一体化手持式的光声显微成像探头制造技术

本发明专利技术公开了一种一体化手持式的光声显微成像探头。该探头包括扫描阵镜、光学显微物镜、碗状中空型聚焦超声探测器、光声共焦耦合器和手持把柄；扫描阵镜、光学显微物镜、碗状中空型超声探测器及光声共焦耦合器依次通过螺纹固定紧合，扫描阵镜、光学显微物镜、碗状中空型聚焦超声探测器和光声共焦耦合器可以分别拆卸；手持把柄设置于扫描阵镜和碗状中空型聚焦超声探测器的外壁。本发明专利技术采用一体化刚性连结结构和背向接收方式，整个显微探头体积小，适用于在体光声显微成像；各部件采用螺纹的方式进行耦合，易于拆卸更换，成本较低，使用灵活方便；分辨率、信噪比和检测的灵敏度较高，适用于实际的应用和检测。

【技术实现步骤摘要】
一体化手持式的光声显微成像探头
本专利技术属于显微成像
，特别涉及一种一体化手持式的光声显微成像探头。
技术介绍
光声成像是在单个成像模式下实现光学的高对比度及超声的高分辨率的一种无损成像方法，它是基于光声效应的成像方法。生物组织吸收纳秒量级的短脉冲激光后，一部分能量引起热弹性膨胀产生机械波，由此产生超声波，利用超声探测器接收产生的超声波并通过一定的算法就可以得到组织中的光吸收分布，也即光声成像。高分辨率光学显微成像技术主要面临两大挑战衍射和散射。衍射限制了成像的空间分辨率，散射限制了成像深度。光声成像利用低散射的超声波作为信息载体，使其对深度方向的功能和分子成像有着很高分辨率。光声显微成像技术利用光声成像的原理，通过物镜将入射光进行聚焦，使其与探测器形成共焦模式，可在毫米深度上获得微米的分辨率。目前，光声显微探测器有对向、侧向及背向接收模式，其中背向接收模式更适用于在体的显微成像，但是现有的背向模式是将光聚焦、探测器与耦合池分开的模式，并且都是固定在工作台上，探测器只能垂直上下调节，不能倾斜。而且检测时通常是让被检测物贴近探测器，检测活体样品如动物、人体时很难调节耦合，操作不便性已局限了其应用及推广。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种一体化手持式的光声显微成像探头。该光声显微成像探头是由扫描阵镜、光学显微物镜、聚焦超声探测器和声光耦合器组成的一体化构造，由光纤连接，可自由移动、任意摆动，紧贴检测部位即可实现快速光声显微成像，使用灵活方便。本专利技术的目的通过下述技术方案实现一种一体化手持式的光声显微成像探头， 包括扫描阵镜、光学显微物镜、碗状中空型聚焦超声探测器、光声共焦耦合器和手持把柄； 扫描阵镜、光学显微物镜、碗状中空型超声探测器及光声共焦耦合器依次通过螺纹固定紧合，扫描阵镜、光学显微物镜、碗状中空型聚焦超声探测器和光声共焦耦合器可以分别拆卸；手持把柄设置于扫描阵镜和碗状中空型聚焦超声探测器的外壁；所述的光学显微物镜与碗状中空型聚焦超声探测器之间的距离可以通过螺纹旋转进行调整，使光学显微物镜的光学焦点与碗状中空型聚焦超声探测器的声学焦点重合， 形成共焦结构，提高检测信号的信噪比；优选的，手持把柄采用螺丝固定于扫描阵镜和碗状中空型聚焦超声探测器的外壁；手持把柄用于进行手持操作；所述的扫描阵镜包括入射光纤、光纤准直镜、扫描电机及反射镜；扫描阵镜设置有光学入射孔和出光口，扫描电机及反射镜设置于扫描阵镜内，扫描电机及反射镜可以使光束实现二维扫描，并将光路转向光学显微物镜；入射光纤设置于扫描阵镜的光学入 射孔处；光纤准直器设置于扫描阵镜的出光口处，光纤准直器的作用在于使激发光平行输出；激光器输出的脉冲光经入射光纤传输，并接入到扫描阵镜的光学入射孔，入射光纤的前端配有光纤准直镜，使射出的光束为准直平行光；所述的扫描阵镜的大小为78. 