本申请提供一种拉曼光谱探头及拉曼光谱探测装置，涉及医疗器械技术领域，包括光纤模组，以及依次设置在光纤模组的光路上的放大透镜组和探测窗，光纤模组包括激发光纤和平行且环绕于激发光纤的纤芯外周的多个收集光纤，探测窗位于放大透镜组中靠近探测端的透镜的物距处；放大透镜组包括多个依次设置的凸透镜，相邻两个凸透镜之间的距离等于前一个凸透镜的像距和后一个凸透镜的物距之和；放大透镜组的多个凸透镜的焦距均为f，且均满足物像距比为n：1，放大透镜组的长度L满足；，N为放大倍数，m为凸透镜数量。m为凸透镜数量。m为凸透镜数量。
【技术实现步骤摘要】
一种拉曼光谱探头及拉曼光谱探测装置
[0001]本申请涉及医疗器械
，具体涉及一种拉曼光谱探头及拉曼光谱探测装置。
技术介绍
[0002]肿瘤的无创诊断是当前癌症研究领域前沿问题，拉曼光谱是一种新型光学诊断技术，其谱峰频率与分子结构息息相关，可以用来分析肿瘤组织中的分子组成及含量，并通过采集肿瘤的“拉曼指纹”来实现高精度诊断。而其中的手持式拉曼光谱探头因其便携性和灵活性，相比共聚焦扫描拉曼显微镜更具有临床应用前景。
[0003]但现有的手持式拉曼光谱探头的聚焦位置是非接触式的，即待测位置距离探头有一定距离，而一旦测量时没有聚焦好，会因能量分散造成拉曼信号显著降低，从而影响测试结果的灵敏性和谱峰强度。不同于实验室环境下可使用铁架台等工具固定、夹持探头，临床应用场景下，为了应对深度、角度多变的手术环境，操作者需要手持拉曼光谱探头进行灵活测量，这就不可避免地因操作者手部抖动造成难以达到理想聚焦状态，所获取的拉曼信号的可靠性、重复性、稳定性均存疑，进而导致了手持式拉曼光谱探头在体内实时肿瘤探测应用中陷入瓶颈。
技术实现思路
[0004]本申请实施例的目的在于提供一种拉曼光谱探头及拉曼光谱探测装置，能够使待测物恰处于最佳激发光纤的聚焦位置，以提高拉曼信号的可靠性和稳定性，且便携性好。
[0005]本申请实施例的一方面，提供了一种拉曼光谱探头，包括光纤模组，以及依次设置在所述光纤模组的光路上的放大透镜组和探测窗，所述光纤模组包括激发光纤和平行且环绕于所述激发光纤的纤芯外周的多个收集光纤，所述探测窗位于所述放大透镜组中靠近探测端的透镜的物距处；所述放大透镜组包括多个依次设置的凸透镜，相邻两个所述凸透镜之间的距离等于前一个所述凸透镜的像距和后一个所述凸透镜的物距之和；所述放大透镜组的多个所述凸透镜的焦距均为f，且均满足物像距比为n：1，所述放大透镜组的长度L满足：；其中，，N为放大倍数，m为凸透镜的数量，m为不包含0的自然数；n为自变量，L为因变量，f和log
10
N为固定常数，n为N的正整数次方根，n为方程的一个正数解,得到m
ideal
的理想值为log
n
N， m=[m
ideal
]。
[0006]可选地，多个所述凸透镜的相对位置通过外部设置的螺母调节，以使多个所述凸透镜之间保持等距且距离可变，多个所述凸透镜之间的距离通过电子卡尺反馈给计算机；其中，靠近所述光纤模组的所述凸透镜和所述激发光纤出口之间的距离为u，u是以下方程的一个正数解: ；S是所述激发光纤出口到所述探测窗的外表面的固定距
离，f
m
是m个组合所述凸透镜的等效焦距，f
m
≤S/4，且满足：；其中是相邻所述凸透镜之间的距离，f是每个所述凸透镜的焦距；所述电子卡尺实时读取多个所述凸透镜之间的距离，由所述计算机根据上述两个公式实时计算出理论上靠近所述光纤模组的所述凸透镜和所述激发光纤出口之间的距离u，并与所述距离比对，直至所述距离实际值调节至u
±
σ，σ不超过1% u 。
[0007]可选地，多个所述收集光纤环绕所述激发光纤设置的横截面形成多层同心的六边形，所述激发光纤位于所述六边形的中心。
[0008]可选地，所述激发光纤和所述收集光纤的径向截面为圆形或任意正多边形。
[0009]可选地，所述激发光纤连接至785nm激光器，多个所述收集光纤汇集连接至拉曼光谱仪。
[0010]可选地，所述激发光纤的出光端设置有圆形带通滤光片，所述圆形带通滤光片的带宽为 5nm，以通过中心波长为785nm的光束；所述收集光纤的入光端设置有环形长通滤光片，以覆盖多个所述收集光纤并与所述圆形带通滤光片形成嵌套结构，以通过的光束范围是200 cm
‑1‑
3500cm
‑1的光束。
[0011]可选地，所述激发光纤、所述收集光纤和/或所述光纤模组外套设有光纤保护层。
