手持式全視角內(nèi)窺光聲/超聲探頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)損測(cè)量檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種手持式全視角內(nèi)窺光聲/超聲探頭。
【背景技術(shù)】
[0002]光聲成像作為一種新興的無(wú)損成像方法，在生物醫(yī)學(xué)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在光聲成像中，生物樣品接受脈沖激光的照射后，由于激光吸收可產(chǎn)生瞬間的局域熱膨脹產(chǎn)生超聲，超聲傳感器根據(jù)所探測(cè)到超聲的大小和時(shí)間，就可判斷樣品內(nèi)吸收體的光吸收系數(shù)大小及位置分布，從而進(jìn)行相關(guān)醫(yī)學(xué)診斷。
[0003]近幾年，一系列光聲內(nèi)窺成像探頭被應(yīng)用到在體實(shí)驗(yàn)中，如血管內(nèi)窺、泌尿生殖系統(tǒng)、直腸內(nèi)窺成像等，且探頭尺寸大小及成像分辨率不斷突破。在這些光聲內(nèi)窺成像探頭中，常用的設(shè)計(jì)方案是利用中空的聚焦超聲換能器，以及45度傾斜的光聲/超聲反射鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)激光激發(fā)與超聲探測(cè)路徑的統(tǒng)一。當(dāng)光聲/超聲反射鏡處于一個(gè)固定角度時(shí)，便可以采集到沿探頭徑向的樣品內(nèi)壁深度方向的光聲/超聲，即完成一個(gè)A掃描，然后旋轉(zhuǎn)光聲/超聲反射鏡來(lái)完成不同角度的徑向掃描即B掃描。在環(huán)向掃描過(guò)程中，為了避免光纖的轉(zhuǎn)動(dòng)，以及復(fù)雜的導(dǎo)電滑環(huán)的引入及其可能帶來(lái)的超聲傳感器噪聲，常常采用超聲傳感器以及光路保持靜止的方式。
[0004]然而在現(xiàn)有的此類光聲/超聲內(nèi)窺探頭中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)通常固定在探頭頂端，這樣既增加了探頭前端無(wú)效剛性部分的長(zhǎng)度，又限制了探頭中超聲傳感器、光學(xué)組件及光聲/超聲反射鏡沿探頭縱向的移動(dòng)，使其不能在探頭外殼不動(dòng)的情況下完成對(duì)生物腔體內(nèi)的縱向掃描及三維掃描。此外，將旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定在探頭頂端，還使得旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制電路不可避免的遮擋部分掃描視野，使得其不能進(jìn)行完整的360度環(huán)形掃描，對(duì)其在生物醫(yī)學(xué)中的診斷應(yīng)用造成了嚴(yán)重的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述問(wèn)題，提出了本發(fā)明以便提供一種克服上述問(wèn)題或者至少部分地解決上述問(wèn)題的一種手持式全視角內(nèi)窺光聲/超聲探頭。
[0006]依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種手持式全視角內(nèi)窺光聲/超聲探頭，所述探頭包括:導(dǎo)管和手持外殼，所述導(dǎo)管由透明硬質(zhì)導(dǎo)管外殼、超聲傳感器、光聲/超聲反射鏡、光學(xué)組件和旋轉(zhuǎn)組件組成，所述手持外殼內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述透明硬質(zhì)導(dǎo)管外殼固定于所述手持外殼上；
[0007]所述超聲傳感器、光聲/超聲反射鏡、光學(xué)組件和旋轉(zhuǎn)組件均位于所述透明硬質(zhì)導(dǎo)管外殼內(nèi)；
[0008]所述光聲/超聲反射鏡設(shè)于所述透明硬質(zhì)導(dǎo)管外殼的頂部，所述光學(xué)組件的第一端穿過(guò)所述超聲傳感器，所述超聲傳感器及所述光學(xué)組件的第一端與所述光聲/超聲反射鏡對(duì)應(yīng)設(shè)置；
[0009]所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)組件帶動(dòng)所述光聲/超聲反射鏡旋轉(zhuǎn)，從而使得所述光聲/超聲反射鏡對(duì)待探測(cè)對(duì)象內(nèi)壁實(shí)現(xiàn)全視角掃描。
[0010]可選地，所述旋轉(zhuǎn)組件為第一中空管和第二中空管，所述第二中空管部分套設(shè)于所述第一中空管內(nèi)，所述第一中空管和第二中空管之間通過(guò)軸承相連，所述光聲/超聲反射鏡設(shè)于所述第一中空管內(nèi)，且所述第一中空管上與所述光聲/超聲反射鏡相對(duì)處開設(shè)有窗口，所述超聲傳感器固定于所述第二中空管上。
[0011]可選地，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)為中空設(shè)置，所述第一中空管與所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接固定，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過(guò)所述第一中空管帶動(dòng)所述光聲/超聲反射鏡旋轉(zhuǎn)。
[0012]可選地，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)為非中空設(shè)置，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)采用機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)所述第一中空管帶動(dòng)所述聲/超聲反射鏡旋轉(zhuǎn)。
[0013]可選地，所述探頭還包括:設(shè)于所述手持外殼內(nèi)的縱向掃描電機(jī)，所述第二中空管和所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定于所述縱向掃描電機(jī)的移動(dòng)單元上。
[0014]可選地，所述手持外殼內(nèi)還容納有各部件的連接線及光學(xué)組件的第二端。
[0015]可選地，所述光學(xué)組件為單模光纖或多模光纖；
[0016]或，
[0017]所述光纖組件包括光纖和透鏡。
[0018]可選地，所述超聲傳感器為聚焦的單個(gè)傳感器或環(huán)形聚焦傳感器。
[0019 ]可選地，所述光聲/超聲反射鏡為平面鏡或曲面鏡。
