用于皮肤自发体荧光的透射光检测型测量设备

摘要

用于皮肤自发体荧光的透射光检测型测量设备。本发明提供一种用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备，该设备被配置成对参考样品和测量目标进行光辐照和光检测。该设备包含：第一光源、第二光源、第一光检测器、第二光检测器、光源开关控制器、以及运算器。

说明书

技术领域

本发明涉及一种皮肤自发体荧光测量设备，用于通过测量来自皮 肤中积累的晚期糖基化终末产物的皮肤的自发体荧光，诊断诸如糖尿 病的各种疾病。

本发明涉及皮肤自发体荧光测量设备，用于通过测量来自皮肤中 积累的物质的皮肤自发体荧光，诊断各种疾病。

背景技术

自发体荧光是激发光被吸收进皮肤后，从皮肤的光发射。因为有 皮肤内部的生物计量学数据，自发体荧光作为疾病的生物标记起作用， 并能通过无创伤式（non-invasive）方法，检查全身器官的生理状态的 损伤。

例如，晚期糖基化终末产物（Advanced Glycation End-product （AGE））是通过人体中蛋白质的糖氧化形成，是损害许多蛋白质功 能的美拉德（Maillard）反应的结果。一般而言，暴露于心脏病风险 因素，诸如吸烟、摄入含高脂肪酸的食物，血胆甾醇过多，以及由于 急性疾病，诸如败血症引起的氧化应激，导致AGE的产生。这样， 产生的AGE缓慢分解并在身体中长期积累。AGE产物的增加与慢性 疾病诸如动脉硬化的进程相关联。随着老化过程，AGE往往在体内积 累，贯穿一个人的终生。

在多糖症持续期间，无酶蛋白质糖化和糖氧化的持续反应出现， 从而是不可逆的糖原和蛋白质的复合物的AGE被形成。AGE的积累， 在罹患糖尿病、肾衰竭和心血管疾病的病人中迅速发展。AGE在包含 皮肤的各种组织中被积累。AGE通过紫外光范围（峰值靠近约370nm） 的激发光辐照，具有在蓝光频谱范围（峰值靠近约440nm）上辐照自 发体荧光（AF）的特征。

AGE能够被用作与一系列疾病有关的生物标记，并能通过用无 创伤式方法，测量皮肤的自发体荧光，评定整个身体器官的生理损害。 就是说，AGE能够在与年龄有关的疾病中，预测长期并发症。尤其是， 皮肤自发体荧光的量，在罹患糖尿病和肾衰竭的病人中增加，并涉及 血管并发症和冠心病（CHD）。AGE积累能够通过用无创伤式方法 的皮肤自发体荧光被测量，这是一种无创伤式临床的工具，对在与 AGE积累相关联的环境下的长期血管并发症和糖尿病的风险评定有 用。

美国专利申请公告No.2004-186363（下文称之为参考文件1）， 公开了通过测量病人前臂附近的皮肤荧光评定AGE的技术，作为建 议用皮肤自发体荧光测量作为AGE评定的一种方法和设备。

在参考文件1中，激发光源是黑光荧光管，发射约300nm到约 420nm范围的UV波长光。光的收集和记录由光纤光谱仪进行。为了 增加测量面积，光纤的端面被布置成离设备的透明窗一定距离（d为 约5mm到约9mm）。为了降低从皮肤和窗反射的光的影响，该光纤 被布置成以约45度倾斜于该窗的表面。

具体地说，在参考文件1中，用于收集光的光纤端面被布置成离 目标斑点尽可能远。在这种情形下，要测量的目标斑点面积是约0.4 cm²。

然而，上述方法存在限制，随着测量距离（d）为增大目标斑点 面积而增加，被收集的荧光信号也大大地降低。因此，在按照相关技 术的参考文件1中，数据检测的可靠性，可以由于能够被测量的皮肤 面积大小的限制而降低。尤其是，该精确度限制，颇大地表现在诸如 是皮肤的异质斑点的痣、血管和伤口的部分中。

同时，美国专利申请公告No.2008-103373（下文称之为参考文 件2），公开一种用于测量AGE的设备，用于进行糖尿病患者的筛选 试验。类似于参考文件1，参考文件2中公开的设备，包含对前臂皮 肤进行荧光测量的光纤光谱仪。但是与参考文件1不同的是，光纤探 针按包含多分支的束的形式被提供。

在参考文件2的设备中，从发光二极管发射的紫外光和蓝光，通 过光纤探针辐照在受治疗者（subject）的前臂上，而从那里发射的皮 肤荧光和漫反射光，通过光纤探针被收集。被收集的光在光谱仪中波 长色散（wavelength-dispersed），然后由线性阵列检测器检测。光纤 探针的两个分支（照明光纤；通道1和通道2）用来辐照光在目标斑 点上，而第三分支（收集光纤）把光从目标传送到多通道光谱仪。光 纤探针分支束在那里被组合的组织界面的端面，变成与被辐照的皮肤 接触。

白光LED的光从光纤探针的一个分支发射，用于反射光的光谱 测量，并且在发射紫外光到蓝光光谱范围光的LED中合适的LED的 光，从光纤探针的另一分支经由开关设备被发射。各种波长能够被选 择，以选择最佳荧光激发条件。反射光光谱测量被用于检测由黑色素 和血红蛋白产生的自发体荧光，并补偿测量结果。相应的光纤按一定 次序被布置在光纤束中。来自该光纤束的三个分支的光纤，顺序地被 布置成间隔为b=0.5mm的马赛克图形。

在参考文件2中，因为光通过光纤探针被辐照在受治疗者的前臂 上，光纤探针被包含作为光传输介质。然而，光纤探针具有传输损耗 限制，该传输损耗根据光纤的小直径和低数值孔径出现。

此外，因为参考文件1和2中公开的两种设备，包含在接收光的 光接收单元中的光纤，所以在接收单元的光纤探针中存在内在的限制。 因为参考文件1和2被配置成使用光纤光谱仪和线性阵列检测器，所 以存在的限制是，AGE的自发体荧光信号波长，在被线性阵列检测器 占据的检测面积中变得相对地更小。因此，被检测的荧光信号被色散， 而被直线阵列检测器检测的波长的光强，相对地变得更小。此外，由 于光纤探针和光纤光谱仪，要使设施最小化是困难的。

同时，当皮肤荧光被测量以诊断疾病时，除了检测皮肤上光辐照 区域反射的反射光和皮肤荧光的反射检测方法之外，透射光检测方法 还可以被考虑，该方法检测辐照在皮肤上的光的透射光，以及在该透 射光被测量的位置上的皮肤荧光。

在透射光检测方法中，被用于测量从目标皮肤产生的内在荧光的 强度的目标皮肤，被辐照光透射，所以该光能够在该目标皮肤的相反 侧被检测。

一般地说，目标皮肤的各部分，能够按透射光检测方法作如下考 虑。首先，在耳垂有3mm厚度的情形下，透射光的损耗是可观的， 且血液吸收光的影响是非常可观的。同样，在手指的情形下，当测量 在指甲和指甲两边的皮肤之间进行时，测量受指甲产生的荧光的影响 是可观的。另一方面，当测量在指甲和沿垂直于指甲方向的相反侧上 的皮肤之间进行时，光路与损耗比增加，且测量可观地受手指皮肤条 件和血液的影响。同时，当测量在拇指和食指之间的皮肤上进行时， 有如下的好处。首先，因为皮肤的厚度是约1mm，光损耗不大。其 次，测量受血液的影响小。第三，测量受皮肤色素的影响小，且方便 施行。

同时，虽然使用透射光的选择性诊断在身体部分被施行，但从皮 肤产生的荧光的强度，受光散射和出现在皮肤内的吸收，以及皮肤中 包含的荧光物质的影响。

这样，因为测量误差由于光散射和吸收的影响而出现，有必要校 正测量误差，以便准确地检测由于荧光激发产生的皮肤荧光。尤其是， 在使用皮肤荧光测量值诊断诸如糖尿病的疾病的情况下，因为在有疾 病的人和没有疾病的人之间的差值，没有大到足以抵消测量误差，所 以即使当皮肤荧光通过透射光检测方法被测量时，更准确地检测皮肤 荧光的设备是需要的。