5*69*78mm,优选设置2个扫描电机及反射镜；扫描电机及反射镜用于实现光束的二维扫描；所述的光学显微物镜包括螺纹A、透镜组合、螺纹B以及出光口 ；扫描阵镜与光学显微物镜通过螺纹A紧密连接，透镜组合设置于光学显微物镜内，光学显微物镜与碗状中空型聚焦超声探测器通过螺纹B紧密连接，出光口设置于光学显微物镜的底部，出光口与碗状中空型聚焦超声探测器连接；光学显微物镜的主要作用是将入射光进行聚焦；所述的光学显微物镜优选为4倍光学显微物镜；所述的碗状中空型聚焦超声探测器包括薄膜固定片、薄膜A、碗状基底、环形压电晶片、通光孔和信号输出接口 ；薄膜固定片设置于光学显微物镜的底部和薄膜A之间，薄膜 A设置于薄膜固定片和碗状基底之间，环形压电晶片设置于碗状基底和光声共焦耦合器之间，通光孔设置于碗状基底的中间，信号输出接口输出设置于碗状基底之间的左下角；光学显微物镜的出光口通过通光孔与光声共焦耦合器连接；所述的薄膜A为透明的薄膜；薄膜固定片的主要作用将薄膜A进行固定，防止薄膜A变形或脱落；薄膜A的主要作用是封住碗状聚焦超声探测器的通光孔的上表面，使得光学显微物镜与碗状聚焦超声探测器实现水隔离及光的耦合；碗状基底的主要作用是生成环形压电晶片并将其固定，同时使得环形压电晶片的探测焦点在碗状基底的几何曲率中心；环形压电晶片的环宽优选为3mm，环形压电晶片将接收到的超声信号转换为电信号通过信号输出接口输出；信号输出接口的主要作用是将碗状中空型超声探测器接收到的光束信号输出；优选的，所述的薄膜固定片为中空环形，其内孔径与通光孔大小相同，外孔径与碗状中空型聚焦探测器的内孔径相同；优选的，所述的通光孔是圆柱形的通孔；光从通光孔中穿过，照射到样品上面；优选的，所述的碗状中空型聚焦超声探测器在碗状基底上镀有一层环形压电陶瓷晶体，主频为2. 5 20MHz，优选为IOMHz ;焦长为5 30mm，优选为23mm ；所述的光声共焦耦合器为杯状，包括耦合杯、环片、薄膜B和螺纹C ;耦合杯通过螺纹C与碗状基底连接，薄膜B设置于耦合杯的底部，环片设置于薄膜B的外面；所述的薄膜B为透明的薄膜；所述的环片的底部为环形，侧边与耦合杯的侧壁紧密连接；环片的主要作用是将薄膜B固定，防止薄膜B脱落；薄膜B与样品进行接触，薄膜B用于水与 组织的隔离以及进行声光的耦合；声、光的焦点共焦于薄膜B的下方；所述的薄膜A与薄膜B之间填充水，环形压电晶片浸没于水中，实现光声信号的耦合探测；使用一体化手持式的光声显微成像探头时，薄膜B与组织紧密接触，并在组织表面涂一层水；入射光从入射光纤出来后经光纤准直镜，入射到扫描阵镜内部的两个反射镜上， 经反射后通过透镜组合聚焦后，依次经过光学显微物镜的出光口、薄膜A进入水中，在水中聚焦到薄膜B的下表面，薄膜B与样品进行紧密接触，样品的表面涂一层水用于进行样品和薄膜之间的声耦合；样品产生的光声信号通过薄膜B耦合进入光声共焦耦合器中，在水中进行传播，声波被环形压电晶片接收，并转换成电信号，再通过信号输出接口输出。本专利技术的专利技术机理本专利技术采用一体化刚性连结结构，基于机械连结，采用螺纹的方式紧固扫描阵镜、光学显微物镜、碗状中空型超声探测器及光声共焦耦合器，并设计成手持式的结构，能够实现手持自由操作。