專利名稱：無創(chuàng)分光光度計(jì)及相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分光光度計(jì)及相關(guān)方法，其特別地用于對(duì)人或動(dòng)物對(duì)象的眼睛和/或身體功能的物理和生理特征進(jìn)行的在體無創(chuàng)檢查、測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)。該設(shè)備和該方法例如涉及這樣的檢查、測(cè)量和監(jiān)測(cè)，即其使用引導(dǎo)至對(duì)象的眼睛的各個(gè)部分并從對(duì)象的眼睛的各個(gè)部分返回的一個(gè)或多個(gè)光束以提供可分析數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
能夠證明，對(duì)人或動(dòng)物身體的特征和功能的測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)在很多不同情況下都是必要的。以前是從病人或動(dòng)物采集血液樣本，并且通過分光光度法測(cè)量成分。通過使分光光度計(jì)與病人或動(dòng)物接觸，例如通過使用變型的接觸透鏡系統(tǒng)而測(cè)量病人或動(dòng)物的血液中的成分也是已知的。因此，作為身體中唯一設(shè)計(jì)為傳輸光的部分，通過時(shí)間進(jìn)行區(qū)別，目艮 睛能夠起到分光光度計(jì)的比色皿(cuvette)或積分球的兩個(gè)作用。WP90/12534說明了通過將光引導(dǎo)至眼睛中并分析從其返回的光而監(jiān)測(cè)身體功能的器具。WP90/12534還說明了用于測(cè)量瞳孔尺寸的瞳孔計(jì)。W002/071932說明了對(duì)以下這種器具的改進(jìn)，其中對(duì)準(zhǔn)裝置使用瞳孔計(jì)來確定瞳孔中心的位置，以輔助將光引導(dǎo)至眼睛中的光學(xué)系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)。由此在本說明書中并入這兩個(gè)說明書的此公開。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明意圖提供一種用于檢查、測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)人或動(dòng)物身體，特別是其眼睛的，且具有優(yōu)于已知的這種設(shè)備和方法的優(yōu)點(diǎn)的設(shè)備及相關(guān)方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于對(duì)人或動(dòng)物對(duì)象的眼睛進(jìn)行無創(chuàng)檢查、測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)的設(shè)備，該設(shè)備具有包括照射裝置和接收裝置的第一光學(xué)系統(tǒng)，該照射裝置用于選擇性地將照射光引導(dǎo)至眼睛的選定結(jié)構(gòu)上，用于從其直接反射或其他，并用于以一個(gè)或多個(gè)脈沖提供照射光，該接收裝置設(shè)置為用于接收作為照射光照射的結(jié)果從眼睛返回的光，并且設(shè)置為以相對(duì)于照射光脈沖的選定時(shí)序間歇地記錄返回的光，以在從選定結(jié)構(gòu)返回的直接反射光和漫反射光之間進(jìn)行區(qū)分，用于分析所述直接反射的返回的光和所述漫反射的返回的光。在本發(fā)明可以設(shè)置為采用眼睛的特定特征部作為分光光度計(jì)的一部分，用于對(duì)眼睛的解剖學(xué)和生理特征進(jìn)行檢查和/或分析或測(cè)量和監(jiān)測(cè)的情況下，本發(fā)明證明是特別有利的。如下文進(jìn)一步討論的，當(dāng)需要通過來自眼睛的后房?jī)?nèi)的選定結(jié)構(gòu)的直接反射而監(jiān)測(cè)/分析對(duì)象的眼睛時(shí)，對(duì)象的眼睛及其各種結(jié)構(gòu)特征能夠起到比色皿的作用，同時(shí)當(dāng)其起到積分球作用時(shí)，本發(fā)明有利地具有檢查和監(jiān)測(cè)來自眼睛的后房?jī)?nèi)的漫反射的選擇。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種對(duì)人或動(dòng)物對(duì)象的眼睛進(jìn)行無創(chuàng)檢查、測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)的方法，其中將一個(gè)或多個(gè)照射光脈沖選擇性地引導(dǎo)至眼睛的結(jié)構(gòu)上，用于從其直接反射或其他，并且其中以相對(duì)于所述一個(gè)或多個(gè)脈沖的時(shí)序間歇地記錄作為這種照射的結(jié)果從眼睛返回的光，以在從選定結(jié)構(gòu)返回的直接反射光和其他反射光之間進(jìn)行區(qū)分，用于分析所述直接反射的返回的光。