[0020]可選地，所述超聲傳感器為PVDF超聲傳感器、壓電陶瓷超聲傳感器、復(fù)合壓電傳感器或光探測(cè)式超聲傳感器。
[0021]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，將旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)于所述手持外殼，避免了當(dāng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)于所述透明硬質(zhì)導(dǎo)管外殼頂部帶來(lái)的視野遮擋，從而不能進(jìn)行完整360度全視角掃描的缺點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明一種實(shí)施方式的手持式全視角內(nèi)窺光聲/超聲探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是仿體實(shí)驗(yàn)所用樣品不意圖；
[0024]圖3a是圖2所示的樣品中金屬絲的光聲信號(hào)圖；
[0025]圖3b是圖2所示的樣品中金屬絲的超聲信號(hào)圖；
[0026]圖4a是通過(guò)圖1所示的探頭對(duì)圖2所示的樣品進(jìn)行光聲成像結(jié)果圖；
[0027]圖4b是通過(guò)圖1所示的探頭對(duì)圖2所示的樣品進(jìn)行超聲成像結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0029]圖1是本發(fā)明一種實(shí)施方式的手持式全視角內(nèi)窺光聲/超聲探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；參照?qǐng)D1，所述探頭包括:導(dǎo)管I和手持外殼10，所述導(dǎo)管I由透明硬質(zhì)導(dǎo)管外殼2、超聲傳感器
7、光聲/超聲反射鏡4、光學(xué)組件6和旋轉(zhuǎn)組件組成，所述手持外殼10內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)電機(jī)11，所述透明硬質(zhì)導(dǎo)管外殼2固定于所述手持外殼10上；
[0030]所述超聲傳感器7、光聲/超聲反射鏡4、光學(xué)組件6和旋轉(zhuǎn)組件均位于所述透明硬質(zhì)導(dǎo)管外殼2內(nèi)；
[0031]所述光聲/超聲反射鏡4設(shè)于所述透明硬質(zhì)導(dǎo)管外殼2的頂部，所述光學(xué)組件6的第一端穿過(guò)所述超聲傳感器7，所述超聲傳感器7及所述光學(xué)組件6的第一端與所述光聲/超聲反射鏡4對(duì)應(yīng)設(shè)置；
[0032]所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)11通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)組件帶動(dòng)所述光聲/超聲反射鏡4旋轉(zhuǎn)，從而使得所述光聲/超聲反射鏡4對(duì)待探測(cè)對(duì)象內(nèi)壁實(shí)現(xiàn)全視角掃描。
[0033]需要說(shuō)明的是，所述超聲傳感器5的聲透鏡4與所述光聲/超聲反射鏡3對(duì)應(yīng)設(shè)置。
[0034]可理解的是，為便于實(shí)現(xiàn)掃描，所述光聲/超聲反射鏡3為傾斜45度的光聲/超聲反射鏡。
[0035]在具體實(shí)現(xiàn)中，所述光學(xué)組件11可為單模光纖，也可為多模光纖，從而實(shí)現(xiàn)大功率的入射光傳輸，并滿足多種波長(zhǎng)激光傳輸?shù)臈l件，又或是光纖和透鏡，還可為光纖和透鏡組，本實(shí)施方式對(duì)此不加以限制。
[0036]本實(shí)施方式針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，將旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)于所述手持外殼，避免了當(dāng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)于所述透明硬質(zhì)導(dǎo)管外殼頂部帶來(lái)的視野遮擋，從而不能進(jìn)行完整360度全視角掃描的缺點(diǎn)。
[0037]為便于實(shí)現(xiàn)所述旋轉(zhuǎn)組件，本實(shí)施方式中，所述旋轉(zhuǎn)組件為第一中空管3和第二中空管9，所述第二中空管9部分套設(shè)于所述第一中空管3內(nèi)，所述第一中空管3和第二中空管9之間通過(guò)軸承8相連，所述光聲/超聲反射鏡4設(shè)于所述第一中空管3內(nèi)，且所述第一中空管3上與所述光聲/超聲反射鏡4相對(duì)處開設(shè)有窗口 5，所述超聲傳感器7固定于所述第二中空管9上，由于所述旋轉(zhuǎn)組件采用雙層同心管狀結(jié)構(gòu)，第一中空管3和第二中空管9之間采用軸承8相連，保持了兩個(gè)中空管之間的同軸，并保證了相對(duì)旋轉(zhuǎn)的順暢，使得探頭內(nèi)的機(jī)械和光路的設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔，并提高了探頭的穩(wěn)定性。
[0038]需要說(shuō)明的是，所述窗口15的開設(shè)能夠?qū)崿F(xiàn)光聲/超聲掃描。
[0039]為便于帶動(dòng)所述光聲/超聲反射鏡3旋轉(zhuǎn)，本實(shí)施方式中，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)11為中空設(shè)置，所述第一中空管3與所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)11連接固定，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)11通過(guò)所述第一中空管3帶動(dòng)所述光聲/超聲反射鏡4旋轉(zhuǎn)，當(dāng)然，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)還可為非中空設(shè)置，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)采用齒輪或皮帶等機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)所述第一中空管帶動(dòng)所述聲/超聲反射鏡旋轉(zhuǎn)。
[0040]為便于實(shí)現(xiàn)縱向掃描，所述探頭還包括:設(shè)于所述手持外殼10內(nèi)的縱向掃描電機(jī)13，所述第二中空管9和所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)11固