用于光电检测肿瘤的装置的制作方法

专利名称：用于光电检测肿瘤的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够对活体内部进行非侵入性检查的肿瘤光电检测装置。
背景技术：
肿瘤的早期检测对于肿瘤的治疗非常重要，并由此，为了在早期检测到肿瘤，利用了各种方法和技术。
首先，常规公知的方法是拓扑诊断法(topologic diagnosticmethod)(例如，如JP-A2005-328507(KOKAI)所述)。该拓扑诊断法是一种用于基于对物理常数(X射线吸收系数或者声阻抗)进行测量所获得的值来检测肿瘤位置的诊断方法。更具体地，测量多个位置处的X射线吸收系数和/或生物组织的声阻抗，并且基于测量值的差异检测出活体内不同于正常位置的区域。然后，分析该区域及其周围区域中产生的新生血管的分布状况和该区域中产生的微钙化的大小和形状，并由此诊断该区域是否存在肿瘤。这种拓扑诊断方法必然伴有例如暴露在X射线下的缺点。
接着，常规公知的方法是生理学诊断法(例如，如JP-A2005-164609(KOKAI)所述)。生理学诊断法是一种通过将标记有发射正电子的同位素的葡萄糖注射到活体中，并且用特殊照相机对体内所注射的葡萄糖的分布进行成像来诊断癌细胞的方法。作为该方法的具体实例，存在一种能够早期检测癌细胞的PET(正电子发射断层成像)检查。在PET检查中，注意癌细胞和正常细胞之间的生理现象差异(即，该现象是癌细胞比正常细胞吸收更多的葡萄糖)。更具体地，使用标记有同位素的葡萄糖，指定吸收更多葡萄糖并由此比正常细胞发射更强辐射的癌细胞。由于将放射性物质注射到活体中，因此这种生理学诊断法必然伴有正常细胞组织的安全问题。
近年来，除上述的拓扑诊断法和生理学诊断法以外，一种光学诊断法已经成为关注的焦点(例如，如JP-A-2004-5311311(KOHYO)所述)。该光学诊断法是一种通过对特定生物物质(肿瘤标志物)的浓度进行光学测量来诊断组织中是否存在肿瘤的方法。该光学诊断法没有诸如暴露在X射线下和摄入放射性物质等这样的问题，并且其在非侵入性检查活体内部的方面优于其它常规方法。
该光学诊断法需要进行年龄校正。年龄校正是根据病人的年龄来改变特定生物物质(肿瘤标志物)的浓度的标准值(正常值)。年龄校正的思想是基于生物物质的含量随年龄发生巨大变化这一生理学现象。许多生物物质的浓度受老化影响，并由此当将这些生物物质中的一种选择为肿瘤标志物时，年龄校正是必要的。目前，光学诊断法中所利用的所有肿瘤标志物都是需要进行年龄校正的物质。

发明内容
根据本发明的肿瘤光电检测装置包括下列结构元件i)辐射器，其将第一种光和第二种光辐射在生物组织的多个区域上，所述第一种光的波长位于葡萄糖的光吸收带内，所述第二种光的波长位于水的光吸收带内；ii)检测器，其检测来自生物组织的所述第一种光的反射光和来自生物组织的所述第二种光的反射光；iii)演算单元，其配置为通过关于强度增加或减少对所述第一种光的反射光和所述第二种光的反射光进行比较来演算多个区域中的葡萄糖和水的浓度水平分布；以及iv)确定单元，其配置为通过分析浓度水平分布来确定是否存在这样的区域，在该区域中，具有高浓度水平葡萄糖的区域和具有低浓度水平水的区域交替出现。
在下面的说明中阐述了本发明的其它目的和优点，并且部分将通过说明变得显而易见，或者可以通过实施本发明而获知。借助于仪器和下文特别指出的组合，可以实现和获得本发明的目的和优势。


附图包括在说明书中并且构成说明书的一部分，其说明了本发明的实施例，并且其连同上面给出的总体说明和下面给出的实施例的具体介绍用来解释本发明的原理。
图1是根据一个实施例的肿瘤光电检测装置的示意图；图2是示出根据该实施例的肿瘤光电检测装置的探针的示意图；图3A是示出根据该实施例的肿瘤光电检测装置的光辐射光纤和声学元件的布置的示意图；图3B是图3A所示声学元件50的前视图；图4是示出在模型标本(model sample)上方旋转的根据该实施例的肿瘤光电检测装置的探针的示意图；以及图5是生物组织的模型标本的顶视图。
