一种用于空腔结构内部热成像的探测器及系统装置制造方法及图纸

一种用于空腔结构内部热成像的探测器及系统装置，用于空腔结构内部热成像的探测器由一个软轴主体和设置在软轴主体远端的用于采集热成像信息的波长传感器、用于采集其它不同变量信息的传感器以及扩张球囊构成，其远端用于伸入管状结构内部采集热成像信息；系统装置还包括一信息处理控制单元，该信息处理控制单元用于数据采集及处理；以及一机械控制单元，用于向软轴主体上的扩张球囊充压，旋转器连接软轴主体近端，用于驱动软轴主体转动。该探测器及系统装置可以采集关于中空结构内表面特性的高时间和高空间分辨率数据同时对这些数据进行处理，此外还可以同时记录其他的物理或化学变量数据。

【技术实现步骤摘要】
一种用于空腔结构内部热成像的探测器及系统装置
本专利技术涉及探测装置领域，特别涉及一种用于空腔结构内部热成像的探测器及系统装置。
技术介绍
研究中空结构，如管状、椎状、球状及其他几何形状的内外表面的材料特性具有重要的意义。这些中空结构可能是由工程师设计的也可能是自然形成的，可以是生物性材料，也可以是非生物性材料。在以下的描述中，对这类中空结构总的用“管状结构”给予描述，但管状结构应该被理解为更宽泛的含义，即涵盖了所有几何外形的中空结构。管状结构具有多种物理及化学特性，包括了其表面的导热性。通过热量测量可以探测管状结构的破损、缺陷、泄漏及表面温度改变等，因此研究管状结构的热量测量方法具有重要的意义。例如，基于红外辐射探测原理的热成像照相机可以被用于探测隔热性差的构筑物的热量泄漏，此外，还可用于探测管状结构的泄漏。但这类测量一般都是从被探测物的外部进行的，因此，当管状结构被嵌入或埋入其他材料时，从外部探测管状结构内部的破损、缺陷、泄漏及表面温度改变等就难以进行了。而在医疗领域，红外热成像照相机也通常被用于研究人体表面及皮肤的热特性。在工程学领域，由于管状结构的缺陷或破损往往首先产生于内壁表面，因此通过测量管状结构内壁表面的热特性来探测其泄漏、破损及其他类型的缺陷具有重要的意义。此外，探测生物性管状结构内表面的热特性及泄露、破损也同样具有重要意义。例如，人体胃肠道就是一个典型的生物性管状结构，胃肠道可将营养物质和液体从口腔运送到肠道并使其在肠道内被吸收。食物被吞咽进入食管并被运送到胃，在进入小肠之前，食物在胃内被进一步分解。而食管和肠道的各种疾病都可能干扰或抑制食管、肠道的正常机械功能，并可能引发不同的症状。在最常见的胃肠疾病中，有一些被称作“功能性疾病”且致病原因尚不明确。因此，这类疾病无法通过常规的诊断工具如记录压力和医疗成像技术等来进行诊断。由于管状结构通常被用于输送冷的或热的流体，一般带有隔热材料来尽量减少进入管道内的热能或减缓热能从管道散失。然而，管状结构在被制造的过程中或长期使用后，可能会产生损伤，例如铁质管道或受到持续性的缓慢腐蚀。在管状结构内的液体真正发生泄漏之前，可以通过测量管状结构表面的热量变化来发现其缺损部位。但实际使用中的管状结构，很多都难以从外部来进行热量变化检测，因此，开发一种可以从管道内部来进行热量变化检测的解决方案是非常必要的。物理特性包括热特性，对于生物性管状结构也同样非常重要。人体胃肠道是6—10米长的管状结构，其温度会基于几个原因而发生局部变化。例如食道内表面的温度会根据冷热程度而发生显著变化。而炎症过程及癌症也会导致组织的局部温度上升。伴有胃肠道症状的患者通常都需要接受胃肠功能检测。这些检测通常都需要由专业技术人员或护士在胃肠动力实验室进行操作。大多数有消化内科的大型医院都配备有胃肠动力实验室。目前，应用最为广泛的食道检测技术是高分辨率食道压力测量（HRM），pH值记录以及内窥镜检查。