095] 在另一方面中，公开用于与上文所述的成像系统一起使用的有用介质。一般来说， 该些介质包括特别被设计W便与上述系统一起使用并且不然市售的或者本领域所描述的 载体或其他物质（用于衰减或用于巧光）的任何组合。
[0096] 例如，在一个方面中，此处所述的物质的合成物包括由透明流体介质形成的载体， 和在该载体内均匀分布的多个金纳米粒子。金纳米粒子可W被有利地调谐成吸收可见光波 长的预定带内的光学能量，W便促进此处所述的=维成像和厚度测量。
[0097] 可W使用多个金纳米粒子的形状来调谐多个金纳米粒子W及/或者可W使用多 个金纳米粒子的大小来调谐多个金纳米粒子。多个金纳米粒子可W具有载体内的浓度，W 使得该合成物具有预定带之外的零衰减。预定带可W在450纳米和550纳米之间。载体可 W是油、凝胶、气体和液体中的一个或多个，可W根据要成像的主体和要使用的成像技术来 有效地选择它们中的任一个。在一个实施例中，载体可W包括硅油。在另一方面中，在主体 可W被铸造或者凝胶可能W其他方式用作有用介质的情况下，载体可W包括甘油或更一般 地任何明胶、甘油和各种溶液或者它们的其他配置或制剂，或者任何其他物质或具有相似 特性的物质的组合。在其他实施例中，载体可W是可固化的。载体可W包括聚合物，聚合物 混合，或可W与目标表面一致并且然后使用例如化学固化、热固化、光固化、时间固化等等 而被固化的任何其他可固化物质。载体还可W是生物兼容的W便它可W被安全地用于主体 (例如人的牙齿或人的耳道）的活体成像。
[009引在另一方面中，介质可W包括由透明流体介质形成的载体和在该载体内均匀分布 的染料。染料可W包括单个巧光染料，其具有在其内该染料吸收光的吸收光谱W及染料在 其处发巧光的发射光谱，其中吸收光谱和发射光谱具有至少一个重叠非零区。通过将在介 质中所需的巧光染料的数目减小到一个，该单染料制剂改进在例如传统ERLIF中使用的载 体。通过适配成像硬件并利用适合的数学方法，申请人已设计出一种用于利用包含单个巧 光染料的介质来捕获图像的技术。因此，应该认识到在该上下文中，对单个染料、单个巧光 染料、单个巧光物质等等的任何引用意图确切地指的是一种巧光物质，即一种或仅一种巧 光物质并且不多于一种巧光物质，其标记从先前E化IF成像技术的明显偏离W及对其的改 进。
[0099] 载体可W是油、凝胶、气体和液体中的一个或多个。例如，载体可W包括硅油或甘 油。染料可W是巧光素纳。该载体可W是可固化的，如上文通常所述的那样，并且载体可W 是生物兼容的。在一个实施例中，染料可W被封装在氧化娃纳米粒子中。合成物可W具有 包括可见光内的峰值的吸收光谱，所述峰值可W是局部最大值或绝对最大值。合成物可W 类似地具有包括可见光范围内的峰值的发射光谱。
[0100] 图5是用于使用应用于对象的目标表面的发光层的S维成像方法的流程图。
[0101] 该方法500可WW将发光层应用于目标表面开始，如在步骤502中示出的那样。使 用上述任何技术（包括喷射、涂、浸涂等等），或者通过根据巧光材料制造对象，可w应用发 光层（其可W是巧光层、化学发光层、电致发光层等等）。例如，该可W包括将巧光层作为液 体载体中的巧光颜料而应用于目标表面。发光层可W例如响应于任何激发源或上述其他刺 激而发射第一波长和第二波长下的光。在其他实施例中，发光层可W例如归因于巧光而发 射第一波长的光，并且反射第二波长的光，其中第一波长和第二波长被用来获得周围介质 的厚度测量。
[0102] 如在步骤504中所示的那样，方法500可W包括在发光层和传感器之间分布诸如 任何上述介质的介质。将会认识到，该可W包括用于在对象和传感器之间放入介质的各种 技术，例如将液体形式的介质灌入到具有对象的容器中，将对象浸如介质中，或者将气体供 应到具有对象的腔中。在另一方面中，该可W包括用包含巧光染料的气体使气球、囊状物或 其他可膨胀膜膨胀，并且然后将传感器插入到可膨胀膜中。在另一方面中，该可W包括在如 上述那样分布介质之前，将对象插入到短袜或其他套（enclosure)中。
