一种光声显微成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术适用于显微成像技术领域，公开了一种光声显微成像装置，包括采用笼式共轴系统连接的平移安装座、笼板、Z轴调节安装座，平移安装座具有可在X、Y、Z方向调节的光纤位置调节结构；Z轴调节安装座下方设置有光声棱镜夹具，光声棱镜夹具安装有光声棱镜组和超声波换能器，光声棱镜夹具设置有光声棱镜位置调节结构。本发明专利技术所提供的一种光声显微成像装置，采用稳固的笼式共轴系统使探头光学元件沿着共同的光轴安装，并且配置三维高精度可调装置，便于探头光路准直、聚焦的调节，同时，设计了一种光声棱镜的装夹和调节装置，优化光声共轴共焦调节，提高系统灵敏度、成像分辨率和信噪比，方便调节，提高了实验效率，降低了实验时间成本。

【技术实现步骤摘要】
一种光声显微成像装置
本专利技术属于显微成像
，尤其涉及一种光声共轴共焦的光声显微成像装置。
技术介绍
光声成像技术(PAT),其原理主要基于光声效应，即物质吸收经调制的光或者脉冲光后，部分光能转化为热能，由于热弹性效应，物质膨胀，周期性的热胀冷缩产生超声波。光声转换现象于1880年由美国科学家贝尔发现，并将这种物理现象称为“光声效应”。直到20世纪70年代光声效应才开始应用在生物医学上，20世纪90年代，随着固体光声理论的完善，激光和超声探测等技术的发展，光声效应在散射介质和生物组织中取得重大突破，光声成像技术被提出。由于光声成像结合了超声成像的大深度与纯光学成像的高分辨率及对比度，可以对生物组织进行无损的结构和功能成像，还能实现从细胞器、细胞、组织到器官的跨尺度成像，成为近些年生物医学影像领域中的研究热点之一，并且在临床医学和基础医学研究方面逐渐显现出巨大潜力。目前，主要的光声成像技术有以下三种：光声显微成像(PAM)、光声计算层析成像(PACT)、光声内窥成像(PAE)。光声显微成像(PAM)是一种聚焦型扫描成像方式，使用聚焦的激光作为激励光源，超声换能器可实现不同深度光声信号的探测，结合探头沿组织表面的二维光栅扫描，可重建出组织的三维结构信息。根据成像分辨率和成像深度的不同，光声显微成像(PAM)又可以分为光学分辨率光声显微成像(OR-PAM)和声学分辨率光声显微成像(AR-PAM),常见形式。OR-PAM中光学聚焦比声学聚焦更加紧密，可以实现从几百纳米到几微米的亚细胞或细胞尺度的横向分辨率，其横向分辨率取决于光学焦点的大小，但是受光的散射限制，成像深度大约在1mm左右。而假如超声要实现～5微米的横向分辨率，其中心频率至少需要达到300MHz以上，高频率超声的严重衰减(水中～20dB/mm，组织中～80dB/mm)又会限制其穿透深度在100微米左右。当然，在已经超过光学扩散极限，达到几毫米甚至几十毫米深的组织处，AR-PAM则可以利用超声的低散射特性，实现更加紧密的声学聚焦，达到几十微米到几百微米的横向分辨率，此时，横向分辨率由超声焦点的大小决定。相比于声学分辨率光声显微成像系统(AR-PAM)，光学分辨率光声显微成像系统(OR-PAM)主要依靠光学的聚焦来达到微米甚至亚微米级别的高分辨率，要保证良好的成像性能，对系统中光束的准直、光斑聚焦质量、光声的共轴共焦性能等提出了更严苛的要求。传统OR-PAM系统的技术方案主要由光学元件(包括物镜和反射镜)、光声棱镜和超声换能器等组成。纳秒脉冲激光通过单模光纤耦合进入成像探头，探头部分的物镜对光路起到准直作用，准直后的光束经反射镜反射进入物镜，高数值孔径的物镜会对光束进行聚焦，焦点处的光斑大小达到微米级。