一种声学分辨率光声显微系统技术方案

技术编号:21849449 阅读:13 留言:0更新日期:2019-08-14 00:03
本发明专利技术提供了一种声学分辨率光声显微系统(AR‑PAM),旨在解决现有的声学分辨率光声显微系统仅适用于单个成像分辨率,操作复杂的问题。该系统包括固定支架、准直透镜、锥透镜、聚光镜夹具以及多个不同频率的超声换能器聚光镜,聚光镜夹具设置有多个夹持孔,该多个夹持孔上分别安装有不同频率的超声换能器聚光镜。利用本系统所提供的聚光镜夹具,将多个不同频率的超声换能器聚光镜集成在了同一个AR‑PAM系统里,从而实现不同频率换能器的快速切换。

An Acoustic Resolution Photoacoustic Microscope System

【技术实现步骤摘要】
一种声学分辨率光声显微系统
本专利技术属于光学成像
,尤其涉及一种声学分辨率光声显微系统。
技术介绍
光学成像技术是当前各类生物医学影像技术中发展最为迅速的分支之一,相比其他医学成像手段,如X线成像、计算机断层成像、正电子发射断层成像、超声成像、磁共振成像、荧光共聚焦和双光子荧光成像等,光学成像技术在分辨率、化学特异性、灵敏度、安全性等某个或多个方面分别具有优势。但光学方法最大的局限性在于其组织穿透深度有限,而光声成像技术的出现,很好地克服了这一问题。光声成像技术是在用脉冲的激光照射生物样品后,能量会被样品内部的组织迅速吸收,组织会受热膨胀形成瞬时压力,产生一个宽带的超声波信号(通常带宽在几十甚至上百MHz),被称作光声信号。光声信号将穿过组织向外传输,可被放置在样品外侧的超声换能器探测得到,根据组织的吸收光谱和激光器的波长得到组织的成分,根据光声信号到达换能器的时间计算出相应的深度信息。这样就得到组织内部轴向方向(沿激光光束方向)的组织成分与深度信息,随着对生物样品的x-y平面逐点扫描,就可以获得该区域的3D影像。在生物组织中,若成像深度小于光学平均自由行程时(约1mm)时,可以将激光束聚焦到几个微米尺度甚至纳米量级的微小焦斑上,这一焦斑尺寸已经接近或者达到光学的衍射极限;如果要达到同样微小的焦斑尺寸,声学信号的中心频率至少需要几百MHz以上,在如此高频下,超声波信号只能在生物组织中传播几百微米。因此在深度小于1mm的组织表层,光学聚焦性能优于声学聚焦,当光学焦点小于声学焦点时,光学显微镜的侧向分辨率取决于光学焦点的大小,这样的光声显微系统称之为具有光学分辨率的光声显微系统(OR-PAM),其分辨率最高可达到纳米级。在生物组织中,若成像深度大于1mm而达到几十个mm时,由于生物组织中强烈的光学散射,激光束不能被有效地在这一深度下聚焦,但是超声波却能够在这一深度下有效地聚焦。这种情况下,声学焦点小于光学焦点,光声显微镜的侧向分辨率主要取决于声学焦斑的大小,这样的光声显微系统称之为具有声学分辨率的光声显微系统(即声分辨光声显微系统AR-PAM),其可以在几个毫米到几十个毫米的成像深度上获得几十微米到几百微米的侧向分辨率。如图1所示,为AR-PAM系统工作原理图。如图3所示,传统的AR-PAM系统由于采用单个系统放置单个超声换能器聚光镜,实现单个成像分辨率和成像深度的成像系统,当每次要实现不同成像分辨率和成像深度的功能时,就必须把系统上现有频率的超声换能器和聚光镜取下系统,更换成另一频率的超声换能器。因此,传统的AR-PAM系统仅适用于单个成像分辨率,当需要使用多个成像分辨率时,操作非常复杂。
技术实现思路
本专利技术提供了一种声学分辨率光声显微系统,旨在解决现有的声学分辨率光声显微系统仅适用于单个成像分辨率,操作复杂的问题。为解决上述技术问题,本专利技术提供了一种声学分辨率光声显微系统,所述系统包括固定支架、准直透镜、锥透镜、聚光镜夹具以及多个不同频率的超声换能器聚光镜;所述聚光镜夹具设置有多个夹持孔,所述多个夹持孔上分别安装有所述不同频率的超声换能器聚光镜;所述准直透镜安装于所述锥透镜的上方,所述锥透镜和所述聚光镜夹具分别与所述固定支架连接。进一步地,所述系统还包括聚光镜调节架,则所述聚光镜夹具通过所述聚光镜调节架与所述固定支架连接;所述聚光镜调节架由X轴和Y轴组成,且所述X轴和Y轴上分别设置有滑轮,所述X轴安装于所述Y轴的滑轮上,所述聚光镜夹具安装于所述X轴的滑轮上,以便所述聚光镜夹具实现在X轴和Y轴方向上分别运动;所述Y轴固定于所述固定支架上。进一步地,,所述系统还包括锥透镜调节架,则所述锥透镜通过所述锥透镜调节架与所述固定支架连接;所述锥透镜调节架由X轴和Z轴组成,且所述Z轴上设置有滑轮,所述X轴一端安装于所述Z轴的滑轮上,所述锥透镜安装于所述X轴的另一端,以便所述锥透镜实现在Z轴方向上运动;所述Z轴固定于所述固定支架上。进一步地,,所述锥透镜调节架的X轴和Z轴连接处设置有固定装置,用于在完成对所述锥透镜在Z轴方向上的调节之后,利用所述固定装置对所述锥透镜在Z轴方向上的位置进行固定。