具体实施例方式
为了进一步提高诊断结果的精确性，本发明的发明人对光学诊断法进行了深入细致的考察和研究。在研究中，得出了以下结论出于下面的原因，年龄校正是进一步提高诊断结果的精确性的障碍。即，我们仅使用病人的实际年龄并校正每种生物物质浓度的偏移不能得到诊断结果的精确性，这是因为浓度的偏移按照年龄存在个体上的差异。此外，本发明的发明人还发现与其它部位的每种生物物质的浓度变化相比，妇女乳房中的每种生物物质的浓度变化甚至在个体中具有更大的不同，并由此不能过分期望年龄校正的作用。基于该发现，本发明人进行了进一步的考察和研究以开发一种不需要年龄校正的光学诊断法。
即，本发明的目的是提供一种肿瘤光电检测装置，其可以非侵入性地检查活体的内部而不会对活体造成物理伤害，并且可以精确地检测到肿瘤而不会受到个体间年龄差异的影响。
因为实现了上述目的，因此本发明人已经完成了一种实际新颖的肿瘤光电检测装置。
本发明的肿瘤光电检测装置包括下列结构元件i)辐射器，其将第一种光和第二种光辐射在生物组织的多个区域上，所述第一种光的波长位于葡萄糖的光吸收带内，而所述第二种光的波长位于水的光吸收带内；ii)检测器，其检测来自生物组织的所述第一种光的反射光和来自生物组织的所述第二种光的反射光；iii)演算单元，其配置为通过关于强度增加或者减少对所述第一种光的反射光和所述第二种光的反射光进行比较来演算多个区域中的葡萄糖和水的浓度分布；以及iv)确定单元，其配置为通过分析浓度水平的分布来确定是否存在高浓度的葡萄糖和低浓度的水交替出现的区域。
现在，将参照附图具体介绍本发明的实施例。在全部附图中，相同结构的部件由相同的附图标记表示，并且不再重复对该部件的说明。此外，附图全部是示意性绘制的，并且由此，厚度和宽度之间的关系、各层厚度之间的比例等可能不同于实际结构。而且，在附图中，一些部件中的量度、比例等可能不同。
首先，将介绍用作肿瘤标志物的化合物。
为了使化合物用作肿瘤标志物，需要化合物具有在生物组织的正常部位和肿瘤部位之间表现不同浓度的特质。此外，该化合物应该具有其在生物组织内的浓度不易受到老化影响的特质。使用这种化合物，就不再需要进行年龄校正。因此，可以使用肿瘤标志物获得支持存在肿瘤的精确数据而不必考虑老化，老化是在个体中有极大不同的因素。“不易受到老化影响的化合物”是一种其浓度在生物组织内的正常部位和肿瘤部位之间存在不同并且不易受到年龄影响的化合物。
该化合物的具体实例是葡萄糖。如上所述，肿瘤细胞内的葡萄糖浓度总是高于正常细胞的葡萄糖浓度，并且这种趋势不随年龄而变化。因此，光学地测量生物组织中的葡萄糖浓度，并由此指定葡萄糖浓度高的区域。利用这种方式，可以在不进行年龄校正的情况下指定肿瘤部位。在这里，可以在不进行年龄校正的情况下直接将光学测量所获得的葡萄糖浓度用作支持肿瘤存在的数据。在这里，为了在检查中使用葡萄糖，必须使用波长在葡萄糖所独有的光吸收带内的光。更具体地，可以使用波长在905nm、1450nm、1550nm、1640nm或者2130nm的光吸收范围内的光。
此处应该注意，肿瘤中的葡萄糖浓度随诸如吃饭和锻炼等日常生活的活动而变化，这与正常组织中的葡萄糖浓度是相同的。因此，例如，当对以下两种情况进行测量时，即当禁食时，是否供给含有葡萄糖的水，这可以更进一步提高检查结果的精确性。
第二，现在将介绍测量原理。
具有多种测量目标区域中存在的特定化合物的浓度的手段。在这里，测量波长在该化合物所独有的光吸收带内的所吸收的光的强度，并由此可以排除一些其它化合物所产生的噪声的不利影响。可以通过测量从生物组织内部反射的波长在光吸收带内的光的强度来计算生物组织中的吸收光的强度。对于这种演算单元，测量装置的结构可以相对简单。另一方面，由光吸收积累在化合物上的光能产生热量和声波。将使用声学元件测量所产生的声波的技术称为光声法，与测量反射光强度的方法相比，该光声法可以有效地利用动态范围。一些其它技术是检测随红外线所产生的热量和检测随超声波的声速变化而在温度上的变化。