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種對(duì)人或動(dòng)物對(duì)象的眼睛進(jìn)行無創(chuàng)檢查、測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)的方法，其中將一個(gè)或多個(gè)照射光脈沖選擇性地引導(dǎo)至眼睛的前房中的結(jié)構(gòu)上，用于從其直接反射和/或漫反射或其他，并且其中以相對(duì)于所述一個(gè)或多個(gè)脈沖的時(shí)序間歇地記錄作為這種照射的結(jié)果從眼睛的前房返回的光，以在從選定結(jié)構(gòu)返回的直接反射光和/或漫反射光和其他反射光之間進(jìn)行區(qū)分，用于分析所述直接反射的和/或漫反射的返回的光。因此，該設(shè)備可以設(shè)置為提供一個(gè)或多個(gè)照射光脈沖，以照射眼睛的特征部，并且以記錄該照射的返回光脈沖，使得來自眼睛或其內(nèi)部的不同部分的直接反射和/或漫反射可以被明確識(shí)別或區(qū)分。記錄時(shí)間段可以在照射脈沖結(jié)束時(shí)立即開始，或者在其后的預(yù)定時(shí)間段開始，或者可以與照射脈沖的結(jié)束重疊。除了借助于照射的光脈沖和接收的光脈沖之間的受控關(guān)系而在所需要的反射光 和其他反射光之間進(jìn)行區(qū)分之外，在本發(fā)明內(nèi)可以進(jìn)一步有利地利用眼睛內(nèi)的結(jié)構(gòu)的光學(xué)特征。例如，玻璃體內(nèi)的水起到吸收大體上大于1400nm的波長(zhǎng)的作用，從而當(dāng)考慮反射光時(shí)，這可以有利地用作自然過濾器。玻璃體的尺寸(即光在成人的眼睛的晶狀體和后部的視網(wǎng)膜之間傳播的距離)大約為48mm，這是此過濾器的重要方面。例如，當(dāng)接收和分析反射光時(shí)，接收的大于1400nm的任何光都因此僅通過從其他結(jié)構(gòu)而不是從所關(guān)心的區(qū)域直接反射或漫反射而出現(xiàn)。同樣地，當(dāng)考慮通過眼睛作為積分球使用而出現(xiàn)的任何反射時(shí)，也就是當(dāng)考慮漫反射時(shí)，波長(zhǎng)大于1400nm的光可以忽略，并且同樣不會(huì)形成來自視網(wǎng)膜的漫反射的組成部分。因此，考慮到玻璃體內(nèi)的液體的自然過濾能力，本發(fā)明的以眼睛作為積分球的設(shè)備和方法可以有利地采用適當(dāng)選定的波長(zhǎng)的光。然后，可以將多數(shù)返回的光確定為從視網(wǎng)膜返回的光，優(yōu)選地為在通過瞳孔離開之前在眼睛內(nèi)經(jīng)歷了多次反射的漫射光，或者確定為從眼睛的一個(gè)或多個(gè)特殊的特征部直接反射和或漫反射的光。由此，如果需要，該設(shè)置方式優(yōu)選地為使得不處理由眼睛的其他部分直接反射或漫反射的照射光，或者可替換地，僅處理由眼睛的特殊特征部反射的光。然后，眼睛有利地用作比色皿和/或積分球，并且可以起到確保眼睛的照射不受到照射光中的空間、角度或偏振的改變的影響的作用。如下文將進(jìn)一步說明地，這進(jìn)一步提供了優(yōu)于已知設(shè)備的顯著的優(yōu)點(diǎn)，在已知設(shè)備中，照射和記錄同步執(zhí)行，并且其中區(qū)分直接反射?？梢粤私猓梢酝ㄟ^修改標(biāo)準(zhǔn)的分光光度計(jì)以記錄脈沖光信號(hào)或間歇光信號(hào)，而提供采用本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)。如上文所提及，W090/12534中說明了使用這種分光光度技術(shù)的一般原理。在申請(qǐng)的分光術(shù)中，眼睛是有效的身體的比色皿和/或積分球，因?yàn)槠涫巧眢w中僅有的設(shè)計(jì)為傳輸光的部分。由此，對(duì)從眼睛反射的光的特征的測(cè)量能夠給出對(duì)眼睛的物理和生理特征的指示，以及對(duì)一般的身體功能的特征的指示。另外，本發(fā)明使得眼睛有能力同時(shí)起到比色皿和積分球的作用。在優(yōu)選的設(shè)置方式中，該設(shè)備可以包括第二光學(xué)系統(tǒng)，用于例如通過修改諸如第5，784，145號(hào)美國(guó)專利中說明的標(biāo)準(zhǔn)瞳孔計(jì)而測(cè)量瞳孔尺寸。進(jìn)一步地，關(guān)于這點(diǎn)，在申請(qǐng)人之前的第W090/12534號(hào)和第W002/071932號(hào)國(guó)際專利申請(qǐng)中說明了使用瞳孔測(cè)量法的
一般原理。優(yōu)選地，該設(shè)備還設(shè)置有諸如W002/071932中所說明的對(duì)準(zhǔn)裝置，其可直接由對(duì)象控制，或可獨(dú)立于對(duì)象控制，例如通過使用手動(dòng)操作桿、按鈕、操縱桿和/或一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)控制。對(duì)準(zhǔn)裝置為系統(tǒng)提供了可變的聚焦能力，并且可以可選地以自動(dòng)方式而沒有來自對(duì)象或醫(yī)師的人為干預(yù)地操作。實(shí)際上，這種對(duì)準(zhǔn)的啟動(dòng)還可以在一旦瞳孔的位置已經(jīng)確定時(shí)由第一光學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)動(dòng)。