小型化探針式多光子內窺鏡探頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明專利涉及醫(yī)療器械領域，尤其涉及醫(yī)用多光子內窺鏡的小型化探針式探頭。
【背景技術】
[0002]多光子顯微技術基于飛秒激光與生物組織相互作用產生的諧波和多光子激發(fā)熒光等非線性光學效應，因其使用近紅外的超短飛秒脈沖激光作為激發(fā)光源，激光與組織相互作用發(fā)生在飛升的體積內，使得該技術具有對活體組織的低光漂泊、低光致毒和光切功能等獨特的優(yōu)勢。由于生物組織的許多內在成分無須外加的分子探針即能產生較強的自體熒光和諧波信號，該技術在臨床醫(yī)學光診斷、治療評估和顯微外科手術的應用備受關注。將多光子顯微技術轉化成可以在臨床醫(yī)學實際應用的多光子內窺鏡，遇到的最大挑戰(zhàn)就是小型化多光子探頭的設計，該探頭必須具有足夠小的體積可以通過常規(guī)結直腸鏡、胃鏡和腹腔鏡的工作通道而使用，或者直接應用皮膚和腦部的顯微成像。目前，醫(yī)用多光子內窺鏡的小型化多光子探頭的設計主要包括三個部分:傳輸超短脈沖激發(fā)光源的光纖、以懸臂式光纖掃描器和基于微機電系統(tǒng)技術的掃描鏡為主的小型化掃描器、以及將激發(fā)光聚焦到樣品上的透鏡組合。雖然，有部分多光子內窺鏡探頭的體積設計已經足夠小，可以通過常規(guī)結直腸鏡、胃鏡和腹腔鏡的工作通道而使用，但是，對組織的成像都只局限在組織的表面。實現(xiàn)多光子內窺鏡的探頭在組織深部的成像，將極大促進多光子內窺鏡在在臨床醫(yī)學實際應用的廣度。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種醫(yī)用多光子內窺鏡的小型化探針式探頭，該探頭的設計將光纖技術、梯度折射率透鏡技術和探針技術融合在一起，使得該小型化探針式多光子內窺鏡探頭可以實現(xiàn)在組織深部的成像。
[0004]本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的:包括用于同時傳輸超短脈沖激發(fā)光源和激發(fā)信號的空芯雙包層光子晶體光纖、雙層壓電驅動器、梯度折射率透鏡組件及醫(yī)用探針，所述空芯雙包層光子晶體光纖上設置有光纖懸臂，所述光纖懸臂由雙層壓電驅動器驅動實現(xiàn)對該端進行二維掃描，所述外殼端部固定有醫(yī)用探針，所述梯度折射率透鏡組件設置于醫(yī)用探針內，醫(yī)用探針伸入深部組織后，超短脈沖激發(fā)光經過空芯雙包層光子晶體光纖傳輸?shù)教荻日凵渎释哥R組件的一端，所述梯度折射率透鏡組件由延遲透鏡和物鏡組成，而后激光通過由延遲透鏡和物鏡組合的梯度折射率透鏡組件將激發(fā)光聚焦到物鏡的前焦面，激發(fā)的信號光通過梯度折射率透鏡組件的物鏡收集，并經過延遲透鏡傳輸?shù)娇招倦p包層光子晶體光纖，由空芯雙包層光子晶體光纖外接探測器接收而獲得組織深部的成像。
[0005]進一步的，所述梯度折射率透鏡組件由延遲透鏡和物鏡組成能通過增加延遲透鏡的節(jié)距值以提高對組織的探測深度。
[0006]進一步的，所述梯度折射率透鏡組件通過粘合固定于醫(yī)用探針內。
[0007]進一步的，所述的空芯雙包層光子晶體光纖的光纖懸臂一端位于梯度折射率透鏡組件的中心線上。