为了定位存在目标化合物(吸收体)的位置，通过设置从其将光(热量或声波)发射到体外的多个位置、基于光输入到身体的位置来执行测量。当测量中所使用的光在时间上连续时(即，CW光)，利用空间分辨法(space resolved method)。利用该方法，通过统计地利用估计光路计算反问题来定位目标化合物的位置。在测量中使用的光随时间变化的情况下(即，调制的光强、脉冲光)，所测量的光相对于输入光的相位或者到达时间的延迟对应于光路的长度(光路长度)。因此，当基于所获得的数据计算该反问题时，可以定位吸收体的位置。对于该装置的具体结构，参见文献，例如“Visualizing Technique ofBio-data”，Corona 1997，Phys.Med.Biol.Vol.50，R1到43，2005。
在将要对声波进行测量的情况下，首先，估计产生声波的位置。然后，在不同的测量点重复对该声波的测量，并且确定吸收体的位置在总体上没有抵触的位置处(参见Appl.Opt.39，5872-83(2000))。将吸收体的量分配到如此确定的吸收体的位置，并由此形成空间分布图。
通过利用上述化合物的光吸收特性来检测肿瘤部位中分布的化合物，并将浓度和分布形状与阈值在数量上进行比较。利用这种方法，不仅可以区分肿瘤与正常组织而且可以区分恶性肿瘤和良性肿瘤。此外，光学测量不会伴有暴露在放射性下和受放射性影响的缺点。因此，结合其它常规的治疗设备，可以在没有对病人的物理负荷的情况下显著提高诊断的精确性。
第三，将介绍专门用来确定是否存在乳腺癌的肿瘤光电检测装置。
本发明人对多种类型癌症中的乳腺癌进行了专门的研究。在癌症的检测中，利用了在乳腺癌发展过程期间所出现的微钙化现象。微钙化现象是草酸钙或者磷酸钙集中在乳腺导管附近并造成大量聚集的现象。当微钙化区域聚集成点时，钙化区域形成针状形状，或者钙化区域沿乳腺导管分布，这具有乳腺癌的高概率。因此，当观察到上述现象时，需要在更高的特定分辨率下重新测量(参见Diagnosis andTreatment of Mammary Cancer-Latest Research Trends-JapanClinical(2000))。乳房x线照相术具有例如100μm或者更小的高空间分辨率，并且能够检测到上述的微钙化区域或者其形状。基于光的测量必然伴有如下缺点，空间分辨率由于多次散射而恶化，并由此难以测量所关注的微钙化区域本身。由于微钙化是出现在部分组织的现象，因此可以间接地从其分布趋势通过测量包括微钙化区域的附近的化合物分布来检测微钙化现象。微钙化区域是肿瘤区域，在该肿瘤区域中，肿瘤细胞的活动增强，而正常细胞的新陈代谢活动受到抑制。微钙化肿瘤区域的构成不同于非钙化肿瘤区域的构成。例如，微钙化区域的特征是它们的含水量低。在许多情况下，大的钙化区域表示其不是恶性的，而在怀疑为恶性肿瘤的小钙化区域中，具有低含水量的区域是非连续地以点的形式存在的。而且，在非连续区域沿乳腺导管分布的情况下，这些区域受到恶性肿瘤入侵的概率高。基于乳腺癌的上述特点，通过分别测量葡萄糖和水的光吸收分布，并且确定是否存在其中具有高浓度水平葡萄糖的区域和具有低浓度水平水的区域交替出现的区域，本发明的肿瘤光电检测装置可以容易地评估是否存在乳腺癌。
更优选的是，除了上述设备系统以外，可以同时测量血红蛋白的光吸收分布。公知的是由于随新生血管在组织中激增而使血流量增加，因此癌组织中的血红蛋白总量增加。基于该现象，通过确定是否存在其中具有高浓度水平血红蛋白和葡萄糖的区域和具有低浓度水平水的区域交替出现的区域，可以以更高的精确性检测乳腺癌。
现在将介绍根据实施例的肿瘤光电检测装置的结构和工作原理。