這是用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的所需要的“聚焦”，以將輸出的光引導(dǎo)至眼睛的需要檢查或監(jiān)測(cè)的部分的特別有利的設(shè)置方式。在一個(gè)實(shí)施例中，第二光學(xué)系統(tǒng)適于確定瞳孔邊緣的位置，以允許計(jì)算瞳孔的中心。該第二光學(xué)系統(tǒng)還可以用于提供虹膜辨識(shí)，以確定和記錄對(duì)象的身份。當(dāng)然，雖然對(duì)于本發(fā)明的一些方面來說，照射光聚焦在瞳孔的平面中可能是優(yōu)選的，但是在一些實(shí)施例中，并不需要這樣，并且光可以僅被朝向眼睛引導(dǎo)，以通過瞳孔進(jìn)入， 并照射視網(wǎng)膜。以此方式，照射所關(guān)心的區(qū)域的光量受到控制?？商鎿Q地或者附加地，有將光聚焦在諸如角膜、水狀體、晶狀體、虹膜、玻璃體和/或視網(wǎng)膜的眼睛的特別結(jié)構(gòu)特征部上的需要。在一個(gè)設(shè)置方式中，第一光系統(tǒng)和第二光系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)纖維，用于將光朝向眼睛傳輸。在特別優(yōu)選的設(shè)置方式中，光學(xué)纖維可以設(shè)置為同時(shí)起到光輸入裝置和光接收裝置的作用。當(dāng)然，第一光系統(tǒng)可以設(shè)置為監(jiān)測(cè)從眼睛的視網(wǎng)膜返回的選定波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度?？商鎿Q地，第一光系統(tǒng)可以設(shè)置為監(jiān)測(cè)從眼睛的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)返回的不同波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度，由此使得能夠確定例如視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)的吸收/反射特征。第一光學(xué)系統(tǒng)和第二光學(xué)系統(tǒng)可以具有共有部件。由此，例如，第一接收裝置和第二接收裝置可以由同一個(gè)單元提供。同樣地，如果期望，第一光系統(tǒng)和第二光系統(tǒng)可以使用同一個(gè)處理裝置。當(dāng)然，可以了解，本發(fā)明的設(shè)備有利地采用了可適用的和精確的聚焦裝置，用于將照射光引導(dǎo)至形成人或動(dòng)物對(duì)象的眼睛的一部分的期望的結(jié)構(gòu)上，以允許對(duì)這種結(jié)構(gòu)要素的固有特征進(jìn)行容易和精確的監(jiān)測(cè)、測(cè)量和/或分析。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了在對(duì)眼睛的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)的光學(xué)檢查、測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)中將對(duì)象的眼睛作為比色皿和/或積分球的用法，用于對(duì)眼睛內(nèi)的結(jié)構(gòu)中的生理和/或物理改變進(jìn)行無創(chuàng)檢查、測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)。從下面的說明中，并從本說明書所附的權(quán)利要求中，本發(fā)明的其他優(yōu)選或可選特征將是顯然的。應(yīng)當(dāng)了解，本文中所使用的表達(dá)“人或動(dòng)物對(duì)象的身體功能”意圖包括醫(yī)學(xué)或獸醫(yī)學(xué)從業(yè)者可能希望無創(chuàng)檢查、監(jiān)測(cè)或測(cè)量的各種各樣的不同功能。特別地，其意圖包括對(duì)視網(wǎng)膜的血液中的任何物質(zhì)和改變以及對(duì)象的視網(wǎng)膜細(xì)胞中的任何生物化學(xué)(有機(jī)或無機(jī))改變的測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)。另外，除了眼睛中的物理和/或生理改變中的改變之外，任何或所有這些改變可以結(jié)合視網(wǎng)膜或大腦的電活動(dòng)、生物化學(xué)活動(dòng)或病理活動(dòng)中的改變而測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)。
并且，除非另外指明，本文中所使用的術(shù)語“光”，意圖包括可見光波長(zhǎng)和諸如紅夕卜、近紅外和紫外光的對(duì)眼睛和眼睛內(nèi)含有的結(jié)構(gòu)無害的不可見光波長(zhǎng)。在用于直接反射的比色皿中使用不可見光波長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)眼睛接收這種波長(zhǎng)時(shí)瞳孔尺寸不改變。對(duì)于漫反射，相反的是有利的，可見光將導(dǎo)致瞳孔收縮，從而增強(qiáng)眼睛作為積分球的效率。