聚焦后的激光照射到生物组织中后，组织中的吸光介质将吸收的部分光能转化为热能，热弹性效应引起组织周期性地振动，从而产生超声波，即光声信号。超声波经光声棱镜传输到达超声换能器转化成电信号，最终由数据采集卡进行信号采集。整个成像探头部分集成在三维电控位移平台上，随位移平台作逐点的平面光栅扫描，从而获得组织的三维结构信息。传统OR-PAM系统的成像探头，准直物镜和光纤出光端面相对距离无法实现精细调节，经过准直物镜后，光束的准直度较差，并且，依靠反射镜调整光束和声束的共轴，稳定性差且调节精度低，最终导致经聚焦物镜后的光束焦距与理论相差较远，光焦点和声焦点难以达到准确共焦，降低了系统灵敏度和分辨率；同时，光声棱镜和聚焦物镜之间的相对位置无法实现精准连续调节，也会对末端光束和声束的共轴共焦性能造成较大影响。由于OR-PAM系统的分辨率由光学焦点的大小决定，微米甚至亚微米级的分辨率和高灵敏度对于探头末端光束的准直、聚焦效果以及光声的共轴共焦配置要求较高。传统的探头缺乏高精度可调节功能，光声共轴共焦效果较差，降低了高分辨率光声显微成像系统的探测灵敏度、分辨率、图像信噪比；操作复杂且耗时，增加了实验时间成本；稳定性差，对连续监测实验过程的连续性和结果的准确性造成较大影响。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决上述技术问题之一，提供了一种光声显微成像装置，其可精确调节光声共轴共焦，提高了实验效率，降低了实验时间成本。本专利技术的技术方案是：一种光声显微成像装置，包括用于安装光纤的平移安装座、安装有第一物镜的笼板、安装有第二物镜的Z轴调节安装座，所述光声显微成像装置还包括多根支撑杆，所述支撑杆依次穿过于平移安装座、笼板和Z轴调节安装座，所述平移安装座、笼板和Z轴调节安装座中的至少两个可沿所述支撑杆滑动且均连接有用于将其锁定于所述支撑杆的锁紧件；所述平移安装座具有用于调节光纤在空间X方向、Y方向、Z方向的光纤位置调节结构；所述Z轴调节安装座下方设置有光声棱镜夹具，所述光声棱镜夹具安装有光声棱镜组和超声波换能器，所述光声棱镜组位于所述第二物镜下方，所述光声棱镜夹具设置有用于调整所述光声棱镜组在平面X方向和Y方向的光声棱镜位置调节结构。可选地，所述Z轴调节安装座设置有用于调节所述第二物镜在Z轴方向的第二物镜Z轴调节结构；且/或，所述笼板设置有用于调节所述第一物镜在Z轴方向的第一物镜Z轴调节结构。可选地，所述光声棱镜夹具包括夹具主体，所述光声棱镜位置调节结构包括螺纹连接于所述夹具主体侧面且用于粗调所述光声棱镜组在平面X方向和Y方向位置的棱镜调节螺纹件。可选地，所述光声显微成像装置还包括连接板，各所述支撑杆或笼板或Z轴调节安装座固定所述连接于所述连接板，所述光声棱镜位置调节结构还包括连接于所述连接板及所述夹具主体的精密位移平台。可选地，所述精密位移平台为二维精密位移平台或三维精密位移平台。可选地，所述夹具主体包括支撑板、安装板、固定块、挡板、压臂，所述光声棱镜组放置于固定块内，所述挡板通过螺纹连接件固定安装在所述固定块上并夹紧固定所述光声棱镜组；压臂通过螺纹连接件安装于所述固定块并压紧所述超声换能器；所述固定块和所述支撑板之间由所述安装板连接，所述安装板两侧和所述支撑板一侧分别设置有开口槽和腰型孔，所述棱镜调节螺纹件设置有两组且分别连接于所述开口槽和腰型孔。可选地，所述连接板固定连接于三维线性位移平台。