[0008]進一步的，所述的空芯雙包層光子晶體光纖、雙層壓電驅動器和梯度折射率透鏡組件通過外封裝有不銹鋼外殼。
[0009]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
(I)本發(fā)明將梯度折射率透鏡技術和探針技術的融合，使得梯度折射率透鏡組件在醫(yī)用探針的引導下可以實現(xiàn)在組織深部的成像。
[0010](2)該探頭的設計將光纖技術、梯度折射率透鏡技術和探針技術融合在一起，使得以懸臂式光纖掃描裝置(由光纖懸臂、雙層壓電驅動器構成)、梯度折射率透鏡和醫(yī)用探針為主要元件的多光子顯微鏡探頭外部直徑可以達到3毫米到10毫米，從而該探頭具有足夠小的體積可以通過常規(guī)結直腸鏡、胃鏡和腹腔鏡的工作通道而使用，或者直接應用皮膚和腦部的顯微成像。
[0011](3)本設計中采用一根能夠同時傳輸超短脈沖激發(fā)光源和激發(fā)信號的空芯雙包層光子晶體光纖，避免了使用兩根光纖分別傳輸超短脈沖激發(fā)光源和激發(fā)信號而帶來了的設計復雜性和增加實現(xiàn)小型化的難度，同時，當超快脈沖的激發(fā)波長發(fā)生改變時，在多光子內窺鏡系統(tǒng)中不需要因光纖的群速度色散效應而增加補償裝置，減小了實現(xiàn)多光子內窺鏡小型化的難度和提高了激發(fā)光的利用率。
[0012](4)本設計的梯度折射率透鏡組件由延遲透鏡和物鏡組成，可以通過增加延遲透鏡的節(jié)距值，而提高對組織的探測深度。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實施例的構造示意圖。
[0014]圖中:I為空芯雙包層光子晶體光纖，2為雙層壓電驅動器，3為梯度折射率透鏡組件，4為醫(yī)用探針，5為不銹鋼外殼。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0016]如圖1所示，超短脈沖激發(fā)光經過空芯雙包層光子晶體光纖I傳輸?shù)教荻日凵渎释哥R組件3的一端，雙層壓電驅動器2粘合在光纖I上驅動光纖懸臂實現(xiàn)在該端的二維掃描，而后激光通過由延遲透鏡和物鏡組合的梯度折射率透鏡組件3將激發(fā)光聚焦到物鏡的前焦面，醫(yī)用探針4套入梯度折射率透鏡組件3內，通過粘合固定，引導梯度折射率透鏡組件3深入組織內部實現(xiàn)深部組織的聚焦，激發(fā)的信號光通過梯度折射率透鏡組件3的物鏡收集，經過延遲透鏡傳輸?shù)娇招倦p包層光子晶體光纖1，由探測器接收獲得組織深部的成像。
[0017]上述的醫(yī)用探針4套入梯度折射率透鏡組件3，通過粘合固定，引導梯度折射率透鏡組件3深入組織內部實現(xiàn)深部組織的聚焦。上述的梯度折射率透鏡組件3由延遲透鏡和物鏡組成，可以通過增加延遲透鏡的節(jié)距值，而提高對組織的探測深度。
[0018]本發(fā)明中延遲透鏡(relay lens)為可以實現(xiàn)系統(tǒng)中一個端面到另一個端面的像中繼傳輸，也作“中繼鏡”，延遲透鏡的節(jié)距值是指是在一個完整正弦周期內，在透鏡內的射線所占的比例(即透鏡節(jié)距是0.25的話，其長度相當于1/4的正弦波，正弦波與透鏡表面的點光源對準)。
[0019]上述的空芯雙包層光子晶體光纖I采用一根能夠同時傳輸超短脈沖激發(fā)光源和激發(fā)信號光纖，而且當超快脈沖的激發(fā)波長發(fā)生改變時，在多光子內窺鏡系統(tǒng)中不需要因光纖的群速度色散效應而增加補償裝置。