現(xiàn)將經(jīng)由參考附圖的下文的非限制性實(shí)例進(jìn)一步詳細(xì)地說明本發(fā)明，在附圖中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第一光學(xué)系統(tǒng)在照射眼睛的結(jié)構(gòu)特征部的過程中的示意性圖；圖2示出了圖I的第一光學(xué)系統(tǒng)在接收從眼睛的前房返回的光的過程中的示意性圖，但是注意，光也需要從后房反射；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第一光學(xué)系統(tǒng)在照射眼睛的后房的過程中的 示意性圖；圖4示出了圖3的第一光學(xué)系統(tǒng)在接收從眼睛返回的直接的光和漫射的光的過程中的示意性圖；圖5和6分別是眼睛的第二實(shí)施例的第一光學(xué)系統(tǒng)在照射眼睛和接收從其返回的光的過程中的示意性圖；以及圖7是本發(fā)明的第三實(shí)施例的瞳孔測(cè)量法的示意性圖。
具體實(shí)施例方式在圖I中，示出了第一光學(xué)系統(tǒng)，其包括將光引導(dǎo)至聚焦裝置15的第一光源14，該聚焦裝置15安裝在殼體12中，用于優(yōu)選地以可控和選擇性的方式將光聚焦至眼睛的任何需要的結(jié)構(gòu)特征部和/或區(qū)域。在此圖示的實(shí)施例中，選定特征部是眼睛的晶狀體9，但是在圖3的圖示中，特征部是虹膜4或者較具體地是瞳孔13的平面(從而照射獨(dú)立于瞳孔尺寸)，以將光引導(dǎo)至眼睛的視網(wǎng)膜10上。在圖2中，第一接收裝置17接收從晶狀體9或眼睛的前房中的其他結(jié)構(gòu)返回的直接反射光16。用于來自前房結(jié)構(gòu)的漫反射光的第二接收裝置以45°角位于外罩12上。在圖4中圖示了光從瞳孔13中出來之前照射光在眼睛的前房?jī)?nèi)的多次反射和散射，其發(fā)生于根據(jù)圖3的圖示從設(shè)備輸出的光被引導(dǎo)至瞳孔13的平面中的時(shí)候。當(dāng)然，對(duì)于圖3和4的設(shè)置方式，可以將照射光引導(dǎo)至視網(wǎng)膜10，用于從其直接反射，或者如果需要的話如圖4中所圖示地漫反射。在所圖示的實(shí)施例中，設(shè)置有處理裝置17A，用于如下文中更詳細(xì)地說明的那樣分析從眼睛返回的光。有利地，第一光源14設(shè)置為提供一個(gè)或多個(gè)照射光脈沖，優(yōu)選地脈沖流，并且接收/處理裝置17設(shè)置為以相對(duì)于所述脈沖的選定時(shí)序間歇地記錄從眼睛返回的光的頻率和/或強(qiáng)度，以在從眼睛的不同結(jié)構(gòu)(諸如角膜7、虹膜4和晶狀體9中的一個(gè)或多個(gè))直接反射和漫反射的光之間進(jìn)行有效地區(qū)分，或者在返回至設(shè)備時(shí)的漫反射和直接反射的光之間進(jìn)行區(qū)分。在優(yōu)選的設(shè)置方式中，所記錄的光主要是在光源14不發(fā)射光或關(guān)閉時(shí)的一個(gè)或多個(gè)時(shí)刻記錄的。這可以通過例如借助于軟件，間歇地致動(dòng)接收裝置或者對(duì)所接收數(shù)據(jù)的適當(dāng)采樣而實(shí)現(xiàn)。這可以意味著多數(shù)所記錄的光是通過從相關(guān)結(jié)構(gòu)直接反射或漫反射而返回的選擇性的光，或者例如是從視網(wǎng)膜10返回并經(jīng)歷了在眼睛內(nèi)的多次反射從而包括漫射光的光。以此方式，眼睛有效地選擇性地用作用于監(jiān)測(cè)眼睛的所有結(jié)構(gòu)中的生理和物理改變的比色皿和/或積分球。還應(yīng)當(dāng)注意，瞳孔尺寸越小，由此光的出口孔越小，輸出的光越發(fā)散，因?yàn)檩^多的光將在通過瞳孔離開之前經(jīng)歷多次反射。使用選擇性聚焦裝置以根據(jù)需要將光聚焦在眼睛的特別結(jié)構(gòu)特征部上，或者在瞳孔的平面中，從而可以通過較小的瞳孔照射眼睛，而不用擴(kuò)大瞳孔或操控眼睛，這是有利的?？梢粤私?，本發(fā)明有利地提供了一種設(shè)備和一種方法，其中照射光可以被精確地引導(dǎo)至人或動(dòng)物對(duì)象的眼睛的部分的特定結(jié)構(gòu)，并且其提供直接反射和/或漫反射，可以根據(jù)本發(fā)明而分析該直接反射和/或漫反射，用于檢查、測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)對(duì)象的眼睛的生理和/或物理特征及其改變(如果需要)。例如，可以通過對(duì)照射光脈沖和反射光脈沖之間的時(shí)序關(guān)系的精確控制而產(chǎn)生從諸如角膜、水狀體、晶狀體、虹膜、玻璃體和視網(wǎng)膜的眼睛內(nèi) 的不同表面的直接反射。從而可以容易地區(qū)分從這樣的各種表面結(jié)構(gòu)返回的直接反射，用于隨后的分析。來自這些結(jié)構(gòu)的漫反射會(huì)經(jīng)由第二接收裝置而分開。因此，可以容易地檢查、測(cè)量和監(jiān)測(cè)與這種表面結(jié)構(gòu)相關(guān)的生理和/或物理特征及其改變，并且通過選擇性地使用特定波長(zhǎng)的照射光，還可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步程度的區(qū)分。