因此，为了实现用透射光检测方法的选择性诊断设备，该设备的 小型化和可移动性必须首先被准备。相应地，设备中的光辐照的效率 和荧光检测是必需的。

另外，非常重要的是，为了更清楚地在有疾病的人和没有疾病的 人之间的鉴别，改进光辐照的效率和荧光检测，并降低由于光散射和 皮肤内的吸收引起的测量误差，以便对选择性诊断部分获得准确的诊 断。

在背景技术部分中公开的上述信息，仅仅为了增强对本发明背景 的了解，从而可以含有不构成本地区该领域的熟练技术人员早已周知 的现有技术的信息。

发明内容

本发明提供一种用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备，它能够 在测量皮肤的晚期糖基化终末产物（AGE）荧光中，与透射光一起检 测皮肤荧光，并从该检测的皮肤荧光和透射的辐照光，计算有改进精 度的校正的皮肤荧光信号。

本发明还提供一种用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备，它能 够通过从校正的皮肤荧光值准确地评定诸如AGE的诊断因素，增加 诸如糖尿病的疾病的诊断可能性。

本发明还提供一种用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备，其中 的光学系统和光源系统能够简单地被配置成方便地施行诊断过程。

一方面，本发明提供一种用于皮肤荧光的透射光检测型测量设 备，它被配置成对参考样品和测量目标，进行光辐照和光检测，该设 备包含：第一光源,辐照激发光；第二光源，辐照波长不同于该第一光 源的光的波长的光；第一光检测器和第二光检测器，被布置成检测来 自第一光源和第二光源的透射光，并被布置成检测关于荧光信号和透 射光信号的两种不同波长；光源开关控制器，用于控制第一光源和第 二光源的接通/断开；以及运算器，从被第一光检测器和第二光检测器 检测的荧光信号和透射光信号，计算校正的皮肤荧光信号，其中该第 二光源辐照与被第一光源的激发光激发的并且是发射的皮肤荧光有相 同的波长范围的光。

在一示例性实施例中，该光源开关控制器，可以控制第一光源和 第二光源，以便使第一光源和第二光源的接通状态，在时间上相互分 开。

在另一个示例性实施例中，该开关控制器可以被配置成：检测荧 光信号和来自第一光源的透射光信号以及来自第二光源的透射光信 号，同时不断地重复第一光源和第二光源按顺序接通和断开的过程。

在再另一个示例性实施例中，该测量目标和该参考样品，可以有 选择地被定位在第一光源和第二光源的光路上。

在又另一个示例性实施例中，该第一光源可以辐照具有370±20 nm波长的光。

在又再另一个示例性实施例中，该第二光源可以辐照具有440± 20nm波长的光。

在又一个示例性实施例中，该开关控制器在接通每一个光源之 前，可以控制全部第一光源和第二光源被断开。

在再另一个示例性实施例中，当开关控制器断开全部第一光源和 第二光源时，第一光检测器和第二光检测器可以测量暗信号，而该运 算器可以存储该被测量的暗信号并根据该被存储暗信号，对被检测的 荧光信号及透射光信号加以补偿。

在又另一个示例性实施例中，该开关控制器可以控制第一光源和 第二光源按约10Hz到约100Hz的周期重复接通/断开。

在再另一个示例性实施例中，该设备还可以包含光检测器开关控 制器，用于控制第一光检测器和第二光检测器的接通/断开。

在又另一个示例性实施例中，该设备可以包括：包含第一光源、 第二光源、第一光检测器以及第二光检测器的光传感器；以及主机体， 电学上被连接到该光传感器并包含运算器，其中该传感器可从该主机 体拆卸。

在再又一个示例性实施例中，该光传感器可以包含被连接到第一 光源和第二光源的第一固定部分，以及被连接到第一光检测器和第二 光检测器的第二固定部分，且该第一和第二固定部分可以相互面对， 以便在其间形成插入空间。

在再又一个示例性实施例中，该光传感器可以包含用于存储检测 数据的存储器。

在再又一个示例性实施例中，该光传感器可以包含公共光源光波 导，用于按共用方式传输从第一光源和第二光源辐照的光。

在再又一个示例性实施例中，该光传感器可以包含公共检测光波 导，用于按共用方式，把透射光和皮肤荧光传输到第一光检测器和第 二光检测器。

在再又一个示例性实施例中，该光传感器可以包含在光路上的第 一分色反射镜，以便使从第一光源和第二光源辐照的光，传输到该公 共光源光波导。

在再又一个示例性实施例中，该光传感器可以包含在光路上的第 二分色反射镜，以便使来自公共检测光波导的光分开，并使被分开的 光传输到第一光检测器和第二光检测器。

在再又一个示例性实施例中，该设备可以包括在第一光源和第一 分色反射镜之间的光源滤波器，使从第一光源辐照的第一波长的光通 过，并阻止从第二光源辐照的第二波长的光。

在再又一个示例性实施例中，该设备可以包括在第一及第二光源 与第一分色反射镜之间的物镜，以便分别使从第一及第二光源辐照的 光聚光。

在再又一个示例性实施例中，该设备可以包含在第二分色反射镜 和第一光检测器之间的第一检测滤波器，以及在第二分色反射镜和第 二光检测器之间的第二检测滤波器，其中该第一检测滤波器使第一波 长的光通过，并阻止第二波长的光，而该第二检测滤波器阻止第一波 长的光并使第二波长的光通过。

在再又一个示例性实施例中，该设备可以包含在第一及第二光检 测器与第二分色反射镜之间的物镜，以便使通过第二分色反射镜的光， 分别聚集在第一光检测器和第二光检测器上。

在再又一个示例性实施例中，该设备可以包含第一光源光波导， 用于传输从第一光源辐照的光，以及第二光源光波导，用于传输从第 二光源辐照的光。

在再又一个示例性实施例中，该光传感器可以包含第一检测光波 导，用于把第一光源的透射光传输到第一光检测器，以及第二检测光 波导，用于把第二光源的透射光或皮肤荧光传输到第二光检测器。

在再又一个示例性实施例中，该设备可以包含在第一光源和第一 光源光波导之间的光源滤波器，以便使从第一光源辐照的第一波长的 光通过，并阻止从第二光源辐照的第二波长的光。

在再又一个示例性实施例中，该设备可以包含在第一光源光波导 和第一光检测器之间的第一检测滤波器，用于使第一波长的光通过， 而阻止第二波长的光，以及在第二光源光波导和第二光检测器之间的 第二检测滤波器，用于阻止第一波长的光，而使第二波长的光通过。

在再又一个示例性实施例中，该第一光源和第二光源可以被布置 在该第一固定部分的远端,以便使光直接辐照在测量目标上，而该第一 光检测器和第二光检测器可以被布置在第二固定部分的远端，以便直 接检测透射光和皮肤荧光。

在再又一个示例性实施例中，该第一光检测器和第二光检测器可 以被配置成形成两个扇区，并可以包含在该两个扇区前面的带通滤波 器，用于把光分别分成第一波长（λ1）和第二波长（λ2）。

在再又一个示例性实施例中，该第一固定部分和第二固定部分可 以按夹子的形式制造，用于固定测量目标，同时挤压该测量目标。

在再又一个示例性实施例中，该参考样品可以可移动地被安装在 光传感器中，并当测量目标从第一固定部分和第二固定部分之间的插 入空间移出时，可以被装进该插入空间。

在再又一个示例性实施例中，当作为测量目标的皮肤被定位在插 入空间时，该光传感器可以对皮肤进行测量，而当测量目标被移出， 然后参考样品被定位在插入空间时，可以对该参考样品进行测量。

在再又一个示例性实施例中，该光传感器可以存储关于作为测量 目标T的皮肤和参考样品的测量结果，并可以把关于该皮肤和参考样 品的存储数据传输到主机体，以便允许该运算器计算校正的皮肤荧光 信号。

