[实用新型]光声超声激发与传感一体化检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及生物医学测量和医疗器械技术领域，特别是涉及一种光声超声激发与传感一体化检测装置。

背景技术

目前光声超声的多参数联合探测还存在很多困难，例如考虑到生物组织的损伤阈值，入射的激光不能太强，又由于组织表层对光的强散射和吸收，到达深层组织的光强减弱，因此有效提高光声的激发效率是一个急切需要解决的问题；另外，光声探测是基于光声效应而超声探测是基于压电效应，要将两套不同原理的系统一体化和小型化，存在一定的困难。

“Optoacoustic and Ultrasonic Co-Image with a Linear TransducerArray”Opt.Lett.29，1760-1762，2004.报道了基于320振元线性阵列探测器的光声超声联合成像方法，但该侧向模式的探测方法难以应用于临床。“Combined ultrasound and optoacoustic system for real-timehigh-contrast vascular imaging in vivo”IEEE Trans.Med.Imaging 24，436-440，2005.报道了基于背向探测模式的光声超声联合成像方法，采用了传感器为64振元的线性阵列探测器和激光能量光纤输出方式。“Integratedsystem for ultrasonic，photoacoustic and elasticity imaging，”Proc.SPIE，6147，61470H1-8，2006.报道了基于前向探测模式的光声、超声和弹性模量的联合成像方法。但前向探测模式的适用范围更窄，而且以上方法都是采用线性阵列探测器作为传感部分，探测方式为B型扫描，光声超声激发与传感无法实现同轴共焦结构，因此光声激发与探测的效率不高，需要较大功率的固体激光器提供光声激励能量，而大体积的固体激光器无法实现激励与传感的一体化和小型化，实际推广应用前景受到了很大的限制。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种光声超声激发与传感一体化检测装置，能实现光声超声单个或联合探测，可广泛应用于血氧检测、血糖检测、HIFU治疗和效果监测、工业探伤等领域。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种光声超声激发与传感一体化检测装置，在外壳的顶部和中部设有声学绝缘层，在声学绝缘层的顶部中央设有半导体激光管，在声学绝缘层的中央，位于半导体激光管的下方设有傅立叶透镜；在外壳的下部、声学绝缘层之下设有吸声垫衬，在吸声垫衬的中央，位于傅立叶透镜的下方设有柱面透镜，柱面透镜的底面设有保护膜；环状多环阵列传感器的中空内环套装在柱面透镜的底端；半导体激光管、傅立叶透镜、柱面透镜、多环阵列传感器的中心都位于同一中轴线上，一体化封装于外壳内，构成一体化的同轴共焦结构。所述的半导体激光管(1)为半导体脉冲激光二极管，半导体脉冲激光二极管工作在紫外至红外范围内选择的一个或多个波长。所述的半导体激光管、傅立叶透镜和柱面透镜组成光声激发源和光路透镜系统，光路系统能变换产生聚焦或平行的激光束，穿过保护膜和多环阵列传感器的中空内环，射向被检测样品。所述的多环阵列传感器为中空的平面阵或凹凸阵，多环阵列传感器的每个环切割为α×k＝2π，(k＝1，2，……n)弧度的弧形振元，其中a为每个弧形振元对应的弧度，k为切割的弧形振元数目，每个弧形振元14通过导线与信号处理器的电极12电气连接。所述的多环阵列传感器采用压电材料，包括铌酸锂、复合材料、压电陶瓷或PVDF薄膜制作；所述的多环阵列传感器能分时地激励产生超声信号、接收超声回波信号和接收光声信号，实现A型动态扫描的光声超声单个或联合探测。

本实用新型的工作过程为：在外部控制信号触发下，半导体激光管激励产生脉冲激光，激光的波长、脉宽和重复频率可根据需要选择，激光能量通过光路透镜系统准直后，透过保护膜辐射到被测样品上激发产生光声信号；控制信号同时触发多环阵列传感器探测光声信号，实现光声信号的激发与传感；在控制信号的下一个周期，控制信号触发多环阵列传感器发射超声信号，延时后开始接收超声回波信号，实现超声信号的激发与传感；通过信号和算法处理采集到的光声数据和超声回波数据，即可获得在深度方向的光声超声单个或联合的A型动态扫描探测样品的目标数值。