可选地，所述三维线性位移平台包括由Z轴步进电机驱动的Z轴滑台、由Y轴步进电机驱动的Y轴滑台和由X轴步进电机驱动的X轴滑台，所述连接板固定连接于所述Z轴滑台，所述Z轴滑台连接于所述Y轴滑台，所述Y轴滑台连接于所述X轴滑台。可选地，所述光纤位置调节结构在X、Y方向的调节精度为254μm/r，在Z方向的调节精度为500μm/r。可选地，所述第一物镜Z轴调节结构或/和第二物镜Z轴调节结构的调节精度为1μm。本专利技术所提供的一种光声显微成像装置，便于探头光路准直、聚焦的调节，优化了光声共焦调节，对于高分辨率光声显微成像系统的性能优化有较大意义，提高了实验效率，降低了实验时间成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种光声显微成像装置中光声显微成像探头系统的立体示意图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光声显微成像装置，其特征在于，包括用于安装光纤的平移安装座、安装有第一物镜的笼板、安装有第二物镜的Z轴调节安装座，所述光声显微成像装置还包括多根支撑杆，所述支撑杆依次穿过于平移安装座、笼板和Z轴调节安装座，所述平移安装座、笼板和Z轴调节安装座中的至少两个可沿所述支撑杆滑动且均连接有用于将其锁定于所述支撑杆的锁紧件；所述平移安装座具有用于调节光纤在空间X方向、Y方向、Z方向的光纤位置调节结构；所述Z轴调节安装座下方设置有光声棱镜夹具，所述光声棱镜夹具安装有光声棱镜组和超声波换能器，所述光声棱镜组位于所述第二物镜下方，所述光声棱镜夹具设置有用于调整所述光声棱镜组在平面X方向和Y方向的光声棱镜位置调节结构。

【技术特征摘要】
1.一种光声显微成像装置，其特征在于，包括用于安装光纤的平移安装座、安装有第一物镜的笼板、安装有第二物镜的Z轴调节安装座，所述光声显微成像装置还包括多根支撑杆，所述支撑杆依次穿过于平移安装座、笼板和Z轴调节安装座，所述平移安装座、笼板和Z轴调节安装座中的至少两个可沿所述支撑杆滑动且均连接有用于将其锁定于所述支撑杆的锁紧件；所述平移安装座具有用于调节光纤在空间X方向、Y方向、Z方向的光纤位置调节结构；所述Z轴调节安装座下方设置有光声棱镜夹具，所述光声棱镜夹具安装有光声棱镜组和超声波换能器，所述光声棱镜组位于所述第二物镜下方，所述光声棱镜夹具设置有用于调整所述光声棱镜组在平面X方向和Y方向的光声棱镜位置调节结构。2.如权利要求1所述的一种光声显微成像装置，其特征在于，所述Z轴调节安装座设置有用于调节所述第二物镜在Z轴方向的第二物镜Z轴调节结构；且/或，所述笼板设置有用于调节所述第一物镜在Z轴方向的第一物镜Z轴调节结构。3.如权利要求1所述的一种光声显微成像装置，其特征在于，所述光声棱镜夹具包括夹具主体，所述光声棱镜位置调节结构包括螺纹连接于所述夹具主体侧面且用于粗调所述光声棱镜组在平面X方向和Y方向位置的棱镜调节螺纹件。4.如权利要求3所述的一种光声显微成像装置，其特征在于，所述光声显微成像装置还包括连接板，各所述支撑杆或笼板或Z轴调节安装座固定所述连接于所述连接板，所述光声棱镜位置调节结构还包括连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成波，陈宁波，张建辉，王柏权，刘良检，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44