[0103] 在一些实施例中，包含介质的气球等等可W被推入、放置或W其他方式使得与对 象接触，W使得它与目标表面一致。使用此处所述的任何技术，处于该种姿势的气球的内部 被用来获得靠着气球的目标表面的=维印压。因此，将会认识到此处所述的用于内部空腔 的测量的技术还可W或者另外适于任何表面的测量。在一个方面中，部署可膨胀膜的设备 可W特别适于该目的，例如通过使锥形物（其还可W形成沿着膜的密封内部）内或者在促 进可膨胀膜靠着对象的放置的支撑手柄的末端处的膜膨胀。
[0104] 如在步骤506中示出的那样，方法500还包括激发发光层W便它提供反射光和/ 或福射光的某些组合。如上所讨论的那样，该可W包括来自反射回目标表面的激发源的一 个或多个波长的光，和/或归因于巧光、电致发光、化学发光或者任何其他适合机制而福射 自发光层的一个或多个波长的光，W使得发光层发出光，如在步骤502中所述的那样。发光 层可W包括响应于激发光源而发射第一波长和第二波长的光，W使得此处所述的激发发光 层包括利用激发光源激发巧光层W提供来自巧光层的巧光发射。可W利用激发源（例如宽 带光源或提供不同于第一波长和第二波长的一个或多个波长的光的任何其他光源）来激 发该发光层。激发光源还可W或者另外包括一个或多个激光器、一个或多个发光二极管、白 巧灯等等。在另一方面中，波导可W被内置到对象或目标表面并且直接用作发光层。
[01化]如在步骤508中所示的那样，方法500可W包括利用所述传感器测量在目标表面 上的位置方向上的第一波长的强度和第二波长的强度，所述传感器可W例如是上述任何传 感器。
[0106] 如在步骤510中所示的那样，方法500可W包括基于所述第一波长的强度和第二 波长的强度的函数来确定介质在所述位置方向上的厚度。将会理解，波长强度和厚度之间 的实际关系可W取决于各种因素，例如发光层的性质、介质对各个波长的衰减系数，激发源 的强度等等。在传感器提供来自（对应于目标表面上的多个位置的）多个像素位置的测量 的情况下，该样的强度测量的二维阵列可W被用来获得厚度计算的二维阵列。
[0107] 现在提供使用巧光表面来计算或确定厚度的更详细分析展开。目标表面的巧光特 性和吸收介质的特性可W被选择W使得巧光谱的一部分比巧光谱的其他部分被吸收得更 多。例如，测量W波长和A2为中屯、的两个强度带（在此处也被简单地称为强度）的情 况下，介质的吸收系数（油scxrptivitycoefficient)eXI和eA2应该不同。在W^1为中 屯、的带是优先的吸收带的情况下，则从巧光表面行进到位于介质内距离d(或 对于介质之外的传感器通过介质的d)并且远离表面的图像传感器的两个波长带的归一化 测量强度可W由下面的等式描述：
【主权项】
1. 一种设备，包括： 由适于形成共形层的材料制成的发光层，当所述发光层被放置在对象的目标表面上 时，所述发光层被构造成发射第一波长和第二波长下的光； 传感器，被定位成捕获在目标表面上的位置方向上的第一波长的强度和第二波长的强 度； 吸收介质，被定位在所述传感器与所述发光层之间并且所述介质吸收的第一波长多于 第二波长；以及 处理器，被编程为基于所述第一波长的强度和第二波长的强度的函数来计算介质在所 述位置方向上的厚度。
2. 根据权利要求1所述的设备，其中所述发光层是荧光层。
3. 根据权利要求2所述的设备，还包括适于激发所述荧光层以第一波长和第二波长发 射光的光源。
4. 根据权利要求1所述的设备，其中所述介质包括凝胶、气体或液体。
5. 根据权利要求1所述的设备，其中所述发光层在不存在外力的情况下返回到原始形 状。
