本发明专利技术涉及一种手持式MEMS光学扫描成像装置，所述光学扫描成像装置包括手柄(1)和设于手柄(1)一端的探头(2)，所述手柄(1)的另一端设有光电接口(3)，所述手柄(1)内部设有通道，该通道内设有连接探头(2)与光电接口(3)的光纤(13)，所述探头(2)包括探头本体(4)、探头头部(5)以及连接探头本体(4)和探头头部(5)的MEMS驱动器(6)，所述探头头部(5)内部设有与光纤(13)连接的样品臂(20)，所述探头本体(4)与手柄(1)连接。与现有技术相比，本发明专利技术配备符合人体结构学设计的手柄与可弯曲探头，可用于实时获取样品组织的真实视频图像和目标区域的二维、三维光学层析图像。
A hand-held MEMS optical scanning imaging device
【技术实现步骤摘要】
一种手持式MEMS光学扫描成像装置
本专利技术涉及医学成像设备领域，具体涉及一种手持式MEMS光学扫描成像装置。
技术介绍
光学相干层析(OpticalCoherenceTomography，简称OCT)是一种高分辨光学成像技术。它基于低相干光干涉原理，通过探测从生物组织中不同深度层反射回的弱光信号实现对生物组织微观结构的探查。通过对入射光方向的偏转得到样品的二维图像或三维图像。OCT技术具有无损伤、高分辨率、高速和高灵敏度的优势，可实现对人体、生物体进行活体无创检测。口腔癌是发生在口腔的恶性肿瘤之总称，是最常见的十种肿瘤疾病之一。口腔癌中最常见、发病率最高的是位于浅表的鳞状细胞癌，并且90％的口腔癌由癌前病变发展而来，因此采用高分辨率、非接触、无损伤的检测技术进行检测对口腔癌早期诊断和治疗非常重要。将微机电系统技术(MicroelectromechanicalSystem，简称MEMS)的扫描微镜与OCT技术相结合的OCT成像系统的开发，已经成为医疗设备
在进行内窥成像镜成像系统开发过程中普遍采用的一种方法。专利CN103082998B公开了一种手持MEMS光学扫描装置，包括手柄、探头、连接管及其用于和OCT系统相连接的光电连接线，所述手柄内部有一贯穿的通道，末端有一凹腔，凹腔内安装有插座；所述光电连接线与插座导通连接；所述探头末端连有可与插座相连接的第一插头，探头与连接管内设有与第一插头相连接的光纤线和电连接线，探头与连接管连接后嵌在手柄内，第一插头与插座相连接，实现光电的导通。该专利的手柄部分结构复杂，体积较大，设在内部的凹腔、插座等更是增加了器件的不稳定性，并且不牢固，无法确定使用者将其握紧，增加了操作过程中的不确定性，电线与手柄底部凹槽、插座部分使用时间长后影响其使用寿命，在扫描部分增加的一些单元更是将结构复杂化，不方便使用。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题而提供一种手持式MEMS光学扫描成像装置，该扫描成像装置配备了符合人体结构学设计的手柄和可弯曲的探头，在测量时使医生和患者都有很强的舒适感，且具有数微米级别的高分辨率，可用于实时获取目标对象的目标区域的二维、三维光学层析图像。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种手持式MEMS光学扫描成像装置，所述光学扫描成像装置包括手柄和设于手柄一端的可弯曲的探头，所述手柄的另一端设有光电接口，所述手柄内部设有通道，该通道内设有连接探头与光电接口的光纤，所述探头包括探头本体、探头头部以及连接探头本体和探头头部的MEMS驱动器，所述探头头部内部设有与光纤连接的样品臂，所述探头本体与手柄连接。所述探头内还设有与MEMS驱动器连接的电线。与光学扫描成像装置用于实时获取口腔组织的真实视频图像和目标区域的二维、三维光学断层图像，通过MEMS驱动器来改变探头头部的角度，使探头头部与探头本体形成弯曲结构，从而改变光路聚焦的位置，便于对口腔内不同组织进行扫描，从而获得更大的扫描范围。其中，MEMS驱动器可采用体硅加工技术、表面牺牲层技术、旋涂法、静电纺丝技术等微加工技术或多种微加工技术相结合的手段进行加工。进一步地，所述MEMS驱动器为双晶片结构MEMS驱动器，采用电热驱动、静电驱动、电磁驱动或压电驱动。考虑到医学仪器的安全性，不能使用高电压，所以作为优选，临床倾向于使用安全的低电压。并且，驱动器必须结构简单、坚固、尺寸小以便于在探头中发挥作用，因此选择可基于低电压的压电驱动的MEMS驱动器。进一步地，所述MEMS驱动器采用压电驱动，包括第一压电陶瓷块、第二压电陶瓷块、第一基底、第二基底和扭转梁，所述第一压电陶瓷块和第二压电陶瓷块之间设有间隙，所述第一基底设于第一压电陶瓷块上，所述第二基底设于第二压电陶瓷块上，所述第一基底和第二基底通过扭转梁进行连接，所述第一压电陶瓷块和探头本体连接，且与探头本体的内壁连接，所述第二压电陶瓷块与探头头部连接，且与探头头部的内壁连接，分别向第一压电陶瓷块和第二压电陶瓷块施加与压电陶瓷块形变方向相垂直的电压。将0.3mm厚的MEMS驱动器做成30mm×2mm的细条，采用电线将第一压电陶瓷块和第二压电陶瓷块与电极连接，通过逆压电效应使第一压电陶瓷块和第二压电陶瓷块产生形变，从而使整个MEMS驱动器产生大角度的弯曲，进而使探头头部与探头本体之间呈一定角度倾斜，可实现在口腔内的侧向扫描或前向扫描或测前向扫描或环周扫描，并且倾斜角度为0-60°，往上30°，往下30°。