一种多点光声显微成像快速扫描装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多点光声显微成像快速扫描装置，包括：光纤延时光路模块、多点聚焦和信号采集模块以及数据采集和控制模块。本发明专利技术构造合理、结构简单，实现了光声显微成像的光路延时和多点聚焦，极大地缩减了成像的测量步骤和时间，实现了快速对肿瘤组织切片、血管组织切片等进行有效检测，为今后肿瘤和血管疾病的临床诊断和治疗提供了强有力的支撑。的临床诊断和治疗提供了强有力的支撑。的临床诊断和治疗提供了强有力的支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种多点光声显微成像快速扫描装置


[0001]本专利技术涉及无创成像
，尤其是一种多点光声显微成像快速扫描装置。

技术介绍

[0002]光声成像技术是近年来迅速发展的一种新型无创成像技术，该技术基于光声效应原理，获得组织的二维断层或者三维立体的一种无创高分辨率的成像方法。其光声效应是指物体受到强度周期性变化的光照后，因物体内部周期性的温度变化导致热胀冷缩，从而产生超声波的现象。光声成像技术同时结合了光学成像和声学成像技术的特点，具有高分辨率、高对比度和成像深度深等特点。
[0003]如今光声成像的分辨率已经实现了从亚微米到几十个微米的跨层次成像、成像范围从几个微米到厘米的跨数量级的多尺度成像、从结构到功能上的多参量成像，同时成像设备也实现了从大型化到小型化轻量化方向的发展，在对活体组织与细胞无创和无标记成像中具有重要作用。
[0004]目前，虽然已经实现了多种光声成像装置，然而受操作设备等限制，多数光声显微成像装置扫描速度慢，成像时间长，实时性低。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种多点光声显微成像快速扫描装置，构造合理、结构简单，实现了脉冲光源延时和多点扫描，使得扫描次数大大减少，从而减少扫描时间，提高成像速度，为今后肿瘤和血管疾病的临床诊断和治疗提供了强有力的支撑。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种多点光声显微成像快速扫描装置，包括：光纤延时光路模块1、多点聚焦和信号采集模块2和数据采集和控制模块3；光纤延时光路模块1产生系统中所需要的光源，该光源分成4路激光光束耦合送至多点聚焦和信号采集模块2中，激光光束在多点聚焦和信号采集模块2的光路下聚焦为4个聚焦光斑照射组织切片样本并产生光声信号，将该信号送至数据采集和控制模块3处理、存储并重建图像，其中数据采集和控制模块3中的上位机控制光纤延时光路模块1中脉冲激光器的输出、多点聚焦和信号采集模块2中透明二维平台移动。
[0007]优选的，光纤延时光路模块1包括532nm脉冲激光源101、第一半波片102、偏振分束镜103、光电传感器104、第一分束镜105、第二分束镜106、第一平面镜107、第二平面镜108、第三分束镜109、第二半波片110、第三半波片111、第四半波片112、第五半波片113、第一光纤耦合器114、第二光纤耦合器115、第三光纤耦合器116、第四光纤耦合器117、第一光纤118、第二光纤119、第三光纤120、第四光纤121；调节第一半波片102将532nm脉冲激光通过偏振分束镜103一部分送入光电传感器104作为触发信号，另一部分经第一分束镜105、第二分束镜106、第一平面镜107、第二平面镜108、第三分束镜109分成4路激光光束，4路激光光束分别经过第二半波片110、第三半波片111、第四半波片112、第五半波片113调节其激光光束能量，然后分别通过第一光纤耦合器114、第二光纤耦合器115、第三光纤耦合器116、第四
光纤耦合器117将激光光束耦合进第一光纤118、第二光纤119、第三光纤120、第四光纤121，传送至多点聚焦和信号采集模块2。
[0008]优选的，532nm脉冲激光源101重复频率最高可达1MHz，平均功率最高可达20W。
[0009]优选的，第一光纤耦合器114、第二光纤耦合器115、第三光纤耦合器116、第四光纤耦合器117耦合波长为532nm，接口为FC/PC接口。
[0010]优选的，第一光纤118、第二光纤119、第三光纤120、第四光纤121统一为单模光纤，接口为FC/PC接口，包层直径为125μm；第一光纤118长度为5m、第二光纤119长度为15m、第三光纤120长度为25m、第四光纤121长度为35m，4根光纤脉冲激光输出间隔约为50ns。
[0011]优选的，多点聚焦和信号采集模块2包括光纤接口转接组201、凸透镜组202、带通滤光片203、第一凸透镜204、光阑205、第二凸透镜206、平面反射镜207、微透镜阵列208、透明二维平台209、切片固定架210、水槽211、柱面声透镜212、超声换能器213；其中光纤接口转接组201分别将第一光纤118、第二光纤119、第三光纤120、第四光纤121并排在一起形成一维阵列，凸透镜组202将4路激光光束进行扩束，形成平行光束，然后通过带通滤光片203滤出532nm激光光束,第一凸透镜204将4路激光光束汇聚通过光阑205后，通过第二凸透镜206形成4路平行激光光束，第一凸透镜204、光阑205、第二凸透镜206同轴放置，第一凸透镜204和第二凸透镜206的前焦面重合，光阑205位于焦面处，用于阻挡合束光以外的杂散光；4路平行激光光束经平面反射镜207反射后通过微透镜阵列208聚焦形成4个距离靠近的聚焦光斑，照射位于透明二维平台209上的组织切片样本，使其产生光声信号，光声信号通过水槽211和柱面声透镜212由超声换能器213采集；切片固定架210用于固定组织切片样本。