图1示出了根据该实施例的肿瘤光电检测装置。从连接到函数发生器1的3种类型的半导体激光器(LD)2中的每个辐射波长在期望要测量的物质的光吸收带内的光。如现在所介绍的，在实施例1中，选择血红蛋白、氧化的血红蛋白以及葡萄糖作为待测量的上述物质，并且从三种类型LD中的每一种LD分别辐射波长在每一种物质的光吸收带内的光束。根据待测量物质的数量，可以按照需要增加或者减少LD的数量。利用光合成器-耦合器3覆盖LD所辐射的光束，并且将合成光经由光辐射光纤4(辐射器)辐射在生物组织上(实施例1中的活模型标本5)。应该注意，实施例1中提供的活模型标本具有多个形成在其中的凹槽14，凹槽14中含有模型血液(model blood)，并且还将薄板12紧紧地固定设置在标本上，该薄板12显示出与脂质相同的光学常数。接着，利用OE转换器7经由一个光检测光纤6(检测器)检测从生物组织(即，实施例1中的活模型标本5)中得到的反射光。OE输出端连接到锁相放大器8，而到LD驱动器2的信号施加给外部触发器。利用这种方法，可以独立地检测LD的输出。此外，OE输出端如此设置，使得从锁相放大器8切换到AC耦合放大器9，并且使用主放大器对信号强度进行放大。此后，使用AD转换器10对信号进行AD转换，然后将转换后的信号馈送到PC中。将光辐射光纤4和光检测光纤6彼此具有特定间隔地固定在单个探针11上。图2示出了探针11的横截面。如该图所示，光辐射和光检测光纤20放置在金属圆柱体30内，并且探针的末端用聚合体帽40覆盖。
接着，分析每个输出束的增加和/或减小(分析单元)，其中输出束由OE转换器7检测，每个束的波长在待测量的每种物质的光吸收带内。随后，使用上述辐射器、检测器和分析单元，在多个区域中分析生物组织。即，在生物组织的多个区域中，分析每个输出束的增加和/或减小，其中输出束由OE转换器7检测，每个束的波长在待测量的每种物质的光吸收带内。然后，演算在每个区域中待测量物质的浓度水平分布(演算单元)。最后，分析浓度水平的分布以确定是否存在其中交替观察到多种物质的区域(确定单元)。
另一方面，由光吸收在化合物上积累的光能产生声波，并且使用声学元件可以测量所产生的声波。为了利用光声法来检测化合物的浓度水平，光辐射光纤和声学元件按照图3A和3B所示布置。光辐射光纤4设置在其中包括活模型标本5的模型血液的沟槽14上，并且声学元件50经由声匹配层紧紧附着到与光入射表面垂直的表面上。图3B是图3A所示声学元件50的前视图。
在检测并测量声波的情况下，首先，将多束光辐射在生物组织上，其中所述光的波长在期望要测量的多种物质(葡萄糖、水和血红蛋白)的光吸收光谱区内，并且光的强度随时间而变化(辐射器)。第二，检测生物组织所产生的声波(检测器)。第三，通过测量声学元件检测到的超声波的到达时间来演算声波所产生的部位(演算单元)。最后，通过由声波的产生部位和幅值构建空间分布图，并且在空间分布图中的待检查部分的空间分布值与空间分布图中的正常部分的空间分布值之间进行比较，来确定该部分是否存在肿瘤(确定单元)。
此处应该注意，图1到图3示出了肿瘤光电检测装置的结构，其仅仅是本发明的实施例。本发明的肿瘤光电检测装置覆盖满足权利要求中的结构的所有可行实施例。
实例实例1选择血红蛋白(氧化的和正常的)以及葡萄糖这两种类型作为待测量的吸收体。代替生物组织，准备下面的模型标本。即，首先，选择硅树脂作为基底材料。然后，将散射材料(10％的脂质粒散射液，产品名称Intralipid)和吸收材料(近红外区染料，产品名称GreenishGreen)分散在硅树脂中，并且固化生成物，由此准备了模拟脂质。模拟脂质表现出与自然脂质相同的光学常数(散射系数和吸收系数)。将模拟脂质切成不同的厚度为5mm到30mm的片(以5mm为步长)，并由此制造模拟脂质的薄板。随后，选择硅树脂作为上述基底材料，并且制造能够容纳测试标本的方块体。在方块体的表面部分，切出具有5mm到25mm(以5mm为步长)的不同宽度和长度并且恒定深度为5mm的凹坑。图5示出了该模型标本的顶视图。
