(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210636829.5 (22)申请日 2022.06.07 (71)申请人 上海交通大 学 地址 200240 上海市闵行区东川路80 0号 (72)发明人 叶坚　林俐　张玉敏　 (74)专利代理 机构 上海旭诚知识产权代理有限 公司 312 20 专利代理师 郑立 (51)Int.Cl. G01N 21/65(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种基于安全激光照射剂量的拉曼深穿透 成像系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于安全激光照射剂量 的拉曼深穿透成像系统， 包括光源、 光斑放大器、 样品台、 拉曼光纤探头、 数据处理模块、 表 面增强 拉曼光谱探针造影剂， 所述拉曼光纤探头和所述 光斑放大器位于所述样品台的两侧， 所述拉曼光 纤探头位于所述待测样品侧， 所述拉曼光纤探头 垂直朝向所述样品台， 所述拉曼光纤探头与所述 数据处理模块电连接， 所述光源的出口朝向所述 光斑放大器， 所述光斑放大器被配置为扩大所述 光源发出的光斑， 所述光斑放大器输出的光斑垂 直朝向所述样品台， 所述表面增强拉曼光谱探针 造影剂包括表面增强拉曼探针。 本发 明通过表面 增强拉曼光谱探针造影剂与透射式拉曼检测装 置的结合， 实现了对肿瘤部位的精确定位和稳定 成像。 权利要求书1页 说明书6页 附图2页 CN 114965434 A 2022.08.30 CN 114965434 A 1.一种基于安全激光照射剂量的拉曼深穿透成像系统， 其特征在于， 包括光源、 光斑放 大器、 样品台、 拉曼光纤探头、 数据处理模块、 表面增强拉曼光谱探针造影剂， 所述样品台用 于放置待测样品， 所述拉曼光纤探头和所述光斑放大器位于所述样品台的两侧， 所述拉曼 光纤探头位于所述待测样品侧， 所述拉曼光纤探头垂直朝向所述样品台， 所述拉曼光纤探 头与所述数据 处理模块电连接， 所述光源的出 口朝向所述光斑放大器， 所述光斑放大器被 配置为扩大所述光源发出 的光斑， 所述光斑放大器输出 的光斑垂直朝向所述样品台， 所述 表面增强拉曼光谱探针造影剂包括表面增强拉曼探针， 所述表面增强拉曼光谱探针造影剂 被配置为注入所述待测样品内。 2.如权利要求1所述的基于安全激光照 射剂量的拉曼深穿透成像系统， 其特征在于， 所 述光斑放大器包括扩束镜、 准直镜、 反射镜， 所述光源发出 的光斑依次经过所述扩束镜、 所 述准直镜、 所述反射镜， 传输 至所述样品台。 3.如权利要求2所述的基于安全激光照 射剂量的拉曼深穿透成像系统， 其特征在于， 所 述光源、 所述扩束镜、 所述 准直镜之间的距离可调。 4.如权利要求1所述的基于安全激光照 射剂量的拉曼深穿透成像系统， 其特征在于， 传 输至所述样品台的光斑直径在0.8cm以上。 5.如权利要求1所述的基于安全激光照 射剂量的拉曼深穿透成像系统， 其特征在于， 所 述光源为平行光源、 高斯 光源、 点光源中的一种。 6.如权利要求1所述的基于安全激光照 射剂量的拉曼深穿透成像系统， 其特征在于， 所 述拉曼光纤探头包括由若干根光纤组成的光纤束， 所述拉曼光纤探头的直径小于或等于 3mm。 7.如权利要求1所述的基于安全激光照 射剂量的拉曼深穿透成像系统， 其特征在于， 所 述表面增强拉曼探针包括金纳米颗粒内核、 拉曼报告分子中间层、 银外壳和包裹在所述纳 米颗粒上的保护层。 8.如权利要求7所述的基于安全激光照 射剂量的拉曼深穿透成像系统， 其特征在于， 所 述表面增强拉曼光谱探针的直径为20 ‑200nm。 9.