通过光纤输出激光，经光纤准直镜入射到扫描阵镜内部的两个反射镜上，经反射后通过透镜组合聚焦后，依次经过光学显微物镜的出光口、薄膜 A进入水中，在水中聚焦到薄膜B的下表面，薄膜B与样品进行紧密接触，样品的表面涂一层水用于进行样品和薄膜之间的声耦合；样品产生的光声信号通过薄膜B耦合进入光声共焦耦合器中，在水中进行传播，声波被环形压电晶片接收，并转换成电信号，再通过信号输出接口输出。采用背向接收方式，实现了激发光与探测声共焦结构，提高了分辨率及信噪比， 也提高了检测的灵敏度。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果(I)本专利技术采用一体化刚性连结结构，整个显微探头体积小，适用于在体光声显微成像；各部件采用螺纹的方式进行耦合，易于拆卸更换，成本较低，使用灵活方便，实现了手持式操作，更适用于实际的应用和检测。(2)本专利技术采用背向接收方式，实现了激发光与探测声共焦结构，提高了分辨率及信噪比，也提高了检测的灵敏度。(3)本专利技术采用透明薄膜进行水的封装，便于光的穿透，而且也易于更换，价格低廉MTv ο附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一体化手持式的光声显微成像探头，其特征在于包括扫描阵镜、光学显微物镜、碗状中空型聚焦超声探测器、光声共焦耦合器和手持把柄；扫描阵镜、光学显微物镜、碗状中空型超声探测器及光声共焦耦合器依次通过螺纹固定紧合，扫描阵镜、光学显微物镜、碗状中空型聚焦超声探测器和光声共焦耦合器可以分别拆卸；手持把柄设置于扫描阵镜和碗状中空型聚焦超声探测器的外壁；所述的光学显微物镜与碗状中空型聚焦超声探测器之间的距离可以通过螺纹旋转进行调整。

【技术特征摘要】
1.一种一体化手持式的光声显微成像探头，其特征在于包括扫描阵镜、光学显微物镜、 碗状中空型聚焦超声探测器、光声共焦耦合器和手持把柄；扫描阵镜、光学显微物镜、碗状中空型超声探测器及光声共焦耦合器依次通过螺纹固定紧合，扫描阵镜、光学显微物镜、碗状中空型聚焦超声探测器和光声共焦耦合器可以分别拆卸；手持把柄设置于扫描阵镜和碗状中空型聚焦超声探测器的外壁；所述的光学显微物镜与碗状中空型聚焦超声探测器之间的距离可以通过螺纹旋转进行调整。2.根据权利要求1所述的一体化手持式的光声显微成像探头，其特征在于所述的手持把柄采用螺丝固定于扫描阵镜和碗状中空型聚焦超声探测器的外壁。3.根据权利要求1所述的一体化手持式的光声显微成像探头，其特征在于所述的扫描阵镜包括入射光纤、光纤准直镜、扫描电机及反射镜；扫描阵镜设置有光学入射孔和出光口，扫描电机及反射镜设置于扫描阵镜内，入射光纤设置于扫描阵镜的光学入射孔处；光纤准直器设置于扫描阵镜的出光口处。4.根据权利要求1所述的一体化手持式的光声显微成像探头，其特征在于所述的光学显微物镜包括螺纹A、透镜组合、螺纹B以及出光口 ；扫描阵镜与光学显微物镜通过螺纹 A紧密连接，透镜组合设置于光学显微物镜内，光学显微物镜与碗状中空型聚焦超声探测器通过螺纹B紧密连接，出光口设置于光学显微物镜的底部，出光口与碗状中空型聚焦超声探测器连接。5.根据权利要求1所述的一体化手持式的光声显微成像探头，其特征在于所述的碗状中空型聚焦超声探测器包括薄膜固定片、薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨思华，纪轩荣，许栋，邢达，
申请(专利权)人：广州佰奥廷电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：