一些中国的技术专利（CN201929931,CN201912043,CN201912041,CN201905858）及其它一些密切相关的中国技术专利描述了一种医用胶囊内镜系统，其胶囊型装置可以进入到人体的小肠来进行检测。胶囊内镜系统具有红外扫描功能，可以通过一个接收镜头来探测来自消化道的红外辐射。该系统的局限性在于，其仅包含的红外传感器数量非常有限（仅在胶囊装置的两端设置了两个单向或双向的红外传感器），而其胶囊装置在消化道内的方向是无法控制的。此外，当胶囊装置通过消化道内的某些部位时（如食道）速度过快，从而使得记录数据没有意义。近年来，随着刺激检测技术被开发出来。这些刺激检测技术的原理包括：通过球囊扩张来对内脏器官施加机械刺激；抑或通过酸液注入及其他方法来对内脏器官施加刺激。为简化起见，在本专利技术申请书以下的描述中均采用“球囊扩张”这一术语。用于扩张的球囊可用多种不同的材料制成并且具有确定的尺寸或者是可拉伸的。然而，运用刺激检测技术继续开发新的特别是区别于压力记录、内窥镜和磁共振等传统检测方法的技术仍然是非常必要的。基于上述考虑，开发能获得更好和更详细的管状结构或生物性管状结构的数据/信息并可用于临床诊断的新型装置、系统和方法将有非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是针对现有技术存在的不足，提供一种用于空腔结构内部热成像的探测器，它通过在一轴向延伸的软轴主体中设有沿轴向延伸的导线通道，软轴主体的远端设有用于采集热成像信息的波长传感器，以及一个或多个用于采集其它不同变量信息的传感器，使该探测器能够伸入管状结构的内腔用可探测红外光、近红外（拉曼）波长及其他波长能量辐射的传感器来获取物理特性数据（如温度），这一测量方法还可以与其他不同的测量方法如压力记录、pH监测、电阻抗记录及成像技术等相结合，来用于评估中空管状结构内壁的物理和化学特性。本专利技术的另一目的是提供一种采用空腔结构内部热成像的探测器的系统装置，它能够处理探测器采集的信息数据和控制探测器动作，并显示出测量或计算出的数据及图像。本专利技术的目的之一是这样实现的：一种用于空腔结构内部热成像的探测器，其特征在于：包括一轴向延伸的软轴主体，所述软轴主体中设有沿轴向延伸的导线通道，软轴主体的远端设有用于采集热成像信息的波长传感器，以及一个或多个用于采集其它不同变量信息的传感器，各个传感器的传输导线经导线通道从软轴主体的近端的通道口引出。所述用于采集热成像信息的波长传感器为一个或多个红外传感器。所述用于采集热成像信息的波长传感器为横截面呈轴对称形状的柱状结构，该柱状结构上分布有一个或多个红外感应单元。所述柱状结构的长度小于20cm，红外感应单元排列分布于柱状结构的四周，或排列在柱状结构的一侧。所述用于采集热成像信息的波长传感器为多个，多个波长传感器按设定的距离排列在软轴主体上。所述软轴主体中设置有一个或多个的流体通道，各流体通道分别对应设有侧开孔，用于注入或排出流体。所述软轴主体上设置一密闭的扩张球囊，该扩张球囊将用于采集热成像信息的波长传感器罩住，扩张球囊通过软轴主体设置的侧开孔与软轴主体中设置的流体通道连通。所述用于采集其它不同变量信息的传感器包括获取pH数据和/或其它相关化学特性数据的传感器，测量位置和加速度数据的传感器，获得电位差数据的传感器，或者用于获得其他相关数据的传感器。采用上述方案，在一轴向延伸的软轴主体中设有沿轴向延伸的导线通道，软轴主体的远端设有用于采集热成像信息的波长传感器，以及一个或多个用于采集其它不同变量信息的传感器，各个传感器的传输导线经导线通道从软轴主体的近端的通道口引出。