在再又一个示例性实施例中，该主机体还可以包含显示部分，且 该显示部分输出在运算器中计算的校正的皮肤荧光信号。

在再又一个示例性实施例中，该运算器可以通过下面的方程式计 算校正的皮肤荧光值：

AF_corr=K[I(λ2,t1)/I₀(λ2,t1)]/{[T(λ1)]^k1[T(λ2)]}^k2

这里，T(λ1)=I(λ1,t1)/I₀(λ1,t1)：激发波长中的漫射反射系数；

T(λ2)=I(λ2,t2)/I₀(λ2,t2)：发射波长中的漫射反射系数；

I(λ2,t1)：皮肤组织的内在荧光（皮肤荧光）信号值；

I(λ1,t1)：激发光波长中皮肤组织的透射光信号值；

I(λ2,t2)：发射光波长中皮肤组织的透射光信号值；

k1,k2：校正函数关于激发光和发射光波长的指数；

I₀(λ2,t1)：参考样品的内在荧光信号值；

I₀(λ1,t1)：激发光波长中参考样品的透射光信号值；和

I₀(λ2,t2)：发射光波长中参考样品的透射光信号值。

K：计及使用的参考样品特性的比率系数。

本发明的其他方面和示例性实施例在下面讨论。

在再又一个示例性实施例中，本发明提供一种用于皮肤荧光的透 射光检测型测量设备，包括：第一光源,辐照激发光；光检测器，用于 检测有关从该光源辐照的激发信号的透射光和荧光信号；一对光传输 器，被配置成把从光源辐照的激发光传输到测量目标，并把透射光和 荧光信号传输到光检测器；其中该光传输器有：安装有光源或光检测 器的安装表面；从该安装表面到测量目标伸延并反射光的反射表面； 以及接触表面,被连接以致使光入射到测量目标。

在再又一个示例性实施例中，该光源可以被配置成包括：辐照激 发光的第一光源；以及辐照具有波长不同于该第一光源的光的波长的 光的第二光源。该光检测器可以被配置成包括第一光检测器和第二光 检测器，该两个光检测器被布置成检测关于荧光信号和反射光信号的 两种不同波长。

在再又一个示例性实施例中，该第二光源可以辐照有皮肤荧光的 波长范围的光，该皮肤荧光由第一光源的激发光激发的并且是发射的。

在再又一个示例性实施例中，该设备还可以包含：光源开关控制 器，用于控制第一光源和第二光源的接通/断开；以及运算器，用于从 被第一光检测器和第二光检测器检测的荧光信号和透射光信号，计算 校正的皮肤荧光信号。

在再又一个示例性实施例中，该对光传输器可以包含：被连接到 光源的第一光学棱镜；以及被连接到光检测器的第二光学棱镜。

在再又一个示例性实施例中，该第一光学棱镜和该第二光学棱 镜，可以是有三角形断面的三角形棱镜。

在再又一个示例性实施例中，该第一光学棱镜可以有：安装有第 一光源的安装表面；以及安装有第二光源的反射表面。

在再又一个示例性实施例中，该第二光学棱镜可以有：安装有第 一光检测器的安装表面，以及安装有第二光检测器的反射表面。

在再又一个示例性实施例中，该对光传输器可以包括：被连接到 光源的第一光导管；以及被连接到光检测器的第二光导管。

在再又一个示例性实施例中，该第一光导管和该第二光导管可以 有倾斜的反射表面，并有锥形柱形状，在该形状中，安装表面比接触 表面更大。

在再又一个示例性实施例中，该第一光导管可以有：安装有第一 光源和第二光源的安装表面。

在再又一个示例性实施例中，该第二光导管可以有：安装有第一 光检测器和第二光检测器的安装表面。

在再又一个示例性实施例中，该设备还可以包含分色棱镜，在该 第二光导管的安装表面一侧，用于使被检测光分成两个波长带。

在再又一个示例性实施例中，该第一光检测器可以被布置成检测 从该分色棱镜反射的光，而该第二光检测器可以被布置成检测来自该 分色棱镜的透射光。

在再又一个示例性实施例中，该第一光导管和该第二光导管，可 以是沿垂直方向伸延到有测量目标的接触表面的竖直型光导管。

在再又一个示例性实施例中，其中该第一光导管和该第二光导 管，可以是沿平行方向伸延到有测量目标的接触表面的水平型光导管。

在再又一个示例性实施例中，该第一光导管和该第二光导管的反 射表面可以是锥形的，以便使它们的横截面面积从安装表面到接触表 面缩减。

在再又一个示例性实施例中，该第一光导管和该第二光导管的安 装表面，可以对它们的反射表面倾斜。

在再又一个示例性实施例中，该第一光导管和该第二光导管的反 射表面，可以分别包含对接触表面倾斜的弯曲反射表面。

在再又一个示例性实施例中，该第一光导管和该第二光导管的反 射表面，可以利用镜面镀层（mirror coating）被处理。

在再又一个示例性实施例中，该设备还可以包含：转移部分，用 于沿竖直方向移动该光传输器；以及厚度指示器，用于测量该两个光 传输器之间的距离，并指示测量目标的厚度。

在再又一个示例性实施例中，该设备还可以包含光学连接器，被 布置在该光传输器的接触表面上，并与测量目标接触。

在再又一个示例性实施例中，该光学连接器可以作为由光传输器 和测量目标之间的液体材料或弹性材料形成的连接层起作用。

附图说明

本发明上述和其他特性，现在将参考本发明的某些出示附图的示 例性实施例，详细描述，这些附图仅以说明方式在下文给出，从而不 是对本发明的限制，附图中：

图1是曲线，表明从光源输入的光和被光检测器检测的光的强度， 图上按时间画出，以解释按照本发明实施例的用于皮肤荧光的透射光 检测型测量设备的测量原理；

图2是视图，画出按照本发明实施例的用于皮肤荧光的透射光检 测型测量设备；

图3是视图，画出按照本发明实施例的用于皮肤荧光的透射光检 测型测量设备中，当光源和光检测器以及目标皮肤之间没有间隙时， 光源和光检测器的示例性布置；

图4是视图，画出按照本发明实施例的用于皮肤荧光的透射光检 测型测量设备中，当光源和光检测器以及目标皮肤之间有间隙时，光 源和光检测器的示例性布置；

图5是视图，画出按照本发明实施例的用于皮肤荧光的透射光检 测型测量设备，其中光学棱镜被使用；

图6到10是视图，画出按照本发明另一个实施例的用于皮肤荧 光的透射光检测型测量设备；和

图11是视图，画出按照本发明再另一个实施例的用于皮肤荧光 的透射光检测型测量设备，其中修改的光导管被使用。

附图中举出的参考数字，包含参考如下的元件，如在下面进一步 讨论：

100：光传感器          200：主机体

111：第一光源          112：第二光源

113：第一分色反射镜    114：光源滤波器

115、116：物镜         117：公共光源光波导

121：第一光检测器      122：第二光检测器

123：第二分色反射镜    124：第一检测滤波器

125：第二检测滤波器    126、127：物镜

128：公共检测光波导    130：电子控制模块

131、132：A/D变换器    133：数据转移模块

134：驱动器模块        210：操作部分

220：显示部分

300：光传感器          400：主机体

311：第一光源          312：第二光源

313：光源滤波器        314：第一光源光波导

315：第二光源光波导    321：第一光检测器

322：第二光检测器      323：第一检测滤波器

324：第二检测滤波器    325：第一检测光波导

326：第二检测光波导    330：电子控制模块

331、332：A/D变换器    333：数据转移模块

334：驱动器模块        410：操作部分

420：显示部分

511：第一光源          512：第二光源

521：第一光检测器      522：第二光检测器

530：电子控制模块      531、532：A/D变换器

533：数据转移模块      534：驱动器模块

600：主机体            610：操作部分

620：显示部分

710：第一光源          712：第二光源

720：第一光学棱镜      730：第二光学棱镜

741：第一光检测器      742：第二光检测器

750：光学连接器        761、762：滤波器

800：光传感器

811：第一光源          812：第二光源

820：第一光导管        830：第二光导管

841：第一光检测器      842：第二光检测器

850：光学连接器        860：主机体

870：分色棱镜

911：第一光源          912：第二光源

920：第一光导管        930：第二光导管

941：第一光检测器      942：第二光检测器

950：光学连接器

T：测量目标（皮肤）    R：参考样品

应当理解，附图不一定按比例，附图给出说明本发明基本原理的 各种优选特征的某种程度的简化表示。本发明的具体设计特征，如本 文所公开，例如包含具体的尺寸、取向、位置、以及形状，将部分地 由特定指向的应用和使用环境确定。