[0012]可选地，所述探测窗为材质为氟化钙的玻璃。
[0013]本申请实施例的另一方面，提供了一种拉曼光谱探测装置，包括：上述的拉曼光谱探头和探测器，所述探测器和所述拉曼光谱探头的收集光纤的出光端连接。
[0014]本申请实施例提供的拉曼光谱探头及拉曼光谱探测装置，激发光纤导出激发光，经放大透镜组放大后，通过探测窗入射待测物，而后携带待测物信息的导回光束再经探测窗折返，经放大透镜组后呈散射状导回收集光纤，以完成探测诊断；通过放大透镜组的放大效应，实现激发光的聚缩，从而提高单位面积内激发光的功率，进而提高拉曼探测的灵敏度；并且，将探测窗设置于放大透镜组中靠近探测端的透镜的物距处，探测窗紧贴待测物，这样一来，不仅固定了测量距离，还使待测物恰处于最佳激发光束聚焦位置，解决了现有手持拉曼光谱探头在手持测量时，常因手部抖动而造成的聚焦位置不精确、测量结果稳定性和重复性差的问题，同时本申请通过将探测窗设置于放大透镜组中靠近探测端的透镜的物距处，实现了高倍聚焦，高倍聚焦的激发光达到了显微镜物镜的聚焦效果，使其灵敏度和空间分辨率在物镜端达到媲美共聚焦扫描拉曼显微镜的程度。同时，放大透镜组的多个凸透镜组合使用的方式，可以极大地缩小激光会聚后的光斑，从而提高激发光功率密度和测量空间分辨率；结合探测窗固定在最后一个凸透镜物距处，实现了接触测量时的高精准聚焦。以上两点使得该手持式拉曼探头能够达到类似共聚焦拉曼显微镜的激发光功率密度和测量空间分辨率，同时具备便携性。拉曼光谱探头作为手持探头具备便携性和灵活性，以适应广泛的应用场景。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其他相关的附图。
[0016]图1是本实施例提供的拉曼光谱探头结构示意图；图2是本实施例提供的拉曼光谱探头的光纤模组的径向截面结构示意图；图3是本实施例提供的拉曼光谱探头的放大透镜组的结构示意图。
[0017]图标：101
‑
激发光纤；102
‑
收集光纤；103
‑
光纤保护层；104
‑
放大透镜组；1041、1042
‑
凸透镜；105
‑
探测窗。
具体实施方式
[0018]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0019]在本申请的描述中，需要说明的是，术语“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种拉曼光谱探头，其特征在于，包括：光纤模组，以及依次设置在所述光纤模组的光路上的放大透镜组和探测窗，所述光纤模组包括激发光纤和平行且环绕于所述激发光纤的纤芯外周的多个收集光纤，所述探测窗位于所述放大透镜组中靠近探测端的透镜的物距处；所述放大透镜组包括多个依次设置的凸透镜，相邻两个所述凸透镜之间的距离等于前一个所述凸透镜的像距和后一个所述凸透镜的物距之和；所述放大透镜组的多个所述凸透镜的焦距均为f，且均满足物像距比为n：1，所述放大透镜组的长度L满足：；其中，，N为放大倍数，m为凸透镜的数量，m为不包含0的自然数；n为自变量，L为因变量，f和log
10
N为固定常数，n为N的正整数次方根，n为方程的一个正数解，得到m
ideal
的理想值为log
n
N， m=[m
ideal
]。2.根据权利要求1所述的拉曼光谱探头，其特征在于，多个所述凸透镜的相对位置通过外部设置的螺母调节，以使多个所述凸透镜之间保持等距且距离可变，多个所述凸透镜之间的距离通过电子卡尺反馈给计算机；其中，靠近所述光纤模组的所述凸透镜和所述激发光纤出口之间的距离为u，u是以下方程的一个正数解:；S是所述激发光纤出口到所述探测窗的外表面的固定距离，f
m
是m个组合所述凸透镜的等效焦距，f
m
≤S/4，且满足：；其中是相邻所述凸透镜之间的距离， f是每个所述凸透镜的焦距；所述电子卡尺实时读取多个所述凸透镜之间的...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡惠明，王毅庆，王子阳，
申请(专利权)人：南京诺源医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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