[0012]优选的，定制的光纤接口转接组201将4个光纤转接接口对齐并排在一起，中心距离间隔25mm，4根光纤连接4个光纤转接接口并排形成一维阵列；凸透镜组202同光纤接口转接组201一样，并排形成凸透镜一维阵列，凸透镜直径12.7mm，中心间隔25mm，焦距15mm。
[0013]优选的，定制带通滤光片203长宽为100mm
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50mm，中心波长532nm；第一凸透镜204直径101.6mm，焦距160mm；第二凸透镜206直径12.7mm，焦距20mm。
[0014]优选的，微透镜阵列208长宽为25.4mm
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25.4mm，共有15
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15个微透镜，焦距8mm。
[0015]优选的，超声换能器213采用线阵聚焦探头或者圆形聚焦探头配合柱面声透镜212，此处采用圆形聚焦探头中心频率50MHz，带宽20MHz到225MHz，柱面声透镜212焦距5mm，用于聚焦声焦斑为椭圆形，可近似看成线形。
[0016]优选的，数据采集和控制模块3包括上位机31、二维控制电机32、级联信号放大器33；其中上位机31控制532nm脉冲激光源101产生脉冲激光，并编写命令控制二维控制电机32使其控制透明二维平台209二维平移，从而能够扫描组织切片样本；级联信号放大器33放大由超声换能器213采集到的光声信号并存储至上位机31；光电传感器104将脉冲激光转换为同频的触发信号传至上位机31触发数据采集卡采集光声信号。
[0017]优选的，上位机31中数据采集卡采样频率最高可达200MHz，采样精度14位。
[0018]本专利技术的有益效果为：本专利技术将脉冲光源延时和多点扫描进行结合，实现了成像速度的大幅度提高；将脉冲光源分成多束光路进行聚焦，形成多个扫描点，可以一次扫描形成多个扫描图像；同时通过不同长度的光纤进行延时，使得每个扫描点产生的光声信号能够有效区分，延时时间相对于扫描时间来说可以忽略，因此可以看做是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多点光声显微成像快速扫描装置，其特征在于，包括：光纤延时光路模块(1)、多点聚焦和信号采集模块(2)和数据采集和控制模块(3)；光纤延时光路模块(1)产生系统中所需要的光源，该光源分成4路激光光束耦合送至多点聚焦和信号采集模块(2)中，激光光束在多点聚焦和信号采集模块(2)的光路下聚焦为4个聚焦光斑照射组织切片样本并产生光声信号，将该信号送至数据采集和控制模块(3)处理、存储并重建图像，其中数据采集和控制模块(3)中的上位机控制光纤延时光路模块(1)中脉冲激光器的输出、多点聚焦和信号采集模块(2)中透明二维平台移动。2.如权利要求1所述的多点光声显微成像快速扫描装置，其特征在于，光纤延时光路模块(1)包括532nm脉冲激光源(101)、第一半波片(102)、偏振分束镜(103)、光电传感器(104)、第一分束镜(105)、第二分束镜(106)、第一平面镜(107)、第二平面镜(108)、第三分束镜(109)、第二半波片(110)、第三半波片(111)、第四半波片(112)、第五半波片(113)、第一光纤耦合器(114)、第二光纤耦合器(115)、第三光纤耦合器(116)、第四光纤耦合器(117)、第一光纤(118)、第二光纤(119)、第三光纤(120)、第四光纤(121)；调节第一半波片(102)将532nm脉冲激光通过偏振分束镜(103)一部分送入光电传感器(104)作为触发信号，另一部分经第一分束镜(105)、第二分束镜(106)、第一平面镜(107)、第二平面镜(108)、第三分束镜(109)分成4路激光光束，4路激光光束分别经过第二半波片(110)、第三半波片(111)、第四半波片(112)、第五半波片(113)调节其激光光束，然后分别通过第一光纤耦合器(114)、第二光纤耦合器(115)、第三光纤耦合器(116)、第四光纤耦合器(117)将激光光束耦合进第一光纤(118)、第二光纤(119)、第三光纤(120)、第四光纤(121)，传送至多点聚焦和信号采集模块(2)。3.如权利要求2所述的多点光声显微成像快速扫描装置，其特征在于，第一光纤耦合器(114)、第二光纤耦合器(115)、第三光纤耦合器(116)、第四光纤耦合器(117)耦合波长为532nm，接口为FC/PC接口。4.如权利要求2所述的多点光声显微成像快速扫描装置，其特征在于，第一光纤(118)、第二光纤(119)、第三光纤(120)、第四光纤(121)统一为单模光纤，接口为FC/PC接口，包层直径为125μm；第一光纤(118)长度为5m、第二光纤(119)长度为15m、第三光纤(120)长度为25m、第四光纤(121)长度为35m，4根光纤脉冲激光输出间隔约为50ns。5.如权利要求1所述的多点光声显微成像快速扫描装置，其特征在于，多点聚焦和信号采集模块(2)包括光纤接口转接组(201)、凸透镜组(202)、带通滤光片(203)、第一凸透镜(204)、光阑(205)、第二凸透镜(206)、平面反射镜(207)、微透镜阵列(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李韪韬，陈阳，宁雪，王飞龙，张丹，陶知，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：