[发明专利]一种用于光声成像的电控调焦超声探测器及其电控调焦方法

说明书

技术领域

本发明涉及光声成像的研究领域，特别涉及一种用于光声成像的电控调焦超声探测器及其电控调焦方法。

背景技术

超声诊断是将超声检测技术应用于人体，通过测量了解生理或组织结构的数据和形态，发现疾病并做出提示的一种诊断方法。超声诊断是一种无创、无痛、方便及直观的有效检查手段，但是它的成像方法依赖与生物组织的声阻抗，由于有些肿瘤组织的声阻抗无明显的差异，这就限制超声成像技术的运用范围并且它的重组图像的对比度很低。

光声成像技术是近年来发展的一种无损检测医学成像技术，它结合光学成像和超声成像的优点，正逐步成为医学无损检测的一个新的研究方向。该成像技术以短脉冲激光作为激励源，以及由此激发的超声信号作为信息载体，通过相应的图像重建算法重建组织内部结构和功能信息的成像方法。该技术结合了光学成像和声学成像的特点，可提供深层组织高分辨率和高对比度的组织层析图像，在生物医学临床诊断以及在体成像领域具有广泛的应用前景。

目前，光声显微成像技术中所用到的超声探测器很难实现声学电控调焦，难以获得更高的横向分辨率和深度分辨率，不能在深度方向上实现多层次成像；在光声成像技术中所用到的超声探测器大多数是非环形超声探头，很难保证入射光与超声探头同轴，最终会影响光声显微成像系统的分辨率和检测灵敏度；更特别地，对于光声显微技术中的散斑光源，非调焦超声探头难以获得更高的信噪比，检测灵敏度不高。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于光声成像的电控调焦超声探测器及其电控调焦方法，该电控调焦超声探测器具有较佳的成像效果，可电控调焦的性能能够使光声显微成像系统在深度方向上实现多层次成像，获得更高的横向分辨率和深度分辨率。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种用于光声成像的电控调焦超声探测器，包括：

金属外壳，

环形超声换能器，其具有生成/接收超声波的发射/接收表面，

以及电控调焦声透镜，所述电控调焦声透镜包括疏水介电层、极性导电液体(A)、非极性绝缘液体(B)、第一及第二电极；所述金属外壳设有出线孔，所述的环形超声换能器与电控调焦声透镜同轴设置于金属外壳内部；

所述疏水介电层设置在所述的金属外壳内部的下端，

所述极性导电液体(A)和非极性绝缘液体(B)相互隔离，在弯月面上接触，并且具有不同的折射率，

所述第一电极，其由所述的金属外壳充当，通过疏水介电层与极性导电液体(A)和非极性绝缘液体(B)分离；

第二电极，其对极性导电液体(A)起电润湿效应作用；

所述疏水介电层具有对非极性绝缘液体(B)的可电润湿性，该可电湿润性在将电压施加于第一电极和第二电极之间的情况下变化，从而使弯月面的形状依赖于所述电压而变化，

其中当没有电压被施加于第一和第二电极之间，对非极性绝缘液体(B)的疏水介电层的可电润湿性在弯月面与介电层相交的两侧上基本上相等。

作为优选的技术方案，所述环形超声换能器包括环形压电元件、环形背衬、匹配层及环形吸声板，所述的环形压电元件、环形背衬、匹配层及环形吸声板同轴配置。

作为优选的技术方案，所述的环形压电元件是圆环结构,主频为20～50MHz，带宽为85％～115％，灵敏度为-35～-60dB；

所述的环形吸声板的材质为玻璃纤维材料，厚度为1～5mm，内径为3mm的圆环结构，表面光滑平整；

所述的匹配层为环氧树脂防水胶，采用喷涂方式涂在PVDF压电薄膜的发射/接收超声波的表面，匹配层厚度为1～3μm。

作为优选的技术方案，所述的极性导电液体(A)与非极性绝缘液体(B)均为无色透明液体，透光率不小于95％，且二者的密度相等。

作为优选的技术方案，所述疏水介电层包括凸型光学镜片、类椎体光学镜片及疏水介电层圆管，所述凸型光学镜片、类椎体光学镜片及疏水介电层圆管依次粘合于一体；所述类椎体光学镜片上部设置有凹弧型槽。

作为优选的技术方案，所述的环形超声换能器同轴设置于凸型光学镜片上部；所述的第二电极由金属环充当，金属环同轴设置于凸型光学镜片下部；电控调焦声透镜的电源线由所述的第一和第二电极组成，从金属外壳的出线孔引出。

作为优选的技术方案，所述的凸型光学镜片、类椎体光学镜片及疏水介电层圆管采用聚苯乙烯材料，其透光率不小于95％、透声率不小于92％。