作为模型血液，准备两种类型的水溶液。对于该溶液，分别选择表现的光谱与血红蛋白和氧化的血红蛋白的近红外区(800nm附近)的吸收光谱相匹配的染料。(模型1血红蛋白的水溶液，和模型2氧化的血红蛋白的水溶液。)将不同数量的0mg/dl到500mg/dl的葡萄糖(以100mg/dl为步长)添加到每种模型血液中，并由此准备模型肿瘤成分。将每种模型肿瘤成分小心地注射到形成在方块体中的凹坑，而不与其中的空气混合(模型1注射到奇数编号的凹坑中，和模型2注射到偶数编号的凹坑中)。然后，将薄板放置在方块体上，并且将其紧紧附着到方块体上，使得不会产生空气层。
将待测量的波长设定为760nm、840nm和905nm以分别与血红蛋白、氧化血红蛋白和葡萄糖的吸收带相匹配。选择3个近红外LD(连续振荡LD，其强度分别用频率500kHz、600kHz和700kHz的正弦波进行调制)作为光源。LD输出的调制光束在滤光片上合成，并将合成光经由单个光纤(石英单芯型，直径为250μm)辐射在标本上。同时，来自标本的输出光由光纤(塑料多芯型，直径为500μm)传递，并且使用其中对数放大器连接到高速响应的雪崩Si光电二极管的系统(其中能够检测到亚纳瓦到10mW的OE检测器)对其进行检测。两个光纤之间的距离设定为3cm。OE输出端连接到锁相放大器，并且到LD驱动器的输出施加到外部触发器，因此可以独立检测到LD的输出。利用主放大器对来自锁相放大器的输出进一步放大，然后对放大信号进行AD转换，并馈送到PC中。
首先，每个LD的光输出由锁相放大器检测，同时探针对准在没有凹坑的位置上，并且测量在没有吸收体时通过模型的光的强度。调节提供给各个LD的电流值，使得3个LD输出近似相等(10纳瓦到亚微瓦数量级)。探针围绕光源光纤的位置旋转。实例如图4所示。该图示出光源的位置没有改变而仅仅是检测器的位置发生改变的模型，并且实现该布置，以便尽可能保持光入射条件不变。探针以15度为步长进行旋转。探针从没有凹坑的位置(0度)开始，通过具有凹坑的位置，并且最后移动到没有凹坑的位置(180度)。将在0度和180度处的测量值的平均值作为没有吸收体情况下的测量结果(参考值)。将参考值和每个位置处的测量结果之间的差作为由光吸收所引起的变化。
准备6种类型不同厚度的薄板(从5mm到30mm，以5mm为步长)。在其中的每个薄板中，制造5种类型不同宽度的凹坑(从5mm到25mm，以5mm为步长)。然后，分别将葡萄糖浓度水平为0mg/dl的上述2种类型的模型肿瘤成分(一种只具有血红蛋白，而另一种只具有氧化血红蛋白)注射到这些凹坑中，然后，对其进行测量。对于所有6种类型的薄板，760nm的LD的信号强度在奇数编号的凹坑中降低，而840nm的LD的信号强度在偶数编号的凹坑中降低，但是在其余波长的其它两个LD中没有观察到强度变化。根据由此得到的测量结果，被解释为检测到存在可应用的吸收体。当凹坑的宽度从25mm减小到5mm时，降低后的信号强度的水平更低。然而，可以将降低后的信号强度的水平与噪声区分开。此外，当薄板变厚时，经过没有凹坑的位置的光强度显著变低。因此，增加提供给LD的电流以增强光输出。
接着，对于厚度为15mm的薄板和宽度为15mm的凹坑，将从0mg/dl到500mg/dl(以100mg/dl为步长)的不同葡萄糖浓度水平的模型肿瘤成分注射到各个凹坑中，然后对其进行测量。注意每个LD的强度，可以观察到，760nm和905nm的LD的信号强度在奇数编号的凹坑中降低，而840nm和905nm的LD的信号强度在偶数编号的凹坑中降低，但是在不同波长的其它LD的信号强度中没有观察到实质的变化。当葡萄糖浓度水平更高时，与参考值相比，905nm的LD的信号强度变小(换言之，葡萄糖吸收905nm的光)。760nm和840nm的LD中的每一个的信号强度即使在葡萄糖浓度水平改变时也不变化。相反，905nm的LD的信号强度即使在氧化血红蛋白或血红蛋白的浓度水平改变时也不变化。
