无源驱动旋转扫描光学探头制造技术

一种无源驱动旋转扫描光学探头，包括内套管、光纤、外套管、光聚焦元件、螺旋桨、转动部件、反射元件等器件；螺旋桨固定安装于转动部件上，反射元件固定于螺旋桨插入转动部件一端转轴的中央。反射元件、螺旋桨、转动部件一同安装于内套管的末端。当注射生理盐水等液体时，液体冲刷螺旋桨使螺旋桨转动，从而带动螺旋桨转轴上安装的反射元件转动。从光聚焦元件聚焦后出射的激光入射到反射元件的反射面上，然后反射到被测样品，当反射元件转动时激光即可对被测样品进行360度无阴影扫描。本发明专利技术可以稳定的传输光学信号，具有无需外部电力驱动扫描、安全性高、稳定性高、无扫描阴影区、可径向360度扫描、受非均匀旋转畸变影响小等优点。

Passive drive rotating scanning optical probe

A passive optical drive rotary scanning probe, including inner tube, outer tube, optical fiber, optical focusing element, propeller, rotating parts, reflecting element devices; propeller fixed on the rotating parts, the reflection element is fixed on one end of the shaft is inserted into the propeller rotating parts of the central. A reflection element, a propeller, and a rotating part are installed at the end of the inner sleeve together. When the liquid is injected with normal saline, the liquid scours the propeller to turn the propeller, thereby driving the reflecting element mounted on the propeller shaft. The laser emitted from the light focusing element is incident on the reflecting surface of the reflecting element, and then is reflected to the tested sample. When the reflector rotates, the laser can scan the measured sample for 360 degrees without shadow. The invention can transmit optical signals stably, and has the advantages of no external electric drive scanning, high safety, high stability, no scanning shadow area, radial 360 degree scanning, and little influence of non-uniform rotation distortion.