[0020]上述的空芯雙包層光子晶體光纖I的光纖懸臂一端位于梯度折射率透鏡組件3的中心線上。
[0021]上述的空芯雙包層光子晶體光纖1、雙層壓電驅動器2和梯度折射率透鏡組件3通過不銹鋼外殼5封裝。
[0022]本發(fā)明設計合理，構思巧妙，具有廣闊的發(fā)展前景和較大的推廣意義，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權項】
1.小型化探針式多光子內窺鏡探頭，其特征在于:包括用于同時傳輸超短脈沖激發(fā)光源和激發(fā)信號的空芯雙包層光子晶體光纖、雙層壓電驅動器、梯度折射率透鏡組件及醫(yī)用探針，所述空芯雙包層光子晶體光纖上設置有光纖懸臂，所述光纖懸臂由雙層壓電驅動器驅動實現(xiàn)對該端進行二維掃描，所述外殼端部固定有醫(yī)用探針，所述梯度折射率透鏡組件設置于醫(yī)用探針內，醫(yī)用探針伸入深部組織后，超短脈沖激發(fā)光經空芯雙包層光子晶體光纖傳輸?shù)教荻日凵渎释哥R組件的一端，所述梯度折射率透鏡組件由延遲透鏡和物鏡組成，激光通過由延遲透鏡和物鏡組合的梯度折射率透鏡組件將激發(fā)光聚焦到物鏡的前焦面，激發(fā)的信號光通過梯度折射率透鏡組件的物鏡收集，并經過延遲透鏡傳輸?shù)娇招倦p包層光子晶體光纖，由空芯雙包層光子晶體光纖外接探測器接收而獲得組織深部的成像。
2.根據(jù)權利要求1所述的小型化探針式多光子內窺鏡探頭，其特征在于:所述梯度折射率透鏡組件由延遲透鏡和物鏡組成能通過增加延遲透鏡的節(jié)距值以提高對組織的探測深度。
3.根據(jù)權利要求1所述的小型化探針式多光子內窺鏡探頭，其特征在于:所述梯度折射率透鏡組件通過粘合固定于醫(yī)用探針內。
4.根據(jù)權利要求1所述的小型化探針式多光子內窺鏡探頭，其特征在于:所述的空芯雙包層光子晶體光纖的光纖懸臂一端位于梯度折射率透鏡組件的中心線上。
5.根據(jù)權利要求1所述的小型化探針式多光子內窺鏡探頭，其特征在于:所述的空芯雙包層光子晶體光纖、雙層壓電驅動器和梯度折射率透鏡組件通過外封裝有不銹鋼外殼。
【專利摘要】本發(fā)明涉及小型化探針式多光子內窺鏡探頭，包括能夠同時傳輸超短脈沖激發(fā)光源和激發(fā)信號的空芯雙包層光子晶體光纖、雙層壓電驅動器、由延遲透鏡和物鏡組合的梯度折射率透鏡組件、醫(yī)用探針，使得該小型化探針式多光子內窺鏡探頭可以實現(xiàn)在組織深部的成像。本發(fā)明該探頭的設計將光纖技術、梯度折射率透鏡技術和探針技術融合在一起，超短脈沖激發(fā)光經過空芯雙包層光子晶體光纖傳輸?shù)教荻日凵渎释哥R組件的一端，雙層壓電驅動器驅動光纖懸臂實現(xiàn)二維掃描，而后激光聚焦到物鏡的前焦面，醫(yī)用探針引導梯度折射率透鏡組件深入組織內部實現(xiàn)深部組織的聚焦，激發(fā)的信號光通過梯度折射率透鏡組件的物鏡收集，而獲得組織深部的成像。
【IPC分類】A61B1-04
【公開號】CN104856633
【申請?zhí)枴緾N201510296271
【發(fā)明人】陳建新, 王舒, 李連煌, 卓雙木, 鄭莉琴, 朱小欽
【申請人】福建師范大學
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年6月3日