如上文所述，通過對(duì)照射光脈沖和反射光脈沖之間的時(shí)序關(guān)系的適當(dāng)控制以在通過作為積分球(也就是漫反射監(jiān)測(cè)測(cè)量和檢查)的眼睛的作用而返回的光和通過使用作為比色皿(當(dāng)僅需要對(duì)直接反射進(jìn)行分析時(shí))的眼睛而返回的光之間容易地進(jìn)行區(qū)分。積分球是理想的光學(xué)漫射體，并且例如在輻射度測(cè)量中使用，其中均勻的照射是重要的。輸入至積分球中的光圍繞球的內(nèi)部被均勻地反射和散射，從而輸出的是均勻、空間整合的波束，其對(duì)于輸入光中的空間、角度或偏振的改變不敏感。在所說明的發(fā)明中，因?yàn)楣饩劢乖谕椎钠矫嬷?，所以光?強(qiáng)度每次是相同的。光路對(duì)于每個(gè)單獨(dú)的眼睛也是不變的。波束的移動(dòng)可以由于眼睛的成分的移動(dòng)而出現(xiàn)。對(duì)于每個(gè)單獨(dú)的眼睛，角膜、水狀體、晶狀體和玻璃體的折射率與大氣路徑一樣，均保持相同。積分球常設(shè)計(jì)為使得從其入口到出口沒有直接路徑。由此，入口和出口常位于不同位置處，并且設(shè)置有阻隔物以遮擋其之間的直接路徑。本發(fā)明受益于這樣的認(rèn)識(shí)，即眼睛本身可以用作比色皿或積分球，使得由設(shè)備采取的測(cè)量不受到光源中的變化的影響。然而，因?yàn)檠劬H具有一個(gè)入口 /出口端，也就是瞳孔，并且因?yàn)楣庑枰┻^反射界面以通過瞳孔進(jìn)入眼睛，所以需要找到裝置以防止由這些界面直接反射或漫反射回的輸入光淹沒已在眼睛內(nèi)經(jīng)歷反射的漫射光，當(dāng)然反之亦然。本發(fā)明通過使用脈沖照射和相對(duì)于照射脈沖間歇地記錄從眼睛返回的光的選定時(shí)序，還通過選擇性使用確定波長(zhǎng)的光以受益于眼睛及其各種成分結(jié)構(gòu)的自然過濾特征，來實(shí)現(xiàn)此內(nèi)容。使用脈沖照射光的另一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)在于，其幫助減小例如由于加熱產(chǎn)生的問題，其在視網(wǎng)膜從光源14接收太多照射時(shí)則會(huì)出現(xiàn)。加熱會(huì)改變血液的特性以及細(xì)胞和代謝活動(dòng)，并且可能導(dǎo)致對(duì)眼睛的損害。使用穩(wěn)定、連續(xù)的照射，當(dāng)使測(cè)量能夠在例如實(shí)驗(yàn)室中的細(xì)致受控的條件下進(jìn)行時(shí)，也可能妨礙在實(shí)踐的設(shè)備中使用，特別是如果測(cè)量需要頻繁進(jìn)行，例如每天多次。另外，通過在例如幾毫秒的相對(duì)短的時(shí)間段內(nèi)提供照射脈沖，并記錄在此時(shí)間段中接收的光，可以減小或消除可脈動(dòng)的成分，也就是由于視網(wǎng)膜的血管中脈動(dòng)的血流而感測(cè)的量的變化。相反，連續(xù)照射視網(wǎng)膜的現(xiàn)有技術(shù)需要提供復(fù)雜的系統(tǒng)，用于與血流中的脈沖同時(shí)地記錄測(cè)量結(jié)果，以消除可脈動(dòng)的成分。每個(gè)照射脈沖的長(zhǎng)度和所使用的波長(zhǎng)將根據(jù)要測(cè)量的物質(zhì)或反應(yīng)而不同。通常，每個(gè)照射脈沖可以持續(xù)O. I毫秒到幾秒。照射脈沖之間的間隔也將取決于所測(cè)量的物質(zhì)或反應(yīng)，但是通常也會(huì)在O. I毫秒至幾秒范圍內(nèi)。盡管可以使用一個(gè)脈沖，優(yōu)選地通過一串至少六個(gè)脈沖照射眼睛，并且更優(yōu)選地，在每個(gè)脈沖之后記錄測(cè)量結(jié)果并計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。圖8A、8B和8C圖示了三個(gè)不同體系中照射脈沖和記錄時(shí)間段的時(shí)序
I.照射時(shí)間段O. I毫秒，并且在脈沖之后立即記錄，然后以10毫秒的間隔重復(fù)六次(圖8A)。2.照射時(shí)間段O. I毫秒，并且在照射已關(guān)閉I毫秒之后記錄，然后以每個(gè)循環(huán)之間間隙10毫秒重復(fù)此循環(huán)六次(圖SB)。3.照射I毫秒，在I毫秒的照射時(shí)間段結(jié)束之前O. I毫秒開始記錄，并且以每個(gè)循環(huán)之間間隙10毫秒重復(fù)六個(gè)循環(huán)(圖SC)。圖8A、8B和8C中示出了以下時(shí)間間隔P :每個(gè)照射脈沖和每個(gè)記錄間隔之間的時(shí)間段，例如10毫秒；I :照射脈沖的持續(xù)時(shí)間，例如O. I或I. O毫秒。R :記錄時(shí)間段的持續(xù)時(shí)間，例如I. O毫秒。D :照射脈沖的結(jié)束和記錄時(shí)間段的開始之間的延遲，例如I. O毫秒。O :照射脈沖和記錄時(shí)間段之間的重疊，也就是記錄時(shí)間段的開始和照射脈沖的結(jié)束之間的時(shí)間間隔,例如O. I毫秒。