【技术实现步骤摘要】
无源驱动旋转扫描光学探头
本专利技术涉及医学成像仪器，特别是一种可用于内窥成像的光学探头。
技术介绍
光学相干层析成像(OpticalCoherenceTomography,OCT)是一种利用弱相干光干涉仪原理的先进成像技术，广泛应用于医疗领域。该技术在进行内窥生物医学检测时对光学探头提出了严格要求，探头尺寸要尽可能小，工作过程中要稳定、可以进行360度扫描等。目前国内外已有多家科研机构针对用于内窥成像的OCT光学探头进行了相关研究。在先技术一(参见中国专利公开号为CN104887172A的专利技术专利文献)公开了一种用于血管检测的新型无辐射OCT探头及测量系统，该探头将驱动整个探头旋转的电机置于光学探头的远端，在探头中安装用弹簧做成的扭矩线，电机转轴转动时，通过连动装置带动整个光学探头一起旋转。该技术方案可对腔道内壁进行360度的无遮挡成像，但是该技术方案由于需要通过扭矩线传递扭矩带动探头旋转，导致探头转动速度受到限制；置于探头远端的电机体积较大，导致整个探头体积较大，不利于使用；而且由于腔道往往是不规则的、弯曲的，从而导致所成图像存在非均匀旋转畸变，影响OCT系统成像质量。在先技术二(参见中国专利公开号为CN102401995B的专利技术专利文献)公开了一种内窥镜微型光学探头，将微机电系统技术(micro-electromechanicalsystem，简称MEMS)的扫描微镜安装在OCT光学探头末端，通过对MEMS的扫描微镜施加电压和电流，使其径向或前后振动，从而将入射到其表面的光反射到组织内部的不同区域以完成对被检测物体的扫描。该光学探头由于扫描微镜沿径向振动角度有限，而且使用该探头时需要将其侧面窗口与样品对准进行光学扫描，所以只能对腔道侧壁的一部分进行扫描，若要对腔道侧壁进行360度扫描，需要手动旋转该探头，不易于使用，其应用范围受到极大限制。在先技术三(参见中国专利公开号为CN202437064U的专利技术专利文献)公开了一种OCT电子胃镜系统，该系统的探头即是采用微型电机的光学探头，其将反射元件安装在微型电机上，反射元件反射面与光聚焦元件在探头内正对安装，电机导线从尾部紧贴探头外套管内壁穿过反射元件和光聚焦元件间缝隙送回供电端。电机转轴转动后带动其轴上的反射元件转动，通过光聚焦元件入射到反射元件反射面的光反射到腔道壁上，从而对腔道壁进行扫描。该技术方案可以对腔道侧壁进行360度扫描。但是这种结构的缺点是由于电机导线从尾部通过外套管内壁绕回，导致扫描时会遮挡一部分腔道侧壁，从而导致OCT系统对腔道成像不完整。上述在先技术方案中，探头的旋转部件均需要外部电源提供动力，属于有源驱动。且在先技术二、三中的旋转部件置于探头末端，供电导线需进入人体，驱动末端部件扫描或旋转。在临床使用时，若探头破裂，会导致人体触电。因此，这类需要外部提供电力的有源驱动探头在临床使用时对人体生命安全存在一定的风险。
技术实现思路
针对上述现有技术的缺点，本专利技术提供一种无源驱动旋转扫描光学探头。本专利技术探头末端安装有转动部件及螺旋桨，利用注射生理盐水等液体时的液体的动能转化为螺旋桨的转动动能，液体冲刷螺旋桨并驱动螺旋桨转动，带动螺旋桨靠近转动部件一端上安装的反射元件转动，进而实现对血管壁的扫描。该光学探头可以稳定地传输光学信号，具有无需外部电力驱动的扫描、安全性高、稳定性高、无扫描阴影区、可径向360度扫描、无非均匀旋转畸变的特点。本专利技术的技术解决方案如下：一种无源驱动旋转扫描光学探头，其特点在于：它由内套管、光纤、外套管、光聚焦元件、螺旋桨、转动部件和反射元件组成；所述的内套管的中心是所述的光纤，所述的内套管和光纤的始端与光纤接头相连，该光纤接头用于连接光源，所述的内套管和光纤的末端插入所述的外套管并沿所述的外套管前进，所述的内套管与所述的外套管同轴且两者间有供液体流动的缝隙，所述的内套管插入所述的外套管的相交处是密封的，所述的内套管的光纤的末端连接所述的光聚焦元件，该光聚焦元件伸出所述的外套管的末端数毫米，所述的反射元件、转动部件、螺旋桨依次固定地连接在一起并与所述的光纤同轴地设置在所述的内套管的末端外，所述的外套管的始端有连接头，该连接头与液体注入装置相连，从光纤出射的光束经所述的光聚焦元件聚焦后，入射到所述的反射元件的反射面上；当所述的液体注入装置向所述的外套管内注入液体时，该液体会从所述的内套管和外套管之间的空隙的末端出射并冲刷所述的螺旋桨，带动所述的转动部件和光反射元件一起转动，实现光束对待测样品的扫描。所述的内套管的末端安装有保护网罩。所述的光聚焦元件两端面被打磨成斜8度角。所述的光聚焦元件在两端面镀有增透膜。所述的反射元件在反射面镀有反射膜。所述反射元件固定在所述的螺旋桨插入所述的转动部件的转轴一端的正中央。所述的内套管内的直径与转动部件的外直径相等或略小于转动部件外直径，转动部件用胶水或卡扣装置固定地安装在所述的内套管的末端，安装好后反射元件和转动部件在内套管内部，所述的螺旋桨的浆叶部分在所述的内套管的末端外部，且转动部件与内套管同轴心，所述的螺旋桨、转动部件、内套管、反射元件同轴心。