图中，遍及附图中的若干个图,参考数字是指本发明的相同或等 价的部分。

具体实施方式

现在将在下文详细参考本发明的各个实施例，本发明的例子在附 图中示出，并在下面描述。虽然本发明将结合示例性实施例被描述， 但应当理解，本发明不企图把本发明限制于那些示例性实施例。相反， 本发明企图涵盖不仅这些示例性实施例，而且涵盖各种变化、修改、 等同者和其他实施例，它们可以被包含在如所附权利要求书定义的本 发明的精神和范围内。

本发明的上述和其他特性，在下文讨论。

本发明涉及一种皮肤荧光测量设备，用于在皮肤上辐照激发光， 并为了诸如糖尿病的疾病的诊断的目的，测量通过激发光产生的皮肤 荧光。尤其是，它提供用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备，该设 备能够从一定位置上的皮肤荧光数据，准确地测量被校正的皮肤荧光， 在该一定位置上检测：辐照光的透射光；以及由于皮肤上的辐照光而 从皮肤内散射及发射的皮肤荧光的透射光。

为此，顺序的测量对待诊断的目标和参考样品进行，而从该目标 获得的信息，可以与利用该参考样品获得的信息比较，以消除该目标 具有的个体偏差，同时光源和光检测器可以按照上述过程要求的一定 条件，顺序地接通/断开。因此，被提供的是用于皮肤荧光的透射光检 测型测量设备，该设备能够提供校正的皮肤荧光值。

下文，用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备的示例性实施例， 将参考附图被详细描述。

为了皮肤上产生的荧光的测量，选定皮肤目标，并考虑影响被测 量的荧光的因素，是必要的。被测量的荧光可以取决于出现在皮肤内 部的光散射和吸收，以及包含在皮肤中的荧光物质。尤其是，必需在 荧光物质中产生的荧光波长和激发荧光物质的辐照的激发光波长中， 考虑光吸收和散射的影响，以校正被测量的荧光值。因此，下面的经 验方程式（1）可以被考虑，以降低光学因素对荧光强度的影响。

AF_corr=AF/(T₁^k1T₂^k2)       （1）

这里，用激发漫射透射光T1和荧光波长范围中发射的漫射透射 光T2，除被测量的荧光值AF，可以获得被校正的荧光值AF_corr。该 两个漫射透射光值，可以通过指数k1和k2略微（without a degree） 调节。

在本发明的示例性实施例中，方程式（1）可以被用于通过透射 光检测方法，获得校正的皮肤荧光值，且离散的值可以被引入，以通 过实际测试，获得校正的皮肤荧光值。

I(λ2,t1)：皮肤组织的内在荧光（皮肤荧光）信号值；

I(λ1,t1)：激发光波长中皮肤组织的透射光信号值；

I(λ2,t2)：发射光波长中皮肤组织的透射光信号值；

k1,k2：校正函数对激发光和发射光波长的指数；

通过透射检测方法新导致的校正的皮肤荧光值，可以表达为方程 式（2）。

AF_tissue=[I(λ2,t1]/[I(λ1,t1)^k1I(λ2,t2)^k2];k1,k2<1      （2）

这里AF_tissue是皮肤组织的内在荧光的校正信号。

光的测量可以按不同时间间隔t1和t2周期地进行。测量结果可 以被平均，以增加精度。测量的值，可以按时间图的形式被记录，以 按适当的时间跟踪变化。

同时，取决于装备和校正测量的偏差校正，可以需要在不同样品 获得的结果之间的比较。因此，在本发明中，同样的测量可以通过引 入参考样品而与目标皮肤组织的测量一起被实行。为了增加测量的精 度，荧光强度I₀(λ2,t1)和在激发光与发射光中的透射光信号值I₀(λ1, t1)与I₀(λ2,t2)，可以有类似于皮肤的光学特征。

在引入参考样品的测量过程中产生的信号值，可以类似于目标皮 肤组织那样表达如下。

I₀(λ2,t1)：参考样品的内在荧光信号值。

I₀(λ1,t1)：激发光波长中参考样品的透射光信号值。

I₀(λ2,t2)：发射光波长中参考样品的透射光信号值。

从参考样品获得的信号，可以用类似于方程式（2）的方程式（3） 处理。

AF_reference=[I₀(λ2,t1)]/[I₀(λ1,t1)^k1I₀(λ2,t2)^k2]     （3）

用AF_reference除AF_tissue获得的结果，可以被归一化，并且最后校 正的内在荧光值可以表示为方程式（4）。

AF_corr=K(AF_tissue/AF_reference)     （4）

AF_corr=K[I(λ2,t1)/I₀(λ2,t1)]/{[I(λ1,t1)/I₀(λ1,t1)]^k1[I(λ2,t2)/I₀(λ2,t2)]}^k2     （5）

这里K是考虑到使用的参考样品的特征的比率系数。

方程式（5）可以被简化为方程式（6），

AF_corr=K[I(λ2,t1)/I₀(λ2,t1)]/{[T(λ1)]^k1[T(λ2)]}^k2     （6）

T(λ1)=I(λ1,t1)/I0(λ1,t1)：激发波长中的漫射透射系数。

T(λ2)=I(λ2,t2)/I0(λ2,t2)：发射波长中的漫射透射系数。

因此，关于按照本发明实施例的皮肤荧光的透射光检测型测量设 备，校正的皮肤荧光值可以由上述操作过程被计算。

关于这一点，对测量建议的原理，将参照图1详细描述。

图1是曲线，表明从光源输入的光和被光检测器检测的光的强度， 这些强度按时间画出，以解释按照本发明实施例的用于皮肤荧光的透 射光检测型测量设备的测量原理。如图1所示，在该用于皮肤荧光的 透射光检测型测量设备中，测量可以在第一条件和第二条件下接连进 行，在该第一条件中，对应于激发光的波长范围（第一波长λ1）的 光作为输入被辐照，而在该第二条件中，对应于由激发光产生的皮肤 荧光的波长范围（第二波长λ2）的光被辐照，而该两种条件在时间 上相互分开。与第一和第二条件对应的辐照光的波长范围，可以按照 将被检测的皮肤荧光有选择地配置。例如，在示例性实施例中，考虑 到皮肤荧光是关于AGE而被检测的，有370nm±20nm的第一波长 的光可以被用作第一条件下荧光激发的激发光，而有对应于关于AGE 的皮肤荧光的波长的440nm±20nm的第二波长的光，可以有选择地 在第二条件下使用。

测量可以用光传感器进行，该光传感器包含：用于发射两种不同 波长的光的光源，以及用于检测两种不同波长的光的光检测器。测量 可以通过使该光传感器与皮肤组织接触进行，该皮肤组织对应于诊断 观察过程中的测量目标，或校正过程中的参考样品。

关于该测量过程，图1A画出操作时间图，表明关于两种不同波 长的相应光源在时间上相互分开的操作。在这种情形下，从作为激发 光源的第一光源辐照的光Φ（λ1,t1），可以被配置成与来自作为不同 波长范围的参考光源的第二光源的光Φ（λ2,t2），在不同时间存在。

图1B对两个光检测器，画出操作时间图。在光Φ（λ1,t1）正在 从第一光源被辐照时的相同时间中，关于被激发的皮肤荧光和透射光， 两个信号可以被产生。在激发光波长中产生的两个信号，可以是透射 光信号I（λ1,t1）和被激发的荧光信号I（λ2,t1）。

同时，当光Φ（λ2,t2）从第二光源被辐照时，在时间上只有单个 信号可以被产生。由第二光源产生的信号，可以只是辐照光波长范围 中的透射光信号I（λ2,t2）。

如图1所示，在用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备中，第一 光源的光辐照和第二光源的光辐照，可以对测量目标在时间上相互分 开地顺序地进行。在这种情形下，由光检测器检测的信号，可以对每 一该辐照收集，然后可以用上述方程式计算，以便输出校正的皮肤荧 光值。

图2到4是视图，示出按照本发明示例性实施例的用于皮肤荧光 的透射光检测型测量设备，该设备是根据上面描述的测量原理实施的。

如图2到4所示，用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备，可以 包含：光传感器，辐照激发光在皮肤上并检测皮肤荧光；以及主机体， 被连接到光传感器，并分析被该光传感器检测的数据，以便显示该数 据。

然而，仅作为示例性配置，该光传感器和主机体被配置成相互分 开。因此，如有必要，该用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备可以 按单个传感器的形式被制作，没有分开的主机体，或者还可以包含与 之连接的其他部件。