可以了解，脈沖之間的關(guān)系有利地根據(jù)需要選擇和控制為在不同的直接反射脈沖和漫反射脈沖之間進(jìn)行區(qū)別，并且還如上文所討論的那樣在直接反射光脈沖和漫反射光脈沖之間進(jìn)行區(qū)分。第一光學(xué)系統(tǒng)可以是自支撐的，從而可以為器具中對(duì)象位于其前面的部分。對(duì)象定位其眼睛以接收照射光。優(yōu)選地，柔性外罩12A圍繞殼體12設(shè)置，對(duì)象可以抵靠該柔性外罩12A擱置其眼睛。外罩12A還可以起到不讓外來光進(jìn)入眼睛的作用，其中環(huán)境光包括所監(jiān)測(cè)的頻率。這種外罩在其他光學(xué)儀器中是已知的，例如圍繞望遠(yuǎn)鏡或雙目鏡的透鏡。該外罩還幫助相對(duì)于設(shè)備定位對(duì)象的眼睛，并且限定設(shè)備和對(duì)象的眼睛之間的距離。如W002/071932中所說明的，第二光學(xué)系統(tǒng)(未示出)可以用于定位瞳孔13的中心，并且對(duì)準(zhǔn)裝置(未示出)用于對(duì)準(zhǔn)來自第一光學(xué)系統(tǒng)的照射光，使得在麥克斯韋觀察法中，光在瞳孔13的平面中照耀通過瞳孔13的中心。例如借助于可以由醫(yī)生或?qū)ο蟊旧聿僮鞯牟倏v桿(未示出)而影響對(duì)準(zhǔn)過程。以此方式，操作者可以在屏幕(未示出)上看到被系統(tǒng)檢查的眼睛的圖像，并且使用操縱桿以將第一光學(xué)系統(tǒng)與瞳孔13的中心對(duì)準(zhǔn)。此對(duì)準(zhǔn)過程的進(jìn)一步細(xì)節(jié)可從W090/12534中獲知，從而將不再進(jìn)一步說明。然而，該設(shè)備還可以設(shè)置為使得第二光學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)操作(也就是手動(dòng)操作)。由此，第二光學(xué)系統(tǒng)可以直接啟動(dòng)對(duì)準(zhǔn)裝置以將第一光學(xué)系統(tǒng)定位至所需要的與瞳孔的對(duì)準(zhǔn)中。進(jìn)一步地，替代操作者在屏幕上看眼睛的圖像，可以例如借助于第一光學(xué)系統(tǒng)本身，將圖像直接傳送至操作者的視網(wǎng)膜或需要的結(jié)構(gòu)上。如圖I至4中所示，輸入光14經(jīng)由光學(xué)纖維20引導(dǎo)，從光學(xué)纖維20發(fā)射，以朝向眼睛的結(jié)構(gòu)內(nèi)的期望的位置(如本文所記述地，不管是在眼睛的前部還是后部)而穿過聚焦裝置15。在圖I中，光聚焦在晶狀體上，用于從其直接反射或漫反射，在圖3中，光聚焦在瞳孔13的中心處，用于如圖4中圖示的那樣從視網(wǎng)膜10處直接反射和漫反射，以反射回來。通過瞳孔13從眼睛返回的光16隨后傳回設(shè)備并作為波束17而沿著一個(gè)或多個(gè)光學(xué)纖維21傳播至接收裝置17。處理裝置17A獨(dú)立于被檢查測(cè)量或監(jiān)測(cè)的反射的性質(zhì)分析波束，以例如確定視網(wǎng)膜和/或視網(wǎng)膜血管的吸收/反射光譜。單色光或白光，以及紅外、近紅外或紫外光譜中的波長(zhǎng)的任何組合都可以使用。例如，選定的特殊波長(zhǎng)允許對(duì)除了各種血液成分之外的例如 眼睛的物理和生理特征及其任何改變(如果需要的話)的最佳區(qū)分，以及對(duì)各種視網(wǎng)膜生物化學(xué)功能和成分的最佳區(qū)分。以此方式，例如可以提供對(duì)眼睛的生理和物理特征的監(jiān)測(cè)和檢查。圖5和6對(duì)應(yīng)于圖1-4,但是不出了一種設(shè)備,其中光學(xué)系統(tǒng)的一部分安裝在鞏膜接觸透鏡30上。W090/12534中進(jìn)一步說明了使用這種透鏡30以支撐設(shè)備。如果期望，接觸透鏡的延伸超過殼體31的部分30A可以染成黑色，以不讓外來的光進(jìn)入設(shè)備。在其他方面，對(duì)圖5和6中所示出的設(shè)備的操作與圖I至4中所示出的類似。在進(jìn)一步的設(shè)置方式中，如圖7中示意性地示出，照射裝置40和接收裝置41可以位于遠(yuǎn)離眼睛處，但定位為將照射引導(dǎo)至眼睛中，并接收從其返回的光。還示出了處理裝置41A。在此實(shí)施例中，照射光不需要聚焦在瞳孔的平面中，而是簡(jiǎn)單地被引導(dǎo)至眼睛中。上文所說明的系統(tǒng)可以用于涉及人或動(dòng)物眼睛的生理和物理特征的寬范圍的應(yīng)用中。特別地用于對(duì)例如控制重型機(jī)械或駕駛車輛的人進(jìn)行虹膜辨識(shí)和對(duì)血液酒精的測(cè)量。并且，對(duì)光的照射和記錄可以在多種分析方法中使用，例如，監(jiān)測(cè)對(duì)特殊波長(zhǎng)的吸收、執(zhí)行漫反射分光術(shù)、執(zhí)行拉曼分光術(shù)(其中照射的光激發(fā)來自眼睛的光發(fā)射，然后檢測(cè)該來自眼睛的光發(fā)射)或者熒光透視法檢查，或者使用太赫茲范圍中的頻率。進(jìn)一步地，還可以使用該系統(tǒng)以測(cè)量任何個(gè)體的獨(dú)特的DNA圖譜，并由此提供安全核查。例如，單目鏡系統(tǒng)可以用作現(xiàn)金分配機(jī)器的一部分，其中經(jīng)由對(duì)視網(wǎng)膜細(xì)胞或眼睛的任何結(jié)構(gòu)中的其他細(xì)胞的無創(chuàng)DNA分析，而核查希望取現(xiàn)金的人的身份?？商鎿Q地或者附加地，可以使用第二光學(xué)系統(tǒng)以通過虹膜識(shí)別而識(shí)別對(duì)象。這樣對(duì)對(duì)象的識(shí)別可以用于安全和/或法律原因。其還可以由處理裝置17A使用，以將對(duì)象的身份與用于記錄目的所采取的測(cè)量聯(lián)系起來。如已知地，還可以測(cè)量視網(wǎng)膜的動(dòng)脈和靜脈中的改變，其可以是對(duì)全身動(dòng)脈和靜脈疾病的指示。由此，在通常會(huì)遭受這種全身動(dòng)脈疾病的糖尿病病人中，可以對(duì)疾病的發(fā)展無創(chuàng)地以圖表顯示。