所述的光聚焦元件固定安装在所述的内套管内，与固定地安装在所述的内套管内的光纤末端同轴心且用光学胶水粘接于光纤末端，或者与光纤末端有微小间隔，并与反射元件之间有微小间隔。所述光纤、光聚焦元件、螺旋桨、转动部件、反射元件同光轴，保证从光纤出射的光进入光聚焦元件后，经过恰当的聚焦后，光斑能完全入射到反射元件的反射面上。所述内套管部分穿过外套管，穿过部分的末端即安装有转动部件、螺旋桨的一端。该末端靠近外套管处有若干个限位元件用以保证内套管与外套管同轴心且两者间有恰当的缝隙。内套管的末端伸出所述的外套管几毫米。所述内套管插入外套管的相交处用胶水密封粘连，保证液体流过该处时不会渗漏；使用本专利技术对血管壁进行光学相干层析成像时，将生理盐水等液体用液体注入装置从外套管注入，这些液体以一定速度通过内套管与外套管的间隙流向血管内。在内套管的末端，螺旋桨受到液体的冲击旋转，从而带动安装于螺旋桨轴上的反射元件旋转。从光聚焦元件出射的激光入射到反射元件反射面后，经过反射穿透内套管壁后，入射到血管壁上。当反射元件旋转时，激光便可对血管壁进行360度无阴影扫描。优选的，所述内套管末端安装有保护网罩，用于保护螺旋桨避免其与待测样品接触。优选的，所述光聚焦元件在两端面镀有增透膜，用以减少回波损耗。优选的，所述反射元件在反射面镀有反射膜，用以增加光聚焦元件出射的光入射到反射元件反射面时的反射率。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1)无需外部电源驱动探头旋转扫描，为无源器件，不存在探头破裂时使人体有触电的风险；2)此外，现有技术的三个主要缺点是存在非均匀旋转畸变，或者不能对腔道内壁进行360度扫描，或者存在扫描阴影区。与在先技术一相比，本专利技术没有采用在光纤接头端采用外置电机带动扭矩线传递力矩来使探头转动，从而不存在由此带来的非均匀旋转畸变；而与在先技术二相比，本专利技术没有采用MEMS微镜，从而避免了不能对腔道内壁进行360度扫描的缺点；与在先技术三相比，本专利技术内套管中没有导线，从而避免了导线遮挡导致的扫描阴影区。本专利技术操作简单、工作过程中性能稳定，可对腔道内壁实现360本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无源驱动旋转扫描光学探头，其特征在于：它由内套管(2‑2)、光纤(2‑3)、外套管(3‑2)、光聚焦元件(2‑5)、螺旋桨(1‑3)、转动部件(1‑2)和反射元件(1‑1)组成；所述的内套管(2‑2)的中心是所述的光纤(2‑3)，所述的内套管(2‑2)和光纤(2‑3)的始端与光纤接头(2‑1)相连，该光纤接头(2‑1)用于连接光源，所述的内套管(2‑2)和光纤(2‑3)的末端插入所述的外套管(3‑2)并沿所述的外套管(3‑2)前进，所述的内套管(2‑2)与所述的外套管(3‑2)同轴且两者间有供液体流动的缝隙，所述的内套管(2‑2)插入所述的外套管(3‑2)的相交处是密封的，所述的内套管(2‑2)的光纤(2‑3)的末端连接所述的光聚焦元件(2‑5)，该光聚焦元件(2‑5)伸出所述的外套管(3‑2)的末端数毫米，所述的反射元件(1‑1)、转动部件(1‑2)、螺旋桨(1‑3)依次固定地连接在一起并与所述的光纤(2‑3)同轴地设置在所述的内套管(2‑2)的末端外，所述的外套管(3‑2)的始端有连接头(3‑1)，该连接头(3‑1)与液体注入装置相连，从光纤(2‑3)出射的光束经所述的光聚焦元件(2‑5)聚焦后，入射到所述的反射元件(1‑1)的反射面上；当所述的液体注入装置向所述的外套管(3‑2)内注入液体时，该液体会从所述的内套管(2‑2)和外套管(3‑2)之间的空隙的末端出射并冲刷所述的螺旋桨(1‑3)，带动所述的转动部件(1‑2)和光反射元件(1‑1)一起转动，实现光束对待测样品的扫描。...

【技术特征摘要】
1.一种无源驱动旋转扫描光学探头，其特征在于：它由内套管(2-2)、光纤(2-3)、外套管(3-2)、光聚焦元件(2-5)、螺旋桨(1-3)、转动部件(1-2)和反射元件(1-1)组成；所述的内套管(2-2)的中心是所述的光纤(2-3)，所述的内套管(2-2)和光纤(2-3)的始端与光纤接头(2-1)相连，该光纤接头(2-1)用于连接光源，所述的内套管(2-2)和光纤(2-3)的末端插入所述的外套管(3-2)并沿所述的外套管(3-2)前进，所述的内套管(2-2)与所述的外套管(3-2)同轴且两者间有供液体流动的缝隙，所述的内套管(2-2)插入所述的外套管(3-2)的相交处是密封的，所述的内套管(2-2)的光纤(2-3)的末端连接所述的光聚焦元件(2-5)，该光聚焦元件(2-5)伸出所述的外套管(3-2)的末端数毫米，所述的反射元件(1-1)、转动部件(1-2)、螺旋桨(1-3)依次固定地连接在一起并与所述的光纤(2-3)同轴地设置在所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢宇，李中梁，王向朝，南楠，陈艳，王瑄，潘柳华，宋思雨，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31