根据上面得到的结果，发现即使在氧化血红蛋白或血红蛋白与葡萄糖共存的情况下，由葡萄糖引起的光吸收的水平也可以用波长为905nm的光测量。
此外，还研究了方块体的凹坑宽度和信号强度之间的关系。发现当凹坑的宽度减小时，对于这些波长的LD的所有类型，信号强度都降低，并因此需要增加各个LD的初始强度。另一方面，当薄板更厚时，对于这些波长的LD的所有类型，信号强度在凹坑宽度减小的情况下都降低。
实例2使用与实例1相同的模型标本评估该装置。
将待测量的波长设定为760nm、840nm和1640nm以分别与血红蛋白、氧化血红蛋白和葡萄糖的吸收带相匹配。选择3个近红外LD(时间间隔为10ns并且重复频率为10kHz的脉冲振荡LD)作为光源。LD输出的调制光束在滤光片上合成，并将合成光经由单个光纤(石英单芯型，直径为250μm)辐射在标本上。同时，声学元件经由声匹配层紧紧附着在与光入射表面垂直的表面上，执行对声波的检测。将声信号馈送给锁相放大器，在该锁相放大器中，施加LD驱动器的信号作为外部触发器，因此可以独立检测到LD的输出。使用主放大器对锁相放大器的输出进一步放大，然后对放大后的信号进行AD转换并由PC接收。应该注意此处也采用实例1中所使用的探针，以便监控每个LD分别输入到标本的光强度，并且使用高速响应的Si光电二极管(760nm和840nm)或者InGaAs光电二极管(1640nm)来监控入射光的强度。
首先，将光辐射光纤放置在没有凹坑的位置上，并且然后使用锁相放大器检测每个LD的光输出。利用这种方法，测量没有吸收体时通过模型的光的强度和该模型产生的光声信号。在监控光强度的同时调节提供给各个LD的电流值，使得3个LD的输出近似相等(10纳瓦到亚微瓦数量级)。该状态下所测量的光声信号不与3种类型LD中的任一种的信号同步，并由此认为其是不来自特定吸收体的背景噪声。
此后，将光辐射光纤放置在具有凹坑的位置上，并且将声学元件紧紧附着在与图3A和图3B所示类似的相对应位置处。然后，测量光声信号。准备6种类型不同厚度的薄板(从5mm到30mm，以5mm为步长)。在其中的每个薄板中，制造5种类型不同宽度的凹坑(从5mm到25mm，以5mm为步长)。然后，分别将葡萄糖浓度水平为0mg/dl的上述2种类型的模型肿瘤成分(一种只具有血红蛋白，而另一种只具有氧化血红蛋白)注射到这些凹坑中，然后，对其进行测量。对于所有6种类型的薄板，在奇数编号的凹坑中，观察到与760nm的LD的频率同步的信号强度，而在偶数编号的凹坑中，观察到与840nm的LD的频率同步的信号强度。根据由此得到的测量结果，被解释为检测到存在可应用的吸收体。当凹坑的宽度从25mm减小到5mm时，同步声信号的水平变低。然而，可以观察到，可以将其与背景噪声区分开。而且，当薄板变厚时，经过没有凹坑的位置的光强度显著变低。因此，需要增加提供给LD的电流以增强光输出。
接着，对于厚度为15mm的薄板和宽度为15mm的凹坑，将从0mg/dl到500mg/dl(以100mg/dl为步长)的不同葡萄糖浓度水平的模型肿瘤成分注射到各个凹坑中，然后进行测量。注意与每个各自LD频率同步的声信号，在奇数编号的凹坑中，观察到与760nm和1640nm的LD的频率同步的信号强度，而在偶数编号的凹坑中，观察到与840nm和1640nm的LD的频率同步的信号强度。当葡萄糖浓度水平增加时，与1640nm的LD同步的信号的强度变得更大，但是得不到足以确定功能类型(function type)的信噪比。与760nm或840nm的LD同步的信号的强度即使在葡萄糖浓度水平改变时也不变化。相反，与1640nm的LD同步的信号的强度即使在氧化血红蛋白或血红蛋白的浓度水平改变时也不变化。
根据上面得到的结果，发现即使在氧化血红蛋白或血红蛋白与葡萄糖共存的情况下，由葡萄糖引起的光吸收的水平也可以用波长为1640nm的光测量。
此外，还研究了方块体的凹坑宽度和信号强度之间的关系。发现当凹坑的宽度降低时，与这些波长的LD的所有类型同步的信号的强度降低，并因此需要增加各个LD的初始强度。另一方面，当薄板更厚时，与这些波长的LD的所有类型同步的信号的强度在凹坑宽度减小的情况下降低。