該系統(tǒng)可以比常規(guī)裝置更精確地測(cè)量視覺誘發(fā)電位，原因在于其可以給出精確量的光，從而也可以評(píng)估反應(yīng)幅度(amplitude of response)。常規(guī)地,相反,僅測(cè)量反應(yīng)的潛伏期(latency of response)。由此,本系統(tǒng)允許對(duì)視網(wǎng)膜的任何電活動(dòng)的評(píng)估,使得可以評(píng)估大腦的視覺區(qū)域的活動(dòng)。并且，可以利用本系統(tǒng)得到的測(cè)量結(jié)果可以為靜態(tài)樣本或?qū)崟r(shí)連續(xù)樣本?？梢粤私?，本發(fā)明有利地采用了眼睛的解剖學(xué)和生理特征，以增強(qiáng)效率和精確度，在本發(fā)明中眼睛可以用作分光光度計(jì)的部件。本發(fā)明進(jìn)一步允許在來自角膜、虹膜、晶狀體、水狀體、玻璃體以及視網(wǎng)膜的照射光的反射之間進(jìn)行有利的區(qū)別，并且從而系統(tǒng)檢查來自這些結(jié)構(gòu)中的任何或全部結(jié)構(gòu)的反射中的改變變得可容易運(yùn)用。當(dāng)然，本發(fā)明并非限于上文所記載的特殊實(shí)施例的細(xì)節(jié)，并且根據(jù)需要，可以采用任何適合數(shù)量的光源和接收器，例如各兩個(gè)。進(jìn)一步地，在本發(fā)明的設(shè)備中采用的聚焦系統(tǒng) 可以有利地在所有象限前后移動(dòng)，以視情況而定將光聚焦在任何特定結(jié)構(gòu)上，并且如果需要聚焦在瞳孔的平面中。從反射光接收的任何數(shù)據(jù)可以在設(shè)備內(nèi)進(jìn)行分析，或者通過任何適合的有線或無線傳輸裝置從其遠(yuǎn)程傳輸。當(dāng)然本發(fā)明中所采用的光可以根據(jù)需要而偏振，并以任何適合的波長(zhǎng)來提供。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)人或動(dòng)物對(duì)象的眼睛進(jìn)行無創(chuàng)檢查、測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)的設(shè)備，所述設(shè)備具有包括照射裝置和接收裝置的第一光學(xué)系統(tǒng)，所述照射裝置用于選擇性地將照射光引導(dǎo)至所述眼睛的選定結(jié)構(gòu)上，用于從其直接反射或漫反射或其他，并用于以一個(gè)或多個(gè)脈沖提供所述照射光，所述接收裝置用于接收作為所述照射光照射的結(jié)果從所述眼睛返回的光，并且設(shè)置為以相對(duì)于所述照射光脈沖的選定時(shí)序間歇地記錄所述返回的光，以在從所述選定結(jié)構(gòu)返回的直接反射光和漫反射光之間進(jìn)行區(qū)分，用于分析所述直接反射光或所述漫反射光。
2.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其設(shè)置為在來自所述眼睛內(nèi)的不同結(jié)構(gòu)的直接反射光或漫反射光之間進(jìn)行區(qū)分。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其設(shè)置為在來自動(dòng)物或人對(duì)象的眼睛的角膜、水狀體、晶狀體、虹膜、玻璃體和視網(wǎng)膜中的至少一個(gè)或多個(gè)的直接反射或漫反射之間進(jìn)行區(qū)分。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的設(shè)備，其設(shè)置為在來自起到積分球作用的眼睛的直接反射和漫反射之間進(jìn)行區(qū)分。
5.如權(quán)利要求I至4中任何一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的設(shè)備，其設(shè)置為基于閾值波長(zhǎng)而在光之間進(jìn)行區(qū)分。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中用于系統(tǒng)檢查所述后房的所述閾值波長(zhǎng)為1400nm的量級(jí)。
7.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述接收裝置設(shè)置為在每個(gè)照射光脈沖之后的記錄時(shí)間段中進(jìn)行記錄，所述記錄時(shí)間段在所述照射光脈沖結(jié)束時(shí)開始，或者在所述照射光脈沖結(jié)束之前或之后的預(yù)定時(shí)間間隔時(shí)開始。