该用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备，可以被配置成包含光 源和光检测器，用于把光辐照在将被测量的目标上，并检测利用该辐 照光产生的皮肤荧光。

尤其是，为了通过校正被检测的皮肤荧光值提供准确的皮肤荧光 值，该用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备，可以包含辐照不同波 长的光的两个光源，以及能够检测透射光和利用该两种辐照光产生的 皮肤荧光的不同波长的两个光检测器。

具体地说，该两个光源可以包含第一光源和第二光源，该第一光 源发射对应于激发光波长范围（第一波长λ1）的光，该第二光源发射 对应于利用激发光产生的皮肤荧光的波长范围（第二波长λ2）的光。 该两个光检测器可以被布置在能够检测第一光源和第二光源的透射光 的位置。

该两个光检测器可以包含第一光检测器和第二光检测器，第一光 检测器用于检测关于来自第一光源的激发光的透射光λ1，第二光检测 器用于检测关于来自第二光源的发射光和利用激发光产生的皮肤荧光 λ2的透射光λ2。

因此，该两个光源和光检测器，可以被布置在能够同时检测透射 光和皮肤荧光的位置。最好是，该光源和光检测器可以被配置成相互 面对，以便在光传感器的端部形成一定空间，测量目标或样品能够被 插入该空间。

在这种情形下，该光源和光检测器不一定相互面对。当用光信号 传输方法，诸如光波导连接时，进行光辐照的端部和进行光检测的另 一端部，可以被布置成相互面对。

因此，在按照本发明实施例的用于皮肤荧光的透射光检测型测量 设备中，该光波导可以被布置在插入空间之间，测量目标被定位在该 插入空间，以便允许光通过该光波导，传输到作为测量目标的皮肤和 参考样品。此外，该光波导也可以被布置在插入空间和光检测器之间， 以便允许透过皮肤的透射光和皮肤荧光，通过该光波导传输到光检测 器。

包含光源和光检测器的光传感器，可以被配置成分别执行光传输 到测量目标和光信号检测，为此，光传感器的端部可以被配置成与作 为测量目标的皮肤或参考样品接触。

光传感器可以被配置成夹子的形式，其中的插入空间形成在第一 固定部分和第二固定部分之间，该第一固定部分在该光源把光辐照出 去的一侧，该第二固定部分在该光检测器用于检测光的一侧，该两部 分相互面对。

所以，当测量目标被定位在第一固定部分和第二固定部分之间的 插入空间中时，光辐照和光检测对测量目标进行。

当没有测量目标在插入空间中时，参考样品可以插进该插入空间 中，而光辐照和光检测可以对该插入的参考样品进行。参考样品可以 被配置成自动插进该插入空间中。在这种情形下，当测量目标在光辐 照和光检测之后，被从插入空间移出时，该参考样品可以自动插入， 其后，光辐照和光检测可以对参考样品进行。

在这种情形下，参考样品可以被选择，以便有类似于被测量的人 类身体组织的漫射透射和荧光的光学特征。

同时，该用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备，还可以包含光 源开关控制单元，用于控制第一和第二光源的接通/断开。更可取的是， 该用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备，还可以包含光检测器开关 控制单元，用于控制第一和第二光检测器的接通/断开。

该光源开关控制单元和光检测器开关控制单元，可以控制开关， 以致该光源和光检测器能够准确地按照皮肤荧光和透射光的检测条件 操作，以便准确地计算皮肤荧光值。

该光源开关控制单元可以被配置成，按照用于皮肤荧光的透射光 检测型测量设备的光辐照条件，使光源接通或断开。例如，在其中激 发光λ1被辐照在测量目标上的第一条件下，第二光源可以被断开而 第一光源可以被接通，控制光源的开关，以致只有第一光源辐照第一 波长范围的光。另一方面，在其中激发光的不同波长范围的发射光λ2 被辐照在测量目标上的第二条件下，第一光源可以被断开而第二光源 可以被接通，以致第二波长范围的光只从第二光源被辐照。

类似地，该光检测器开关控制单元，可以被配置成按照测量条件， 控制光检测器的接通/断开。该光检测器开关控制单元可以被配置成向 光检测器供电/断电，以便检测当前测量条件下将要检测的波长范围的 光。

尤其是，因为关于第二波长的光信号，在第一条件和第二条件两 种条件下，可以是必需被检测的，在第一条件下，其中该第一波长范 围的激发光被辐照，在第二条件下，其中该第二波长范围的发射光被 辐照，所以该用于检测关于第二波长的光的第二光检测器，可以保持 接通。

在这种情形下，在包含第一条件和第二条件的整个测量过程中， 开关控制可以在光源上顺序地进行一段时间。至于关于每一光源的开 关周期，该开关控制可以按约10Hz到约100Hz的高频进行，这样通 过考虑到人类身体的脉搏速率，漫射透射率由于血液流动引起的变化， 不会影响测量。在该过程中，在光辐照和光检测之前，所有光源可以 被断开，然后暗信号的强度评定可以进行，以便自动补偿从外部泄漏 的光。

此外，该用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备，可以包含光滤 波器，有选择地被布置在光源和光检测器前面。该光滤波器可以被布 置在光源的光路上，使只有需要的波长范围的光能够从光源辐照，或 者可以被布置在光检测器前面，使只有企图检测的波长范围的光能够 进入光检测器。

同时，该用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备，可以被配置成 包含主机体，该主机体被配置成可连接到包含两个光源和两个光检测 器的光传感器。该主机体可以被配置成包含操作部分，用于从由光传 感器测量的数据，计算校正的皮肤荧光值。

该主机体可以被配置成有线地或无线地连接到该光传感器，以便 从该光传感器接收检测的数据，并可以被配置成通过执行如上面在该 主机体的操作部分所述的操作过程，计算校正的皮肤荧光值。

此外，该主机体可以包含显示部分，用于输出有关皮肤荧光信号 的数据，并可以被配置成向外部输出在操作部分中计算的校正的皮肤 荧光信号。

在该用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备中，当测量目标被定 位在光传感器的插入空间中时，该光传感器可以对该测量目标进行光 辐照和光检测过程。此后，当测量目标被移出，并且然后该参考样品 被插进该插入空间时，已经对测量目标做过的光辐照和光测量过程， 可以对参考样品类似地执行。

测量目标和参考样品的被测量数据，被发送到主机体的操作部 分。该操作部分可以用关于被接收的荧光信号和反射的光信号的数据， 计算关于实际测量目标的校正的皮肤荧光值。该计算结果可以经过主 机体上的显示部分被显示。

测量目标和参考样品的测量，可以按一定周期被重复，而全部被 重复的测量结果，可以通过存储器存储在光传感器中。该被存储的数 据，可以被存储在操作部分中，以便进行用于校正的操作处理。在这 种情形下，被重复的测量结果可以被平均，以便用于操作中。最好是， 该测量结果可以按时间图的形式被存储，以便跟踪测量结果的变化。

在该方面，图2是画出按照本发明示例性实施例的用于皮肤荧光 的透射光检测型测量设备的视图。图2中，光传感器100可以包含第 一光源111和第二光源112。该第一光源111和第二光源112，可以被 配置成经过公共光源光波导117，向测量目标传输光，而公共检测光 波导128，可以被布置在公共光源光波导117的相反侧。此外，光传 感器100可以被配置成通过该公共检测光波导128，把透射光和皮肤 荧光传输到第一光检测器121和第二光检测器122。

如图2所示，从第一光源111和第二光源112发射的光，可以通 过透镜进入公共光源光波导117。在这种情形下，光源111和112可 以包含LED、激光二极管、或能够提供在激发和发射波长范围内的足 够亮度的光的其他光源。光源滤波器114可以被布置在第一光源111 和公共光源光波导117之间，以阻止从第二光源112产生的第二波长 λ2的光。分开的滤波器可以不必被布置在第二光源112处。第二检测 滤波器125可以被布置在第二光检测器122的前面。因此，从第二光 源112发射的光的波长范围，可以比通过第二检测滤波器125的波长 范围更大。例如，白光LED可以被用作第二光源112。

