[发明专利]多光谱多参量微米级脉冲光致压力检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种多光谱多参量微米级脉冲光致压力检测系统及方法，系统包括：待测脉冲光激光源，其可产生不同光参量的脉冲光；光纤，其用于传输脉冲激光信号；压力传感器，其感应通过光纤导出的待测脉冲光激光源的单个弱脉冲光产生的压力，且将压力转换为电信号；信号放大模块，其对压力传感器输出的电信号进行放大；信号采集模块，采集放大后的信号；数据存储处理模块，可将采集的数据加以存储，经统计分析，绘制各种测量结果的可视化图表，进行定性定量分析。

技术领域

本发明属于声学、光学、生物医学工程、电子测量等领域，具体涉及一种多光谱不同参量脉冲激光在微米级的光致压力的测量系统及特性分析方法。

背景技术

脉冲光信号可产生压力。而且生命科学已证实，生物体细胞存在多种对压力敏感的生命现象。因此，弱脉冲光的压力效应可在生物医学工程上对目标生物细胞或组织相关功能和生命活动进行干预调控，例如，光可诱发调控神经细胞的活动。然而，光对生物体细胞的干预调控，是一种在保证生物体细胞正常活性、不破坏其生理功能的物理调控，因此光的能量强度不应过大，须在目标生物组织正常耐受范围内。另外，光刺激可聚焦在微米级尺度范围，具有调控单细胞活动的可能。因此，用光干预调控细胞组织时，在空间选择上比其他物理刺激(如：电刺激)可能更具优势。然而，脉冲光信号的参量有多种，如：光波段、光脉宽、脉冲光强等，该光致压力(即压力)效应与光参量有何关系，或不同参量的脉冲光致压力响应特性如何，这需要在适当测量条件下对不同参量的脉冲光所产生的压力效应进行系统测量和分析。但是，目前未见多光谱多参量微尺度(如：几十至几百微米)的弱脉冲光致压力效应的测量系统和分析方法。该测量及参量特性分析是研究光调控有压敏效应的细胞组织特性所必需的，以选定最佳脉冲光参量，同时，为研究光与生物组织相互作用有关机制也提供了实验平台和分析依据。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种多光谱多参量微米级脉冲光致压力检测系统及特性分析方法。本发明利用脉冲光能产生压力波的现象，通过压力传感器进行测量，将脉冲光产生的压力转换为相应的电参数并进行采集分析。为获得微尺度的脉冲光的光致压效应，以光纤耦合光信号输出，用三维调节定位装置控制微光斑与压力传感器间的距离和位置，进而获得光致压力效应的测量数据。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提出了一种多光谱多参量微米级脉冲光致压力检测系统，包括：

用光纤耦合输出光的多光谱多参量可调的脉冲光源，其可产生不同光参量的脉冲光；

光纤，其用于传输脉冲激光信号；

压力传感器，其用于感应通过光纤导出的待测脉冲光激光源的单个弱脉冲光产生的压力，且将压力转换为电信号；

信号放大采集器，其对压力传感器输出的电信号进行放大采集；

数据存储处理模块，将采集的数据加以存储，经统计分析，绘制各种测量结果的可视化图表，进行定性定量分析。

作为进一步的技术方案，本系统还包括三维定位调节装置，其调整和固定光纤端口与压力传感器的距离、光斑和作用区域，并保持每组测量时该位置固定不变。

第二方面，本发明还提出了一种利用所述的多光谱微尺度弱脉冲光致压力测量系统进行光致压力检测及分析的方法，包括以下步骤：

(1)将多光谱多参量可调的脉冲光源的待测光调整为连续光输出，采用光功率计在固定的距离下，对其输出的光能量进行校准测量和等级标定；

(2)连接多光谱多参量微米级脉冲光致压力检测系统的各个装置；

(3)将光纤与压力传感器固定在三维定位调节装置上，通过三维定位调节装置调节光纤端口与压力传感器界面的位置和距离，使其辐照光斑面积符合测量需要，然后固定；选定待测脉冲光的波长，设定其它光参量，开始测量；