其它优点和变形对于本领域技术人员是显而易见的。因此，本发明在更广泛方面并不限于此处示出和描述的具体细节和代表性实施例。相应地，在不脱离所附权利要求及其等同所定义的总体发明思想的精神或范围的情况下，可以进行各种修改。
权利要求
1.一种肿瘤光电检测装置，其特征在于包括i)辐射器，其将第一种光和第二种光辐射在生物组织的多个区域上，所述第一种光的波长位于葡萄糖的光吸收带内，所述第二种光的波长位于水的光吸收带内；ii)检测器，其检测来自所述生物组织的所述第一种光的反射光和来自所述生物组织的所述第二种光的反射光；iii)演算单元，其配置为通过关于强度的增加或减少将所述第一种光的反射光和所述第二种光的反射光进行比较来演算所述多个区域中的葡萄糖和水的浓度水平分布；以及iv)确定单元，其配置为通过分析所述浓度水平分布来确定是否存在这样的区域，在该区域中，具有高浓度水平葡萄糖的区域和具有低浓度水平水的区域交替出现。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述辐射器将所述第一种光和所述第二种光重叠在同一光路上。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述辐射器是固定的，并且所述检测器围绕所述辐射器旋转。
4.一种肿瘤光电检测装置，其特征在于包括i)辐射器，其将第一种光、第二种光和第三种光辐射在生物组织的多个区域上，所述第一种光的波长位于葡萄糖的光吸收带内，所述第二种光的波长位于水的光吸收带内，以及所述第三种光的波长位于血红蛋白的光吸收带内；ii)检测器，其检测来自所述生物组织的所述第一种光的反射光、来自所述生物组织的所述第二种光的反射光以及来自所述生物组织的所述第三种光的反射光；iii)演算单元，其配置为通过关于强度的增加或减少将所述第一种光的反射光、所述第二种光的反射光以及所述第三种光的反射光进行比较来演算所述多个区域中的葡萄糖、水和血红蛋白的浓度水平分布；以及iv)确定单元，其配置为通过分析所述浓度水平分布来确定是否存在这样的区域，在该区域中，具有高浓度水平葡萄糖和血红蛋白的区域以及具有低浓度水平水的区域交替出现。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述辐射器将所述第一种光、所述第二种光以及所述第三种光重叠在同一光路上。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述辐射器是固定的，并且所述检测器围绕所述辐射器旋转。
7.一种声波检测装置，其特征在于包括i)辐射器，其将第一种光和第二种光辐射在生物组织中待测量的部位上，所述第一种光的波长位于葡萄糖的光吸收带内，所述第二种光的波长位于水的光吸收带内；ii)检测器，其检测待测量部位所产生的声波；iii)演算单元，其配置为通过测量所述检测器检测到的超声波的到达时间来演算产生声波的部位中的葡萄糖和水的浓度水平分布；以及iv)确定单元，其配置为通过利用所述声波的产生部位和幅值构建空间分布图，并且将所述空间分布图中的待检查部分中的所述空间分布值与所述空间分布图中的正常部分中的所述空间分布值进行比较，来确定所述部位是否存在肿瘤。
全文摘要
本发明包括i)辐射器(4)，其将波长位于葡萄糖的光吸收带内的第一种光辐射在生物组织上；ii)检测器(7)，其检测来自生物组织的所述第一种光的反射光；iii)演算单元，其配置为演算葡萄糖的分布水平；以及iv)确定单元，其配置为通过分析葡萄糖的分布水平来确定肿瘤的存在。
文档编号G01N21/31GK101044978SQ200710089378
公开日2007年10月3日 申请日期2007年3月23日 优先权日2006年3月30日
发明者浦野妙子 申请人:株式会社东芝