从第一和第二光源111和112发射的光，可以通过第一分色反射 镜113进入公共光源光波导117。在这种情形下，物镜115和116可 以被布置在分色反射镜113和相应的光源111和112之间。当第二波 长λ2大于第一波长λ1时，该第一分色反射镜113可以反射作为短 波长光的第一波长λ1的光，并可以让作为长波长光的第二波长λ2 的光通过。然而，第一分色反射镜113也可以被配置成使短波长光通 过而反射长波长光。在这种情形下，第一光源111和第二光源112的 位置需要被交换。第一光源111和第二光源112的功率，可以通过光 源开关控制器的开关被提供。最好是，如图2所示，功率可以经过在 驱动器模块134中的继电器开关供应，而向第一光源111和第二光源 112的功率供应可以被交替地进行。

当测量目标T被定位在光传感器100的插入空间中时，光传感器 100对测量目标T进行光辐照和光检测过程。此后，当参考样品R在 测量目标T被移出之后自动插进插入空间中时，已经对测量目标T做 过的光辐照和光测量过程，同样可以对参考样品R类似地执行。

关于测量目标T和参考样品R的测量数据，可以发送到主机体 200的操作部分210。该操作部分210可以用关于已接收的荧光信号和 透射光信号的数据，计算关于实际测量目标的校正的皮肤荧光值。计 算结果可以经过主机体200上的显示部分220被显示。

同时，如图2所示，已经进入公共检测光波导128的光，可以通 过包含物镜128和127的光学系统，进入第一光检测器121和第二光 检测器122。分色反射镜123可以被布置成把光分配进第一光检测器 121和第二光检测器122。与第一分色反射镜113相似，第二分色反射 镜123可以被配置成反射短波长光并使长波长光通过。此外，如同在 当第一光检测器121和第二光检测器122的位置被交换时第一光源 111和第二光源112的位置相对于第一分色反射镜113被交换的情形 中，光的透射率和反射特征能够变成相反。在这种情形下，物镜126 和127可以分别起有效地使光聚集在光检测器121和122上的作用。

同样，滤波器可以被分别布置在光检测器121和122的前面。滤 波器可以包含第一检测滤波器124和第二检测滤波器125。该第一检 测滤波器124可以被布置在第一光检测器121的前面，并可以被配置 成使第一波长λ1的光谱分量通过，而阻止第二波长λ2的光谱分量。 另一方面，第二检测滤波器125可以被布置在第二光检测器122的前 面，并可以被配置成使第二波长λ2的光谱分量通过，而阻止第一波 长λ1的光谱分量。

同时，按照本发明实施例的用于皮肤荧光的透射光检测型测量设 备，可以包含电子控制模块（ECM）130，它控制光传感器100中的 来自光源的光辐照，并处理检测的光信号，以便把处理的光信号传输 到操作部分210。

来自第一光检测器121和第二光检测器122的信号，可以进入属 于ECM130的模数转换器（ADC）131和132，然后可以通过数据转 移模块（DTM）133，经过双向总线进入主机体的操作部分210。这里， DTM133可以作为执行分时控制传输的复用器，起选择数据的作用。 DTM133和继电器开关的同步功能，可以用来自主机体的命令通过双 向总线被执行。

主机体200可以被配置成控制与光源开关控制单元对应的驱动器 模块134，并控制参考样品R进入测量插入部分的装入模块。此外， 该主机体可以进行信号的统计处理，并按照上面描述的方程式，计算 校正的荧光值。该主机体可以进行涉及信号处理和控制以及数据输出 的工作，且可以被配置成经过显示部分220输出工作结果。

在本发明的示例性实施例中，为了检测关于AGE的皮肤荧光， 具有370nm±20nm的第一波长的光，可以被用作用于荧光激发的激 发光，而具有对应于关于AGE的皮肤荧光波长的440nm±20nm的 第二波长的光，可以被用作发射光。

在这种情形下，第一光源111可以包含辐照第一波长范围370nm ±20nm的光的发光二极管。第二光源112可以包含辐照第二波长范 围440nm±20nm的光的发光二极管。此外，第一光检测器121可以 包含检测第一波长范围的光的光电二极管，而第二光检测器122可以 包含检测第二波长范围的光的光电二极管。

图3是视图，画出按照本发明另一个示例实施例的用于皮肤荧光 的透射光检测型测量设备。在图3中，一对光波导可以被分开地分别 布置在光源和光检测器侧。

如图2所示，该用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备，还可以 包含：第一光源、第二光源、第一光检测器、第二光检测器、以及电 子控制模块。然而，与图2不同的是，个体光波导，不是公共光波导， 可以被连接到光源和光检测器，以便传输光。

因此，在图3中，第一光源光波导314和第二光源光波导315， 可以分别被连接到第一光源311和第二光源312。在相反侧，第一检 测光波导325和第二检测光波导326，可以分别被连接到第一光检测 器321和第二光检测器322。

在该实施例中，因为用于光辐照和光检测的光传输，可以通过各 自的光波导314、315、325和326进行，无需如在图2那样用于获取 和漫射光的分色反射镜。

此外，因为光通过直接连接到光源和光检测器的光波导被传输， 无需通过诸如分色反射镜的光学系统，用于聚光的物镜也不需要。

与上面描述的图2类似，主机体400可以包含光源滤波器313、 第一和第二检测滤波器323和324、模数转换器331和332、数据转移 模块333、被连接到数据转移模块333的操作部分410、以及显示部分 420。

图4是视图，画出按照本发明再一个示例性实施例的用于皮肤荧 光的透射光检测型测量设备。图4中，光源和光检测器可以被布置在 光传感器的远端，并可以对测量目标直接进行光辐照和光检测。

在该实施例中，第一光源511和第二光源512可以被布置在同一 基片(chip)上，并可以分别产生第一波长λ1和第二波长λ2的光。在 这种情形下，当来自第一光源511的光不包含第二波长λ2的光谱分 量时，滤波器是不需要的。

光检测器可以被分成包含第一光检测器521和第二光检测器522 的两个扇区，而带通滤波器可以被布置在两个扇区的前面，以便使光 分成第一波长λ1和第二波长λ2。电子控制模块可以用来按顺序接通 /断开第一光源511和第二光源512，并可以用分时方法，控制和同步 经过两个信道接收的光检测信号。

在该实施例中，随着光源511和512以及光检测器521和522被 定位成相互面对，光源511和512的端部以及光检测器521和522的 端部，可以形成夹子形，允许测量目标被固定,同时挤压该测量目标。 在这种情形下，测量目标可以被做成适合装配进光传感器的夹子形， 然后，光辐照和光检测过程可以对该测量目标进行。此后，当该测量 目标被移出，而参考样品被装配进该夹子中时，已经对测量目标做过 的光辐照和光检测过程，可以自动地对参考样品执行。

此后，在转换为对应的数字信号之后，关于被测量光信号的数据， 可以通过通信模块，被传输到被固定的主机体600，而操作部分610 可以用关于被传输的荧光信号和透射光信号的数据，计算关于实际测 量目标的校正的皮肤荧光值。计算结果可以经过主机体600上的显示 部分520，向外部显示。

同时，光传输器，诸如光学棱镜或光导管可以被提供，以改进光 传输和检测效率。

包含光学棱镜或光导管的光传输器，可以用来在将被测量的皮肤 部分的窄区域上，强烈地辐照均匀的光，并可以聚集透射光在光检测 器上。

被包含在按照本发明实施例的光传感器中的光传输器，可以有这 样的结构，在该结构中，不辐照在将被测量区域上的光，也被无损耗 地传输到测量区域或光检测器。因此，该光传输器可以有：安装有光 源或光检测器的安装表面；以及除该安装表面外的、能使入射光内反 射的至少一个反射表面。此外，该光传输器除该安装表面及反射表面 外，可以包含与测量目标接触的接触表面。

这样，包含安装表面、反射表面和接触表面的光传输器，可以按 下面详细描述的光学棱镜或光导管实施。包含该光传输器的示例性光 传感器，被详细地在图5到8中画出。

图5画出按照本发明实施例的示例性的用于皮肤荧光的透射光检 测型测量设备，其中光学棱镜被使用。

因为广泛地用作激发光源的发光二极管（LED）光源，辐照有宽 发散的光，所以在测量目标上可以出现光损耗，且来自光辐照的皮肤 的荧光的散射，可以导致被光检测器320检测的光量的损耗。