这样能够利用采集热成像信息的波长传感器对管状结构内腔，尤其是对生物性中空管状结构内腔的整个周向或部分周向内表面进行高分辨率测量。软轴主体采用细长结构，波长传感器设于软轴主体远端，使波长传感器的位置是可控，能根据需要在控制状态下逐一对管状结构内腔各部位进行测量。并且还可以通过流体灌注的方式对所测量的生物性中空管状结构施加冷刺激、热刺激以及其它的如化学刺激或机械刺激等，由此可以观察在受到这些刺激后生物性中空管状结构的内表面温度的变化和是如何恢复到受刺激前的状态。冷刺激或热刺激的施加可以通过冷热流体的灌注来实现，也可以通过从外部对管状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于空腔结构内部热成像的探测器，其特征在于：包括一轴向延伸的软轴主体（1），所述软轴主体（1）中设有沿轴向延伸的导线通道（6），软轴主体（1）的远端设有用于采集热成像信息的波长传感器（2），以及一个或多个用于采集其它不同变量信息的传感器（3），各个传感器的传输导线经导线通道（6）从软轴主体（1）的近端的通道口引出。

【技术特征摘要】
1.一种用于空腔结构内部热成像的探测器，其特征在于：包括一轴向延伸的软轴主体（1），所述软轴主体（1）中设有沿轴向延伸的导线通道（6），软轴主体（1）的远端设有用于采集热成像信息的第一波长传感器（2），以及一个或多个用于采集其它不同变量信息的第二传感器（3），各个传感器的传输导线经导线通道（6）从软轴主体（1）的近端的通道口引出；其中所述软轴主体（1）中设置有一个或多个的流体通道，各流体通道分别对应设有侧开孔（4），用于注入或排出流体；以及所述软轴主体（1）上设置一密闭的扩张球囊（5），该扩张球囊（5）将用于采集热成像信息的第一波长传感器（2）罩住，扩张球囊（5）通过软轴主体（1）设置的侧开孔（4）与软轴主体（1）中设置的流体通道连通；所述扩张球囊（5）配置成能够控制注入流体的容积分布，所述扩张球囊扩张后与空腔结构的内壁充分接触，以保证所述流体与所述内壁进行有效的热交换；以及所述流体能够对生物性空腔结构施加刺激。2.根据权利要求1所述的用于空腔结构内部热成像的探测器，其特征在于：所述用于采集热成像信息的第一波长传感器（2）为一个或多个；所述第一波长传感器（2）为红外传感器或近红外拉曼光线波长传感器或超声波长传感器中的一种或多种，或所述第一波长传感器（2）为包含特制的镜头来聚焦或过滤入射的红外光线的波长传感器。3.根据权利要求1或2所述的用于空腔结构内部热成像的探测器，其特征在于：所述用于采集热成像信息的第一波长传感器（2）为横截面呈轴对称形状的柱状结构，该柱状结构上分布有一个或多个红外感应单元。4.根据权利要求3所述的用于空腔结构内部热成像的探测器，其特征在于：所述柱状结构的长度小于20cm，红外感应单元排列分布于柱状结构的四周，或排列在柱状结构的一侧。5.根据权利要求1所述的用于空腔结构内部热成像的探测器，其特征在于：所述用于采集热成像信息的第一波长传感器（2）为多个，多个第一波长传感器（2）按设定的距离排列在软轴主体（1）上。6.根据权利要求2所述的用于空腔结构内部热成像的探测器，其特征在于：所述流体对红外线的吸收率允许或有利于红外线通过;和/或所述流体为气体。7.根据权利要求1-2或5-6中任一所述的用于空腔结构内部热成像的探测器，其特征在于：所述流体能够通过流体灌注的方式输入和所述刺激为冷刺激、...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯·格里格森，
申请(专利权)人：汉斯·格里格森，
类型：发明
国别省市：重庆;85