器，3-扫描单元，31-第一旋转振镜，32-第二旋转振镜，4-光导引单元，41-第一凸透镜，42-第二凸透镜，43-第三凸透镜，5-分光单元，51-分光镜，6-侦测单元，61-滤波器，62-光电倍增管，63-处理器，r1、 r2-激发光；
[0022] 101-面扫描轨迹，102-线扫描轨迹，103-环扫描轨迹，200-血管荧光
信号区，300-组织背景荧
光信号区。
具体实施方式
[0023] 下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的
实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0024] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“
水平”、“内”、“外”等指示的方位或
位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0025] 如图2所示，本实施例公开了以荧光物质检测器官代谢功能的单线扫描侦测系统，包括激发光发射器2、扫描单元3、光导引单元4、分光单元5、侦测单元6、观测台和驱动单元；所述激发光发射器适于发射激发光r1、r2；所述扫描单元3、光导引单元4、分光单元5呈直线依次设置，且所述扫描单元3 位于所述激发光发射器的下方；所述分光单元5位于所述观测台的上方，适于将所述激发光发射器2发射的激发光r1、r2导入所述分光单元5下侧的观测台上；所述侦测单元6安装在所述分光单元5的上方，适于透过所述分光单元 5观测置于所述观测台上的具有荧光物质的组织；其中所述扫描单元3中设有第一旋转振镜31和第二旋转振镜32，所述第一旋转振镜31的镜心法线与所述第二旋转振镜32的镜心相交，优选的，所述第一旋转振镜31和所述第二旋转振镜32的镜心相距1cm左右；所述驱动单元适于驱动所述第一旋转振镜31 和所述第二旋转振镜32旋转，所述第一旋转振镜31的旋转轴与所述第二旋转振镜32的旋转轴的夹角为90°，且所述第一旋转振镜与所述第二旋转振镜分别沿旋转轴旋转时不相交，适于使导入所述观测台上的光束呈线性或环形回转重复。
[0026] 如图2所示，上述结构中，所述驱动单元为包括两个电驱动共振组件；两个所述电驱动共振组件适于以相同的共振频率、相同的驱动振幅，且两个所述电驱动共振组件以90°的
相位差(相差四分之一周波)分别驱动所述第一旋转振镜31和所述第二旋转振镜32旋转。进一步的，所述电驱动共振组件为电路板，所述电驱动共振组件的振动转换并放大成电压，进而通过
电磁感应驱动所述第一旋转振镜31、第二旋转振镜32旋转。进一步的，所述电驱动共振组件的振动呈弦波或方波，且振动频率为4-16kHz，优选使所述第一旋转镜、第二旋转镜的共振频率为4kHz,8kHz或16kHz。具体的，本实施例中的所述第一旋转振镜31、第二旋转振镜32可采用Cambridge Technology的CRS系列振镜。
[0027] 如图2所示，上述结构中，所述侦测单元6包括滤波器61、光电倍增管 62和处理器63，所述光电倍增管62和所述滤波器61从上至下叠放在所述分光单元5上方，所述处理器63与所述光电倍增管62电连接。滤波器61的目的在于大幅衰减从分光镜51透射过来的残余激发光r1、r2，选择性的让激发后波长较长的分子荧光通过，此一设置能大幅提升讯号噪声比，相关产品可于 SEMROCKS公司选购实现。光电倍增管62可以将微弱(纳瓦以下)的荧光
光子转换成光
电流，并转换成电压输出讯号，相关产品可于Hamamatsu公司选购实现，而处理器63则将输出的模拟讯号以100MHz的带宽高速数字化，在计算机中以数字化信息量化纪录荧光信号强度。相关产品可于eDAQ公司选购实现。
[0028] 如图2所示，上述结构中，所述光导引单元4包括：传光筒，所述传光筒两端开口，并采用遮光材质制成，一般采用金属材料或高强度合成材料，优选采用
铝合金；第一凸透镜41和第二凸透镜42，所述第一凸透镜41和第二凸透镜42分别安装在所述传光筒的两端，且所述第一凸透镜和第二凸透镜的镜心法线重合。进一步的，本实施例所述单线扫描侦测系统还包括第三凸透镜 43，所述第三凸透镜43设置在所述分光单元5和观测台之间，且位于在第二凸透镜42的出射方焦点处。上述结构中，第一凸透镜41的入射方焦点落在第二扫描振镜的镜心，第二凸透镜42的入射方焦点落在第一凸透镜41的出射方焦点，第二凸透镜42的出射方焦点，经分光单元5接近90度反射后，落在第三凸透镜43上。第一凸透镜41和第二凸透镜42设置的目的在于利用两个透镜的焦距比例，扩增或缩减光源光束的尺寸，使其填满第三凸透镜43的无球面像差入射范围。其中，所述第一凸透镜41和所述第二凸透镜42的焦距大于或者等于5cm，所述第三凸透镜43的焦距为3cm。优选的，所述第一凸透镜 41、第二凸透镜42和所述第三凸透镜43上设置有光学镀膜，适于提高激发光 r1、r2的穿透能力。本实施例中，所述第一凸透镜41、第二凸透镜42和第三凸透镜43相关产品于Coherent公司选购获取。
[0029] 如图2所示，上述结构中，所述激发光发射器2发射的激发光r1、r2为波长530nm-800nm、带宽小于20nm、功率高于50mW的半导体激光。其激光发射器可购自Coherent公司的相关产品。
[0030] 如图2所示，上述结构中，分光单元5上设有光学镀膜，适于将激发光r1、 r2 90度反射，但让波长较长的分子荧光讯号透射，而待测样品背向散射的激发光r1、r2不会穿透分光单元5，降低背向散射光对于侦测单元6的干扰。相关产品可于SEMROCKS公司选购实现。
[0031] 通过上述结构的设置，使得本实施例中的单线扫描侦测系统中的激发光 r1、r2从现有技术中的二维平面投影扫描变成类似条码机的单线来回扫描，于组织1的层上形成如图1B或图1C中所示的线扫描轨迹102或环扫描轨迹103。如图3所示，激发光r1、r2横扫组织1的过程会经过血管与非血管的组织1 区域，有血管的地方荧光较强，形成血管荧光信号区200，没血管的组织荧光较弱，形成组织背景荧光信号区300，假设采用16kHz频率的扫描镜，每个血管的荧光资讯因此可以达到16KHz的取样频率，可以分析出血管内与血管外的荧光物质强度，进而排除血管外荧光物质的干扰，不仅达到血管内与血管外讯号的判别，提供更为准确的代谢消散速率，同时提升血管内荧光强度的取样频率，取得更高频率的浓度变化信息。
[0032] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