因为被检测的皮肤荧光，显著小于其他激发光或激发光的反射 光，即使当该光损耗是不严重时，该光损耗也大大降低测量的精度和 诊断可靠性。

另一方面，为了防止光损耗，建议该用于皮肤荧光的透射光检测 型测量设备，包含光学棱镜720和730作为光传输器，如图5所示。

在该实施例中，从光源辐照的激发光，可以被光学棱镜聚集，而 作为测量目标的皮肤部分的光学均匀性，能够被改进。另外,透过测 量目标的透射光和荧光，可以通过另一个光学棱镜被传输到光检测器。

参考图5，该用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备，可以分别 包含：在光源侧的光学棱镜720；以及在光检测器侧的棱镜730。为了 在两个光学棱镜720和730之间进行区分，邻接于光源711和712的 光学棱镜，将被称作第一光学棱镜720，而邻接于光检测器741和742 的光学棱镜，将被称作第二光学棱镜730。

第一光学棱镜720可以包含：光源被安装其中的安装表面；以及 反射表面，用于反射通过该安装表面的入射光中没有传输到测量目标 的光的部分。

在图5中，在第一光源711的基础上，该第一光源711被布置其 上的光学棱镜表面，可以是安装表面721，而与该安装表面721相邻 并能够反射从第一光源711辐照的光的光学棱镜表面，可以是反射表 面722。

另一方面，在第二光源712的基础上，作为关于第一光源711的 反射表面722的光学棱镜表面，可以成为第二光源的安装表面722， 而关于第一光源711的安装表面721，可以成为反射表面722。

在该包含多个光源的实施例中，安装表面和反射表面可以是相对 的概念，它根据光源中的任一个确定。该用于皮肤荧光的透射光检测 型测量设备，根据具体的光源,只必须包含安装表面和反射表面。因此， 从光源辐照的光，可以从内部全部反射，以便最大地聚集在皮肤上， 从而降低光源的不均匀性，即，其中在光轴外侧的光强变得比在光轴 中心更小，因而获得改进的光学均匀性的特征。

在这种情形下，滤波器可以被布置在光学棱镜的安装表面（或反 射表面）上，以便只透射特定的光波长。

此外，除安装表面和反射表面外，第一光学棱镜720还可以包含 在第一光学棱镜720的侧面上的接触表面723。该接触表面723可以 接触或紧靠测量目标T，并在测量期间挤压测量部分。该接触表面723 可以是连接到测量部分的第一光学棱镜720的表面。光可以通过接触 表面723传输到该测量部分。

同时，穿过第一光学棱镜720的接触表面723的光，可以在皮肤 内产生荧光，然后可以与透射光一起，被发射到光检测器741和742。 因此，如图5所示，在该示例性实施例中，第二光学棱镜730还可以 被布置成另一个光传输器，用于使被透射的透射光和荧光，高效地传 输到光检测器741和742。

与第一光学棱镜720类似，根据第一光检测器741,第二光学棱镜 可以被配置成包含：安装有光检测器的安装表面731；作为邻接该安 装表面并反射透射光和荧光的光学棱镜表面的反射表面732；以及接 触或紧靠测量部分并挤压该测量部分的接触表面733。

该第二光学棱镜730可以被配置成允许透射光和穿过作为测量目 标的皮肤的荧光，直接进入光检测器，或者通过内反射进入光检测器 741和742。

同时，按照本发明实施例的用于皮肤荧光的透射光检测型测量设 备，可以被配置成包含防止光泄漏的光学连接器750，由于透射光和 来自作为测量目标T的皮肤部分的荧光，在光学棱镜720和该皮肤部 分之间的接触表面上的光衍射和散射，该光泄漏可以出现在两种介质 之间。

光学连接器750可以被配置成定位在邻接作为测量目标的皮肤的 光学棱镜的接触表面和皮肤表面之间，并可以分别接触光学棱镜的接 触表面和该皮肤的表面。

光学连接器340可以被布置在第一光学棱镜720的接触表面之 上，并可以接触该接触表面和皮肤的表面，以便作为连接层起作用， 用于在其边界上允许以适当折射率的光滑的光学接触。

光学连接器750可以控制两种介质之间的一定折射率，以便防止 由于光学棱镜和皮肤组织之间的激发光的折射和散射，在两种介质之 间出现光泄漏，并可以用来填充不平部分，诸如皮肤组织的细致的不 均匀性。

该光学连接器750可以由弹性材料或液体材料，诸如水或油浸物 形成。该光学连接器750可以由折射率类似于光学棱镜和皮肤的那些 折射率的材料形成。

归因于光学连接器750，辐照光的全内反射可以不出现在棱镜和 皮肤组织之间的边界上，而从光源发射的光进入皮肤的传输效率能够 被显著改进。

因此，该包含光学棱镜和光学连接器750的用于皮肤荧光的透射 光检测型测量设备，能够改进光学聚集和光学均匀性，并能够显著降 低透射光和荧光在接触表面上的镜面反射分量。

同时，如图5所示，该用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备， 可以被配置成除包含运算器（未画出）之外，还包含光源开关控制器 （未画出），该运算器用于从被该两个光检测器741和742检测的荧 光信号和透射光信号，计算校正的皮肤荧光信号，该光源开关控制器 用于控制两个光源711和712以及两个光检测器741和742的接通/ 断开。

在这种情形下，如图5所示，第一光学棱镜720和第二光学棱镜 730，可以被配置成三角形棱镜，它有与皮肤邻接的接触表面和两个安 装表面（或反射表面）。

此外，光学棱镜的安装表面可以安装有光源和光检测器。例如， 如图5所示，两个光源711和712可以被布置在第一光学棱镜720的 两个安装表面上，而两个光检测器741和742可以被布置在第二光学 棱镜730的两个安装表面上。在这种情形下，滤波器761和762可以 被布置在第二光学棱镜730的两个安装表面上，以消除噪声并只让光 的一定波长范围通过。

诸如光源和光检测器的安装位置，以及光学棱镜的形状等结构特 性，能够按照需要被适当修改。例如，光学棱镜可以是有梯形断面的 梯形棱镜。光源和光检测器可以适当地被布置在安装表面上而不是接 触表面上。

此外，该用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备，除光辐照和光 检测通过光学棱镜实施之外，能够通过与图2所述的相同操作过程， 获得校正的皮肤荧光值。

图6和7画出按照本发明另一个实施例的用于皮肤荧光的透射光 检测型测量设备，其中光导管被用作光传输器。

参考图6，代替两个光学棱镜的两个光导管820和830，被用作 光传输器，它使来自光源的光和次级光，诸如荧光和穿过皮肤的透射 光，传输到光检测器。

在该实施例中，光导管820和830可以由类似于光学棱镜的玻璃 形成。如图6所示，光导管820和830可以按多边形棱镜（polyprism） 或圆柱形形状逐渐变细。光导管820和830可以分别有两个表面在它 们的两端。光源或光检测器可以被定位在该两个表面中较大一个的一 侧。较小的表面被配置成与将被测量的皮肤组织接触。所以，该光导 管被形成锥形柱形状，有倾斜的侧表面。在这种情形下，在光源的一 侧的第一光导管820和在光检测器一侧的第二光导管830，可以被对 称地布置，使皮肤被放置在其间，如图6所示。

因此，光导管820和830可以有：安装表面821和831，光源811 和812或光检测器841和842被布置在其上；反射表面822，被连接 到安装表面821和831并伸延到皮肤组织；接触表面823和833，分 别被连接到反射表面822和832并与皮肤组织接触。

在该有光导管的用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备中，从光 源辐照的光可以沿倾斜的反射表面822及832被反射，然后可以被传 输到测量目标T。此后，光可以通过与皮肤组织接触的光导管820及 830的接触表面823和833，进入皮肤组织。

相应地，因为使用有锥形形状的光导管，其中的横截面面积从安 装表面到接触表面逐渐缩小，所以从光源发射的光，能够被聚集在与 皮肤接触的接触区域上，增加辐照光的光学聚集。

光导管甚至可以允许来自有相对更大发散角的LED光源的光， 被聚集在窄的区域上。此外，甚至当有不同光轴的多个光源被使用时， 光也能够变得均匀，且辐照在皮肤上的光的光轴，能够在穿过光导管 的同时被对齐。