进一步地,,所述聚光镜夹具上的多个夹持孔的圆心位于同一水平线上。所述聚光镜夹具上每相邻两个夹持孔的圆心的间距相等。本专利技术与现有技术相比,有益效果在于:本专利技术提供了一种声学分辨率光声显微系统,该系统包括固定支架、准直透镜、锥透镜、聚光镜夹具以及多个不同频率的超声换能器聚光镜,聚光镜夹具设置有多个夹持孔,该多个夹持孔上分别安装有不同频率的超声换能器聚光镜。利用本系统所提供的聚光镜夹具,将多个不同频率的超声换能器聚光镜集成在了同一个AR-PAM系统里,从而实现不同频率换能器的快速切换。附图说明图1是本专利技术提供的声学分辨率光声显微成像原理示意图;图2是本专利技术提供的传统AR-PAM系统的不同超声换能器之间的切换以及调节光声共轴的工作示意图;图3是本专利技术提供的传统AR-PAM系统末端光路锥透镜卡槽位置示意图;图4是本专利技术提供的一种声学分辨率光声显微系统示意图;图5A是本专利技术提供的一种声学分辨率光声显微系统中聚光镜夹具40的示意图;图5B是本专利技术提供的一种声学分辨率光声显微系统中聚光镜夹具40的又一示意图;图6是本专利技术提供的一种声学分辨率光声显微系统又一示意图;图7是本专利技术提供的光焦点明暗场聚焦示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。作为本专利技术的第一个实施例,如图4所示,本专利技术提供的一种声学分辨率光声显微系统,该系统包括固定支架10、准直透镜20、锥透镜30、聚光镜夹具40以及多个具有不同频率的超声换能器聚光镜50。如图5所示,为本实施例提供的聚光镜夹具40的示意图,该聚光镜夹具40设置有多个夹持孔(如图5A中401、402所示),该多个夹持孔上分别夹持有不同频率的超声换能器聚光镜50,例如,401上夹持10MHz的超声换能器聚光镜,402上夹持25MHz的超声换能器聚光镜。相较于传统的AR-PAM系统,在固定支架10、准直透镜20和锥透镜30的相互连接关系(传统的连接关系为:准直透镜20安装于锥透镜30的上方,锥透镜30和聚光镜夹具40分别与固定支架10连接)保持不变的情况下,本实施例将不同种频率的超声换能器聚光镜集成在一个AR-PAM系统中,从而实现不同频率换能器的快速切换。如图5A所示的聚光镜夹具40设置有2个夹持孔,在本专利技术中,聚光镜夹具40可以根据实际情况的需要,任意设置若干个夹持孔,通过增加或减少不同频率的超声换能器来实现一套AR-PAM系统具有多个分辨率,比如增加两个或者三个及其以上不同频率换能器,目的也是为了实现一套系统上拥有不同频率超声换能器成像的功能。如图5B所示,可以把夹持超声换能器的聚光镜夹具向两边延长,从而多加两个聚光镜夹持孔(401-404所示),实现四个不同分辨率的超声换能器集成在一个AR-PAM系统上,图中405所示为连接孔。在本实施例中,通过405使聚光镜夹具固定安装于传统的固定支架上。不同频率的聚光镜50之间的距离是受到夹持聚光镜夹具40的形状本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种声学分辨率光声显微系统,其特征在于,所述系统包括固定支架、准直透镜、锥透镜、聚光镜夹具以及多个不同频率的超声换能器聚光镜;所述聚光镜夹具设置有多个夹持孔,所述多个夹持孔上分别安装有所述不同频率的超声换能器聚光镜;所述准直透镜安装于所述锥透镜的上方,所述锥透镜和所述聚光镜夹具分别与所述固定支架连接。

【技术特征摘要】
1.一种声学分辨率光声显微系统,其特征在于,所述系统包括固定支架、准直透镜、锥透镜、聚光镜夹具以及多个不同频率的超声换能器聚光镜;所述聚光镜夹具设置有多个夹持孔,所述多个夹持孔上分别安装有所述不同频率的超声换能器聚光镜;所述准直透镜安装于所述锥透镜的上方,所述锥透镜和所述聚光镜夹具分别与所述固定支架连接。2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括聚光镜调节架,则所述聚光镜夹具通过所述聚光镜调节架与所述固定支架连接;所述聚光镜调节架由X轴和Y轴组成,且所述X轴和Y轴上分别设置有滑轮,所述X轴安装于所述Y轴的滑轮上,所述聚光镜夹具安装于所述X轴的滑轮上,以便所述聚光镜夹具实现在X轴和Y轴方向上分别运动;所述Y轴固定于所述固定支架上。3.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘成波陈懂姜信宽宋亮
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

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