进一步地，将所述第一压电陶瓷块和第二压电陶瓷块按压电陶瓷块的形变方向同向设置，且形变方向与探头本体和探头头部的长度方向相垂直，电压的方向与探头本体和探头头部的长度方向相平行，向第一压电陶瓷块和第二压电陶瓷块施加相同方向的电压，此时可以形成一个顺序为电极-第一压电陶瓷块-第二压电陶瓷块-电极的回路。也可以单独向第一压电陶瓷块和第二压电陶瓷块施加相同方向的电压或相反方向的电压，分别形成一个顺序为电极-第一压电陶瓷块-电极的回路，以及电极-第二压电陶瓷块-电极的回路。进一步地，将所述第一压电陶瓷块和第二压电陶瓷块按压电陶瓷块的形变方向反向设置，向第一压电陶瓷块和第二压电陶瓷块施加相反方向的电流，且形变方向与探头本体和探头头部的长度方向相垂直，电压的方向与探头本体和探头头部的长度方向相平行，向第一压电陶瓷块和第二压电陶瓷块施加相同方向的电压，此时可以形成一个顺序为电极-第一压电陶瓷块-第二压电陶瓷块-电极的回路。也可以单独向第一压电陶瓷块和第二压电陶瓷块施加相反方向的电压，分别形成一个顺序为电极-第一压电陶瓷块-电极的回路，以及电极-第二压电陶瓷块-电极的回路。由于当第一压电陶瓷块和第二压电陶瓷块按压电陶瓷块的形变方向反向设置时，施加同样大小的电压，两者的形变程度会更大，更有利于改变探头头部的弯曲角度。进一步地，所述样品臂包括扫描探针，所述扫描探针设于探头头部内，且一端稍微突出于探头头部外，但尽量不突出于探头头部外，避免受到碰撞而遭受损坏，另一端与光纤连接。进一步优选地，所述扫描探针为梯度折射率透镜(GRIN)，且为聚焦透镜，径向设置在探头头部中。探头头部两端均开口，便于扫描探针无障碍的扫描口腔内部情况，该光纤为单模光纤，梯度折射率透镜的直径为0.7mm，并设置在探头头部出口壁内1mm处。进一步地，所述探头本体和探头头部均采用聚四氟乙烯中空管，均通过环氧树脂胶或导电银胶与MEMS驱动器连接。其中，探头本体和探头头部均采用内径为0.46mm的聚四氟乙烯中空管。进一步地，探头头部的内部设有固定件，所述光纤通过固定件固定在探头头部的内部。考虑到光纤过于脆弱，将光纤通过固定件固定于聚四氟乙烯中空管的内壁上有利于保护光纤，当探头头部与探头本体形成大角度时，光纤的受损害程度能降低。进一步地，在所述探头本体和探头头部的外侧均套设有真空管，真空管与聚四氟乙烯管等长，用于保护聚四氟乙烯中空管。进一步地，所述手柄采用外径为4mm的不锈钢管制作，防止内部的光学器件损伤。进一步地，所述手柄上沿长度方向设有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种手持式MEMS光学扫描成像装置，其特征在于，所述光学扫描成像装置包括手柄(1)和设于手柄(1)一端的探头(2)，所述手柄(1)的另一端设有光电接口(3)，所述手柄(1)内部设有通道，该通道内设有连接探头(2)与光电接口(3)的光纤(13)，所述探头(2)包括探头本体(4)、探头头部(5)以及连接探头本体(4)和探头头部(5)的MEMS驱动器(6)，所述探头头部(5)内部设有与光纤(13)连接的样品臂(20)，所述探头本体(4)与手柄(1)连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种手持式MEMS光学扫描成像装置，其特征在于，所述光学扫描成像装置包括手柄(1)和设于手柄(1)一端的探头(2)，所述手柄(1)的另一端设有光电接口(3)，所述手柄(1)内部设有通道，该通道内设有连接探头(2)与光电接口(3)的光纤(13)，所述探头(2)包括探头本体(4)、探头头部(5)以及连接探头本体(4)和探头头部(5)的MEMS驱动器(6)，所述探头头部(5)内部设有与光纤(13)连接的样品臂(20)，所述探头本体(4)与手柄(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种手持式MEMS光学扫描成像装置，其特征在于，所述MEMS驱动器(6)为双晶片结构MEMS驱动器，该双晶片结构MEMS驱动器采用电热驱动、静电驱动、电磁驱动或压电驱动。
3.根据权利要求2所述的一种手持式MEMS光学扫描成像装置，其特征在于，所述MEMS驱动器(6)采用压电驱动，包括第一压电陶瓷块(7)、第二压电陶瓷块(8)、第一基底(9)、第二基底(10)和扭转梁(11)，所述第一压电陶瓷块(7)和第二压电陶瓷块(8)之间设有间隙，所述第一基底(9)设于第一压电陶瓷块(7)上，所述第二基底(10)设于第二压电陶瓷块(8)上，所述第一基底(9)和第二基底(10)通过扭转梁(11)进行连接，所述第一压电陶瓷块(7)和探头本体(4)连接，所述第二压电陶瓷块(8)与探头头部(5)连接。
4.根据权利要求1所述的一种手持式MEMS光学扫描成像装置，其特征在于，所述样品臂(20)包括设于探头头部(5)内的扫描探针(12)，所述扫描探针(12)的端部与光纤(13)连接。
5.根据权利要求1所述的一种手持式MEMS光学扫描成像装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴翠霞，邱锐，孔瑞明，高磊，杜奉献，郭春凤，董柏文，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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