而且，因为光源的光轴和光检测器的光轴能够被对齐，所以检测 的精度能够被改进。

此外，因为光沿倾斜的反射表面被反射和传输，均匀的光能够在 与皮肤接触部分，通过增大的数值孔径（NA）被辐照在更大的范围上， 从而增加次级光的出现。

第二光导管830可以被布置在光源一侧的第一光导管820的相反 侧。通过第二光导管830的透射光和荧光，可以被第二光导管830安 装表面上布置的光检测器检测。透射光和沿第一光导管820的反射表 面822传输到皮肤中的光之中的荧光可以从皮肤的相反侧发射出去， 并可以沿第二光导管830的反射表面832传输到光检测器。

被光检测器检测的光信号，可以被传输到包含运算器的主机体 860。如上所述，主机体860可以用关于被传输的荧光信号和透射光信 号的数据，计算关于实际测量目标的校正的皮肤荧光值。

在本发明的另一个示例性实施例中，光纤可以代替光导管被使 用，如图12所示。具体地说，第二光导管830可以用光纤或光纤束 880取代，而该光纤或光纤束880可以被配置成被连接到光谱仪890。 在这种情形下，光纤可以被布置在第一光导管820的相反侧，而光谱 仪890可以被布置成检测穿过该光纤的透射光和荧光。

图7画出图6所示用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备的修改 的例子，其中分色棱镜被布置在光检测器的一侧。

如图7所示，分色棱镜870可以被布置在第二光导管830的安装 表面和光检测器之间。该分色棱镜870可以把皮肤组织中出现的次级 光，分成两种波长范围λ₁和λ₂。

被分成两种波长范围的光，可以被光检测器841和842检测。用 于每一波长范围的光检测器841和842，可以被布置在光导管的不同 表面上。于是，如上所述，与被引进皮肤组织的光相比，降低了的光 的数值孔径，能够利用布置在不同表面上的两个光检测器841和842 被改进。

如上所述，归因于第一光导管820和第二光导管830，尽管光源 和光检测器之间空间失配，但仍然通过使光轴相配，能够降低测量误 差。

类似于前面包含光学棱镜的实施例，光学连接器850可以被布置 在作为测量目标的皮肤部分和第一光导管820的接触表面之间。光学 连接器850可以被布置在第一光导管820和第二光导管830处，而光 学连接器850的详细描述，本文将省略。

图8到10画出如图6所示制造的用于皮肤荧光的透射光检测型 测量设备的实际例子，该例子示出作为主要部件的光传感器。该光传 感器可以包含光源、光检测器和两个光导管。该光传感器可以包含： 转移部分，用于沿竖直方向转移该光导管，以便挤压测量目标T；以 及厚度指示器，用于指示皮肤的厚度，该厚度通过该转移部分随光导 管的升起和降下而变化。此外，该光传感器可以被配置成连接到主机 体，用于控制光源和光检测器并收集测量数据。

如图8所示，可以在第一光导管820和第二固定830之间提供空 间，以便插入测量目标T。如图8所示，光源可以包含两个光源811 和812，用于发射不同波长范围的光。

使用按上述配置的用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备的具 体测量过程，将在下面描述。

光传感器800可以被放置在拇指和食指之间的皮肤部分上，然后 第一光导管820可以被降下，以允许光源辐照光。

在这种情形下，混合光可以从两个光源通过第一光导管820被辐 照，如图10所示。尤其是，混合光的分布特征，能够从右边的放大视 图看到。在该光分布特征中，能够看到，混合光有均匀分布，并被聚 集在测量目标T上。

被聚集在将被测量区域上的光，可以被分成穿过皮肤的透射光和 被荧光激发产生的皮肤荧光，该两种光被光检测器通过第二光导管 830检测。

在这种情形下，为了改进测量的可靠性，保持将被测量的皮肤部 分的厚度的过程，可以被实施。例如，转移部分（未画出）可以被提 供，以便通过转移第一光导管，挤压作为测量目标T的皮肤部分。此 外，厚度指示器（未画出）可以被提供，以便测量皮肤的厚度，同时， 通过被转移部分转移的第一和第二导管,皮肤部分正在被挤压。

相应地，在测量过程中，该转移部分可以转移第一光导管820， 以便挤压该皮肤部分,然后，厚度指示器可以测量第一光导管820与第 二光导管830之间的距离，以便检验测量目标的厚度。当该皮肤部分 被挤压到预定厚度时，转移可以被停止。

归因于上述过程，测量目标的厚度能够固定地被保持，而一定程 度的可再现性能够被达到。

图11画出按照本发明另一个实施例的修改的光导管。

图6画出沿垂直方向伸延到有测量目标的接触表面的竖直型光导 管，而图11画出沿大体上平行的方向伸延到测量目标的水平型光导 管。

具体地说，图11的设备可以包含：光源；光检测器；以及起光 传输器作用的水平型光导管，用于使光从光源传输到光检测器。该水 平型光导管可以包含：第一光导管920和第二光导管930，它们分别 沿向上和向下方向与测量目标T接触。光导管920和930可以有：安 装表面921和931，安装有光源911和912或光检测器941和942；反 射表面922和932，用于反射从光源辐照的光，或穿过皮肤的透射光 和荧光；以及接触表面923和933，分别与测量目标T接触。

在该实施例中，第一光导管920可以被布置，以便使光源的安装 表面921对反射表面922倾斜，用于有效地允许均匀光入射到接触表 面923，该接触表面923有大体上平行于反射表面922的测量目标T。 因此,来自被布置在安装表面921上的光源的辐照光被沿反射表面922 反射,并且可以通过接触表面923进入测量目标T。类似地，光检测器 一侧的安装表面931，也可以被布置成对第二光导管930的反射表面 932倾斜。

另外,如图11所示，第一光导管920和第二光导管930可以有对 接触表面923和933倾斜的弯曲反射表面924和934，以便允许辐照 光有效地入射到测量目标T并允许透射光和荧光有效地入射到光检测 器941和942。

在该实施例中，镜面镀层可以通过分开的淀积过程在反射表面上 进行，以便使光反射出现在光导管的反射表面上。该镜面镀层不可以 在光导管的接触表面上进行，以便使光能够传输到皮肤。于是，光辐 照和次级光的收集，可以通过没有镜面镀层的接触表面进行。此外， 该镜面镀层不可以在光源和光检测器被定位于其上的安装表面上进 行。

与前面的实施例类似，光学连接器950可以被插入光导管的接触 表面923及933与测量目标T之间。该光学连接器950能够改进光传 输效率。此外，类似于图6那些转移部分和用于挤压测量目标并保持 其厚度的厚度指示器，可以被提供。

相应地，在使用如图11所示的水平型光导管的实施例中，因为 光传感器能够被简单地配置成夹子型，所以测量能够容易进行。

如上所述，按照本发明实施例的一种用于皮肤荧光的透射光检测 型测量设备，有如下优点。

第一，因为糖尿病疾病能够通过评定皮肤自发体荧光而被容易地 诊断，大量检查能够被实施，以发现潜在的糖尿病病人。此外，心血 管疾病及其并发症的风险，能够被预测。

第二，因为从光源辐照的光的光学聚集和光学均匀性，更均匀的 光能够被辐照在测量目标上。

第三，因为凭高效地使来自光源的光聚集在皮肤组织上，光学效 率能够被改进，而且使皮肤组织表面上的镜面反射最小，该设备的小 型化能够被获得。

第四，在测量皮肤荧光中，借助透射光测量方法，能基本上消除 因皮肤表面的镜面反射带来的误差出现因素，以及外部因素，诸如皮 肤的粗糙度、疤痕和毛发，与内部因素，诸如色素和血液的血红蛋白 的影响，能够被降至最小，从而准确地诊断疾病。

第五，因为使用皮肤荧光，由于皮肤内部产生的光散射和吸收带 来的误差，能够被简单地校正，皮肤荧光的准确测量和疾病的准确诊 断能够被获得。

第六，该用于皮肤荧光的透射光检测型测量设备，可以包含光源 和光检测器，并可以按用于测量皮肤荧光的手持小尺寸扫描器的形式 被制造。这样，因为用户能够通达使该扫描器与受治疗者的皮肤接触， 扫描要诊断的目标，所以无创伤式诊断能够被实时施行。

本发明已经参考本发明的示例性实施例被详细描述。然而，本领 域熟练技术人员应当明白，在不违背本发明的原理和精神下，可以对 这些实施例作出改变，本发明的范围，被定义在所附权利要求书和它 们的等效叙述中。