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探测血流变参数的光纤探针设计

文章出处:血流变分析仪人气:0发表时间:2012/10/24 14:46:45
    血流变参数在血液学研究及临床诊断中起着重要的作用, 血流变分析仪血流变参数有全血粘度, 血浆粘度、血细胞压积、红细胞聚集指数、血沉、纤维蛋白原、血小板粘附与聚集等, 这些指标的异常改变及其改变程度, 对疾病, 尤其是心脑血管疾病的病因, 诊断, 预防, 治疗, 疗效观察及病情监测都有重要的临床意义。综观物理方法与生物医学结合的历史, 可以发现这种结合常常会导致医学领域的新发展。利用光学方法进行血流变参数的检测可以做到无污染检测, 目前利用光学方法在体外测量个别血流变参数已有应用, 光波在有机体组织中的传播规律也得到了较深入的研究。但受诸多外部条件的影响,准确度较低。还有一些仪器, 先将抽到体外的血液进行分离后, 再利用光学方法进行血流变参数的测量。但如何进行在体实时测量, 必须在测量方法和装置方面进行较大的改进, 以适应医学应用的需要, 也是人们研究的重要课题。为此我们设计了一种光纤探针, 以达到在体实时测量血液中的光散射光谱, 从而可实时测量血流变参数。
    1 测量装置的设计及原理
    图 1 为我们设计的光纤探针及工作原理。用七根单模光纤组成一个非常细的光纤束。这七根光纤的排列端面如图 1(a) 所示。中心的一根为光源光纤, 激光束经光纤耦合器进入该光纤。中心光纤外侧六根光纤为探测光纤, 其纤心与中心光纤等间隔。光纤探针的工作原理如图 1(b) 所示。光纤末端( 七根光纤一端) 固定在一针头内, 并将针头插入血管或被测液体中。激光束经光纤耦合器进入光纤, 由光纤探针中心光纤射出进入液体。六根探测光纤的作用是接收散射光。由布里渊散射的原理可知, 布里渊散射的测量结果与散射角有关。由于六根探测光纤与中心光纤等间隔, 因此, 它们所接收到的光信号具有相同的散射角。这就保证了六根探测光纤在不改变散射光特性的条件下增强了信号强度。六根探测光纤所接收到散射光信号被送入 F- P 扫描干涉仪, 并经锁相放大器放大后在示波器上得到光谱, 再由计算机进行处理和分析。
    2 实验结果
    实验中所用的激光器为国产 FS- 100 稳频氦氖激光器, 干涉仪为美国Burleigh 公司 RC- 110S 扫描干涉仪和 RG- 93 驱动器, 干涉仪的自由光谱范围为 18.54GHz, 锁相放大器为美国Stanford Research System 公司 SR- 830 型, 示波器为 Tektronix小创伤(相当于针头注射) 的情况下实现血液散射光谱的在体实时测量, 进而得到血流变参数。对于频移明显依赖于角度变化的散射( 如布里渊散射) , 可以在保证测量精度的条件下提高接收到的散射信号强度。本实验对干涉仪的精细度、整个光路及光束的平行度都有相当高的要求, 否则误差会比较大, 这也是我们需要进行进一步研究和改进的。希望通过改进使这种光纤探针有望在实际中使用。

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