如权利要求1所述的基于安全激光照 射剂量的拉曼深穿透成像系统， 其特征在于， 所 述样品台采用透光材质或带有镂空结构的不透光材质。 10.如权利要求1所述的基于安全激光照射剂量的拉曼深穿透成像系统， 其特征在于， 所述数据处 理模块包括 光谱仪、 电荷耦合元件、 计算机系统。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114965434 A 2一种基于安全激光照射剂量的拉曼深穿透成像系统 技术领域 [0001]本发明涉及 生物医学技术领域， 尤其涉及 一种基于安全激光照射剂量的拉曼深穿 透成像系统。 背景技术 [0002]癌症严重威胁动 物的健康和生命安全， 是死亡率较高的疾病之一。 目前， 手术切除 仍是治疗癌症的最有效方法之一。 但是， 肿瘤组织呈浸润性生长， 和周围正常组织没有明显 的界限， 如果医生 凭借肉眼判断对肿瘤组织进行切除， 少切可能会造成患者癌症复发， 而多 切又会对患者造成伤害。 因此， 实现肿瘤的便捷、 精确的定位一直是临床医生及科研人员关 注的方向， 对于临床医学肿瘤诊疗至 关重要。 光学检测方法具有实时、 高灵敏、 非电离辐射、 采集方便等优势， 结合外源性造影剂可以进一步提供生物体结构、 功能和分子的精确信息， 是活体肿瘤诊断的绝佳工具。 近年来， 随着纳米科学和技术的发展， 用于癌症成像和治疗的 纳米材料也得到了人们的广泛关注。 纳米材料粒径小， 容易通过细胞屏障， 并且由于肿瘤组 织微血管通透性增加和不健全的淋巴引流系统产生的高通透高滞留效应， 使其优先在肿瘤 部位聚集， 从而实现对肿瘤的精确定位。 [0003]表面增强拉曼光谱(Surface ‑Enhanced  Raman Spectroscopy,SERS)是指由于表 面等离激元 的激发以及表面化学效应使得吸 附在金属纳米结构表面的分子的拉曼散射产 生极大增强的效应， 可实现单分子和单颗粒检测， 具有非常高的灵敏性。 通过将拉曼分子吸 附在粗糙贵金属颗粒表面， 可以制备得到特异 性好、 灵敏度高的表 面增强拉曼光谱探针。 基 于表面增强拉曼光谱探针的生物成像不易发生光漂白、 不受生物组织自发荧光的干扰、 且 样品制备简单。 此外， 其特有的指纹式图谱使其具有超高的特异 性， 超窄的半宽峰有利于光 学编码的多指标检测， 且光学稳定性 强。 基于以上突出的优势， 表面增强拉曼探针在生物医 学领域具有非常广阔的应用前 景。 [0004]但是， 肿瘤拉曼光学检测技术的发展面临着两个重要瓶颈： 激光安全性和检测深 度。 首先， 由于现有的拉曼探针纳米颗粒的灵敏度较低， 往往需使用较高功率的激光激发； 而为了聚焦， 目前采用的激光主要为高斯光束， 其光斑较小， 通常仅为微米级， 使得功率密 度远超临床激光安全标准， 即激光最大许可照射剂量( Maximum Permeable  Exposure， MPE)， 现行的标准主要是按照美国国家标准协会(A NSI)和中华人民共和国国家标准制定的 激光产品安全标准来执行。 由于生物组织对不同波长的光的吸收能力有差异， 不同波长对 应的MPE不同， 比如， 785nm波长对应的MPE阈值约为0.29W/cm2； 1064nm波长对应的阈值约 1W/cm2。 一般而言， 解决激光安全性的方 式是降低功率， 但这种方式使得激发的拉曼信号强 度较弱， 不利于检测。 扩大光斑可以降低功率密度， 但对于目前广泛使用的背散射式拉曼检 测方式而言， 可能存在的副作用是拉曼信号强度随光斑扩大而显著降低， 因此难以适用高 灵敏的检测应用。 [0005]其次， 由于生物组织对光子有强烈的散射和吸收作用， 光学检测的组织穿透深度 较低， 比如， 目前广泛使用的背散射式拉曼检测技术通常只能检测几毫米厚的组织中的拉说　明　书 1/6 页 3 CN 114965434 A 3