手持式全視角內(nèi)窺光聲/超聲探頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無損測量檢測技術領域，特別涉及一種手持式全視角內(nèi)窺光聲/超聲探頭。
【背景技術】
[0002]光聲成像作為一種新興的無損成像方法，在生物醫(yī)學中得到了越來越廣泛的應用。在光聲成像中，生物樣品接受脈沖激光的照射后，由于激光吸收可產(chǎn)生瞬間的局域熱膨脹產(chǎn)生超聲，超聲傳感器根據(jù)所探測到超聲的大小和時間，就可判斷樣品內(nèi)吸收體的光吸收系數(shù)大小及位置分布，從而進行相關醫(yī)學診斷。
[0003]近幾年，一系列光聲內(nèi)窺成像探頭被應用到在體實驗中，如血管內(nèi)窺、泌尿生殖系統(tǒng)、直腸內(nèi)窺成像等，且探頭尺寸大小及成像分辨率不斷突破。在這些光聲內(nèi)窺成像探頭中，常用的設計方案是利用中空的聚焦超聲換能器，以及45度傾斜的光聲/超聲反射鏡來實現(xiàn)激光激發(fā)與超聲探測路徑的統(tǒng)一。當光聲/超聲反射鏡處于一個固定角度時，便可以采集到沿探頭徑向的樣品內(nèi)壁深度方向的光聲/超聲，即完成一個A掃描，然后旋轉(zhuǎn)光聲/超聲反射鏡來完成不同角度的徑向掃描即B掃描。在環(huán)向掃描過程中，為了避免光纖的轉(zhuǎn)動，以及復雜的導電滑環(huán)的引入及其可能帶來的超聲傳感器噪聲，常常采用超聲傳感器以及光路保持靜止的方式。
[0004]然而在現(xiàn)有的此類光聲/超聲內(nèi)窺探頭中，旋轉(zhuǎn)電機通常固定在探頭頂端，這樣既增加了探頭前端無效剛性部分的長度，又限制了探頭中超聲傳感器、光學組件及光聲/超聲反射鏡沿探頭縱向的移動，使其不能在探頭外殼不動的情況下完成對生物腔體內(nèi)的縱向掃描及三維掃描。此外，將旋轉(zhuǎn)電機固定在探頭頂端，還使得旋轉(zhuǎn)電機的控制電路不可避免的遮擋部分掃描視野，使得其不能進行完整的360度環(huán)形掃描，對其在生物醫(yī)學中的診斷應用造成了嚴重的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述問題，提出了本發(fā)明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種手持式全視角內(nèi)窺光聲/超聲探頭。
[0006]依據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種手持式全視角內(nèi)窺光聲/超聲探頭，所述探頭包括:導管和手持外殼，所述導管由透明硬質(zhì)導管外殼、超聲傳感器、光聲/超聲反射鏡、光學組件和旋轉(zhuǎn)組件組成，所述手持外殼內(nèi)設有旋轉(zhuǎn)電機，所述透明硬質(zhì)導管外殼固定于所述手持外殼上；
[0007]所述超聲傳感器、光聲/超聲反射鏡、光學組件和旋轉(zhuǎn)組件均位于所述透明硬質(zhì)導管外殼內(nèi)；
[0008]所述光聲/超聲反射鏡設于所述透明硬質(zhì)導管外殼的頂部，所述光學組件的第一端穿過所述超聲傳感器，所述超聲傳感器及所述光學組件的第一端與所述光聲/超聲反射鏡對應設置；
[0009]所述旋轉(zhuǎn)電機通過所述旋轉(zhuǎn)組件帶動所述光聲/超聲反射鏡旋轉(zhuǎn)，從而使得所述光聲/超聲反射鏡對待探測對象內(nèi)壁實現(xiàn)全視角掃描。
[0010]可選地，所述旋轉(zhuǎn)組件為第一中空管和第二中空管，所述第二中空管部分套設于所述第一中空管內(nèi)，所述第一中空管和第二中空管之間通過軸承相連，所述光聲/超聲反射鏡設于所述第一中空管內(nèi)，且所述第一中空管上與所述光聲/超聲反射鏡相對處開設有窗口，所述超聲傳感器固定于所述第二中空管上。
[0011]可選地，所述旋轉(zhuǎn)電機為中空設置，所述第一中空管與所述旋轉(zhuǎn)電機連接固定，所述旋轉(zhuǎn)電機通過所述第一中空管帶動所述光聲/超聲反射鏡旋轉(zhuǎn)。
[0012]可選地，所述旋轉(zhuǎn)電機為非中空設置，所述旋轉(zhuǎn)電機采用機械傳動機構通過所述第一中空管帶動所述聲/超聲反射鏡旋轉(zhuǎn)。
[0013]可選地，所述探頭還包括:設于所述手持外殼內(nèi)的縱向掃描電機，所述第二中空管和所述旋轉(zhuǎn)電機固定于所述縱向掃描電機的移動單元上。
[0014]可選地，所述手持外殼內(nèi)還容納有各部件的連接線及光學組件的第二端。
[0015]可選地，所述光學組件為單模光纖或多模光纖；
[0016]或，
[0017]所述光纖組件包括光纖和透鏡。