8.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述照明裝置設(shè)置為將所述照射光聚焦至所述眼睛的選定結(jié)構(gòu)上。
9.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述接收裝置設(shè)置為監(jiān)測(cè)從所述眼睛的所述選定結(jié)構(gòu)返回的選定波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度。
10.如權(quán)利要求I至8中任何一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述接收裝置設(shè)置為監(jiān)測(cè)從所述結(jié)構(gòu)返回的不同波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度，由此使得所述結(jié)構(gòu)的吸收/反射特征能夠確定。
11.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的設(shè)備，其包括設(shè)置為確定所述眼睛的所述結(jié)構(gòu)的位置的第二光學(xué)系統(tǒng)。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述第二光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置為通過虹膜識(shí)別或DNA而識(shí)別所述對(duì)象。
13.一種對(duì)人或動(dòng)物對(duì)象的眼睛進(jìn)行無創(chuàng)檢查測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)的方法，其中將一個(gè)或多個(gè)照射光脈沖選擇性地引導(dǎo)至所述眼睛的選定結(jié)構(gòu)上，用于從其直接反射或漫反射或其他，并且其中以相對(duì)于所述一個(gè)或多個(gè)脈沖的時(shí)序間歇地記錄作為這種照射的結(jié)果從所述眼睛返回的光，以在從所述選定結(jié)構(gòu)返回的直接反射光或漫反射光以及其他反射光之間進(jìn)行區(qū)分，用于分析所述直接反射光或所述漫反射光。
14.一種對(duì)人或動(dòng)物對(duì)象的眼睛進(jìn)行無創(chuàng)檢查、測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)的方法，其中將一個(gè)或多個(gè)照射光脈沖選擇性地引導(dǎo)至所述眼睛的前房中的結(jié)構(gòu)上，用于從其直接反射和/或漫反射或其他，并且其中以相對(duì)于所述一個(gè)或多個(gè)脈沖的時(shí)序間歇地記錄作為這種照射的結(jié)果從所述眼睛的所述前房返回的光，以在從所述選定結(jié)構(gòu)返回的直接反射光和/或漫反射光和其他反射光之間進(jìn)行區(qū)分，用于分析所述直接反射的和/或漫反射的返回的光。
15.如權(quán)利要求13或14所述的方法，其設(shè)置為采用如權(quán)利要求2至12中任何一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的設(shè)備。
16.一種用于對(duì)人或動(dòng)物對(duì)象的眼睛進(jìn)行無創(chuàng)檢查測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)的且大致如本文之前結(jié)合附圖所說明的設(shè)備。
17.一種對(duì)人或動(dòng)物對(duì)象的眼睛進(jìn)行無創(chuàng)檢查測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)的大致如本文之前結(jié)合附圖所說明的方法。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于對(duì)人或動(dòng)物對(duì)象的眼睛進(jìn)行無創(chuàng)檢查測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)的設(shè)備，該設(shè)備具有包括照射裝置和接收裝置的第一光學(xué)系統(tǒng)，該照射裝置用于選擇性地將照射光引導(dǎo)至眼睛的選定結(jié)構(gòu)上，用于從其直接反射和漫反射，并用于以一個(gè)或多個(gè)脈沖提供照射光，該接收裝置用于接收作為照射光照射的結(jié)果從眼睛返回的光，并且設(shè)置為以相對(duì)于照射光脈沖的選定時(shí)序間歇地記錄返回的光，以在從選定結(jié)構(gòu)返回的直接反射光或漫反射光和其他反射光之間進(jìn)行區(qū)分，用于分析所述直接反射光或所述漫反射光。
文檔編號(hào)A61B3/12GK102821675SQ201180015421
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者克里斯托弗·格林 申請(qǐng)人:克里斯托弗·格林