[发明专利]一体化手持式的光声显微成像探头

说明书

技术领域

本发明属于显微成像技术领域，特别涉及一种一体化手持式的光声显微成像探头。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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；