[0018]可選地，所述超聲傳感器為聚焦的單個傳感器或環(huán)形聚焦傳感器。
[0019 ]可選地，所述光聲/超聲反射鏡為平面鏡或曲面鏡。
[0020]可選地，所述超聲傳感器為PVDF超聲傳感器、壓電陶瓷超聲傳感器、復合壓電傳感器或光探測式超聲傳感器。
[0021]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，將旋轉(zhuǎn)電機設于所述手持外殼，避免了當旋轉(zhuǎn)電機設于所述透明硬質(zhì)導管外殼頂部帶來的視野遮擋，從而不能進行完整360度全視角掃描的缺點。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明一種實施方式的手持式全視角內(nèi)窺光聲/超聲探頭的結構示意圖；
[0023]圖2是仿體實驗所用樣品不意圖；
[0024]圖3a是圖2所示的樣品中金屬絲的光聲信號圖；
[0025]圖3b是圖2所示的樣品中金屬絲的超聲信號圖；
[0026]圖4a是通過圖1所示的探頭對圖2所示的樣品進行光聲成像結果圖；
[0027]圖4b是通過圖1所示的探頭對圖2所示的樣品進行超聲成像結果圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0029]圖1是本發(fā)明一種實施方式的手持式全視角內(nèi)窺光聲/超聲探頭的結構示意圖；參照圖1，所述探頭包括:導管I和手持外殼10，所述導管I由透明硬質(zhì)導管外殼2、超聲傳感器
7、光聲/超聲反射鏡4、光學組件6和旋轉(zhuǎn)組件組成，所述手持外殼10內(nèi)設有旋轉(zhuǎn)電機11，所述透明硬質(zhì)導管外殼2固定于所述手持外殼10上；
[0030]所述超聲傳感器7、光聲/超聲反射鏡4、光學組件6和旋轉(zhuǎn)組件均位于所述透明硬質(zhì)導管外殼2內(nèi)；
[0031]所述光聲/超聲反射鏡4設于所述透明硬質(zhì)導管外殼2的頂部，所述光學組件6的第一端穿過所述超聲傳感器7，所述超聲傳感器7及所述光學組件6的第一端與所述光聲/超聲反射鏡4對應設置；
[0032]所述旋轉(zhuǎn)電機11通過所述旋轉(zhuǎn)組件帶動所述光聲/超聲反射鏡4旋轉(zhuǎn)，從而使得所述光聲/超聲反射鏡4對待探測對象內(nèi)壁實現(xiàn)全視角掃描。
[0033]需要說明的是，所述超聲傳感器5的聲透鏡4與所述光聲/超聲反射鏡3對應設置。
[0034]可理解的是，為便于實現(xiàn)掃描，所述光聲/超聲反射鏡3為傾斜45度的光聲/超聲反射鏡。
[0035]在具體實現(xiàn)中，所述光學組件11可為單模光纖，也可為多模光纖，從而實現(xiàn)大功率的入射光傳輸，并滿足多種波長激光傳輸?shù)臈l件，又或是光纖和透鏡，還可為光纖和透鏡組，本實施方式對此不加以限制。
[0036]本實施方式針對現(xiàn)有技術的不足，將旋轉(zhuǎn)電機設于所述手持外殼，避免了當旋轉(zhuǎn)電機設于所述透明硬質(zhì)導管外殼頂部帶來的視野遮擋，從而不能進行完整360度全視角掃描的缺點。
[0037]為便于實現(xiàn)所述旋轉(zhuǎn)組件，本實施方式中，所述旋轉(zhuǎn)組件為第一中空管3和第二中空管9，所述第二中空管9部分套設于所述第一中空管3內(nèi)，所述第一中空管3和第二中空管9之間通過軸承8相連，所述光聲/超聲反射鏡4設于所述第一中空管3內(nèi)，且所述第一中空管3上與所述光聲/超聲反射鏡4相對處開設有窗口 5，所述超聲傳感器7固定于所述第二中空管9上，由于所述旋轉(zhuǎn)組件采用雙層同心管狀結構，第一中空管3和第二中空管9之間采用軸承8相連，保持了兩個中空管之間的同軸，并保證了相對旋轉(zhuǎn)的順暢，使得探頭內(nèi)的機械和光路的設計更加簡潔，并提高了探頭的穩(wěn)定性。
[0038]需要說明的是，所述窗口15的開設能夠?qū)崿F(xiàn)光聲/超聲掃描。
[0039]為便于帶動所述光聲/超聲反射鏡3旋轉(zhuǎn)，本實施方式中，所述旋轉(zhuǎn)電機11為中空設置，所述第一中空管3與所述旋轉(zhuǎn)電機11連接固定，所述旋轉(zhuǎn)電機11通過所述第一中空管3帶動所述光聲/超聲反射鏡4旋轉(zhuǎn)，當然，所述旋轉(zhuǎn)電機還可為非中空設置，所述旋轉(zhuǎn)電機采用齒輪或皮帶等機械傳動機構通過所述第一中空管帶動所述聲/超聲反射鏡旋轉(zhuǎn)。
[0040]為便于實現(xiàn)縱向掃描，所述探頭還包括:設于所述手持外殼10內(nèi)的縱向掃描電機13，所述第二中空管9和所述旋轉(zhuǎn)電機11固