6. 根据权利要求1所述的设备，所述介质包括吸收第一波长多于第二波长的染料分 子。
7. 根据权利要求1所述的设备，其中所述发光层包括响应于激发波长而产生第一波长 和第二波长的荧光层，其中所述介质包括选择性地吸收第一波长多于第二波长的染料，并 且其中所述发光层被布置在所述介质的外部表面上。
8. -种设备，包括： 包括荧光物质的层，所述层被构造为从所述层的表面发射第一波长和第二波长下的 光；以及 与所述层接触的介质，所述介质吸收的第一波长多于第二波长使得所述第一波长的强 度与第二波长的强度的比值根据通过所述介质离所述层的距离而变化。
9. 根据权利要求8所述的设备，其中所述层是布置在所述介质上的荧光层，所述荧光 层能够被不同于所述第一波长和所述第二波长的激发波长激发而以第一波长和第二波长 发射光。
10. 根据权利要求8所述的设备，其中所述荧光物质被充满到所述层中。
11. 根据权利要求8所述的设备，其中所述荧光物质被布置在所述层的表面上。
12. 根据权利要求8所述的设备，其中所述介质包括染料。
13. 根据权利要求8所述的设备，其中所述层是由粘弹性物质形成的弹性膜。
14. 根据权利要求8所述的设备，其中所述介质包括具有重叠的非零发射和吸收光谱 的单个荧光染料。
15. 根据权利要求8所述的设备，其中所述介质包括凝胶、气体或液体。
16. -种用于测量目标表面的三维表面结构的设备，所述设备包括： 支撑构件； 处于所述支撑构件末端的介质，所述介质包括凝胶以及均匀分布在所述凝胶内的染 料，所述染料选择性地吸收第一波长的光多于第二波长的光；以及 发光层，被布置在所述介质上以用于相对于所述目标表面的放置，所述发光层被构造 为与所述目标表面共形，并且发射第一波长和第二波长下的光。
17.根据权利要求16所述的设备，所述设备还包括在所述支撑构件上的传感器，其被 定位为测量在所述目标表面上的位置方向上的第一波长的强度和第二波长的强度；并且所 述设备还包括处理器，其被构造为基于所述第一波长与第二波长的比值来计算在所述位置 方向上通过所述介质的距离。
【专利摘要】介质的衰减和其他光学属性被利用以测量传感器和目标表面之间的介质的厚度。此处公开的是各种介质，硬件的布置，以及被用来捕获这些厚度测量并获得各种成像背景中的目标表面的三维图像的处理技术。这包括用于为内部/凹表面以及外部/凸表面成像，以及为耳道、人齿列等等成像的这些技术的特定适配的一般技术。
【IPC分类】G01B11-24, A61B1-04, G01N21-64, G01B11-06
【公开号】CN104864818
【申请号】CN201510237640
【发明人】D.P.哈特, F.弗里格里奥, D.M.马里尼
【申请人】麻省理工学院
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2009年7月24日
【公告号】CA2730429A1, CN102105780A, CN102105780B, EP2300808A1, EP2300808A4, EP2300808B1, EP2746719A1, US8107086, US8112146, US8116853, US8116854, US8310560, US8319184, US8619154, US8976263, US9097512, US20100019170, US20100020070, US20100022893, US20100027014, US20100039534, US20100042002, US20100065793, US20100067756, US20130113885, US20140002613, US20140176965, US20150230901, WO2010011938A1