[发明专利]一种基于光致声效应原理的测定表皮黑色素浓度的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种黑色素的浓度测定技术，具体的说，涉及一种基于光致声效应原理的测定表皮黑色素浓度的方法及其装置。

背景技术

目前，测量表皮黑色素浓度的方法有漫反射光谱和分光光度计等方法，漫反射光谱法和分光光度计法虽然可以测量表皮中黑色素的浓度，但是受血液流动的影响较大，如按压导致的皮肤失血等。因此需要开发一种不易受血液流动影响的方法。

光致声效应原理是使用纳秒量级的短脉冲激光(光信号)照射生物组织，生物组织吸收短脉冲激光后，引起快速的热弹性膨胀产生机械波，由此产生超声波(光声信号)。超声探测器接收产生的超声波，通过时域分析，可以得到组织中的光吸收分布。

光致声效应原理可以准确的测定表皮中黑色素浓度，由于目标物质受到脉冲激光激发产生的超声信号到达超声探测器的时间不同，可以准确的分辨不同深度上的吸收体，从而排除了血红素对于肤色的影响，通过黑色素层的光声信号强度测定表皮黑色素浓度。

因此，将光致声效应原理应用于表皮黑色素浓度的确定，不仅可实现无损快速测定，还能排除血液流动的干扰。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种能对表皮黑色素浓度进行快速无损检测且不受血液流动干扰的基于光致声效应原理的测定表皮黑色素浓度的方法及其装置。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于光致声效应原理的测定表皮黑色素浓度的方法，包括如下步骤：光声信号激发系统发出脉冲激光，被待测表皮及其内的黑色素吸收，由于吸收能量导致瞬间温升，从而应激产生出光声信号；将手持式探头紧贴待测表皮上方，光声信号采集系统通过超声探测器接收待测表皮产生的光声信号，并储存数据；计算机系统自动处理被记录的待测表皮光声信号波形，通过时域分析，得到黑色素层光声信号波形及强度，进行数据拟合，对比黑色素浓度标准曲线，得到待测表皮的黑色素浓度。

一种基于光致声效应原理的测定表皮黑色素浓度的方法，计算机系统分析得到表皮黑色素层的光声信号强度，对照黑色素浓度标准曲线，读取黑色素浓度标准曲线得出待测表皮的黑色素浓度；黑色素浓度标准曲线的绘制工序包括如下步骤：a.在水温40℃时将黑色素颗粒溶于浓度为10％氢氧化钠溶液中作为体外标定黑色素浓度的试剂，氢氧化钠溶液的PH值>12；b.以同一浓度的氢氧化钠溶液为溶剂配置不同黑色素浓度的体外标定黑色素浓度的试剂，利用手持式探头测定不同浓度的试剂所产生的光声信号强度，得到黑色素浓度-光声信号强度幅值坐标图上的多个点，将多个点连接拟合成直线得到黑色素浓度标准曲线及其关系式P＝a*C+b，其中P为测量光声信号强度幅值，C为黑色素浓度，a为直线的斜率，b为直线的截距。

根据一种基于光致声效应原理的测定表皮黑色素浓度的方法搭建的一种基于光致声效应原理的测定表皮黑色素浓度的装置，包括：计算机系统、光声信号激发系统、手持式探头、光声信号采集系统。超声探测器和耦合杯安装在手持式探头上；光声信号激发系统发出的光信号穿过超声探测器和耦合杯照射待测表皮；光声信号采集系统通过超声探测器接收待测表皮产生的光声信号，并储存数据；计算机系统控制光声信号激发系统的启闭，接收光声信号采集系统的数据并处理数据。

光声信号激发系统包括：沿着光信号传播方向依次设置的脉冲激光器、光纤耦合器、光纤。脉冲激光器、光纤耦合器、光纤、滤波准直系统依次相接。脉冲激光器输出的激光通过光纤耦合器耦合进入光纤，光束经过光纤传导，激光出射后由滤波准直系统后输出准直激光。滤波准直系统可采用光束准直器。光声信号激发系统根据黑色素的吸收光谱选取的脉冲激光激发波长为532nm。

脉冲激光器发出的光信号波长为532纳米。

手持式探头还包括滤波准直系统、一维扫描振镜、物镜和外壳；沿着激光的传播方向，滤波准直系统、一维扫描振镜、物镜、超声探测器和耦合杯依次设置在外壳内；经光纤出射的光信号经滤波准直系统成为准直激光后，再经一维扫描振镜转向，经物镜聚焦，穿过超声探测器和耦合杯入射至表皮。物镜到待测表皮中黑色素的距离，选取放大倍数为4倍的物镜，焦长17mm。

耦合杯的端部凸出于外壳的端部。

超声探测器和物镜通过转接环螺纹旋接；物镜与外壳的内壁通过另一个转接环螺纹旋接。

超声探测器是中空平场探测器，激光穿过超声探测器的中空孔入射至待测表皮；耦合杯与待测表皮接触的一端设有透光透声薄膜；超声探测器和耦合杯内充满水作为超声耦合介质，水将超声探测器的接收元件淹没。