[实用新型]一种远端插入式微机电系统内窥成像设备

说明书

本实用新型涉及一种远端插入式微机电系统内窥成像设备，特别是一种采用微机电系统扫描器实现远端扫描，并采用微型物镜实现聚焦，采用光纤实现激发光和发射光的传输的内窥成像设备。该设备的最大外径超过了目前商用内窥镜的仪器通道的最大内径，通过远端插入的方式将该设备安装在商用内窥镜的远端外部，商用内窥镜的仪器通道的内部只有光纤和电线的柔性部分，并与外部激发光源和光学成像设备相连。本实用新型解决了非线性光学内窥镜与商用内窥镜结合使用的问题，可用于临床实现形态学和功能性成像。

技术领域

本实用新型涉及一种远端插入式微机电系统内窥成像设备，特别是一种采用微机电系统扫描器实现远端扫描，并采用微型物镜实现聚焦，采用光纤实现激发光和发射光的传输的内窥成像设备。该设备的最大外径超过了目前商用内窥镜的仪器通道的最大内径，通过远端插入的方式将该设备安装在商用内窥镜的远端外部，商用内窥镜的仪器通道的内部只有光纤和电线的柔性部分，并与外部激发光源和光学成像设备相连。本实用新型解决了非线性光学内窥镜与商用内窥镜结合使用的问题，可用于临床实现形态学和功能性成像。

背景技术

近年来各类光学成像技术已经逐步与内窥技术相结合，期望实现对实验动物或人体内部器官进行形态学或功能性成像。特别是非线性光学效应，如双/三光子激发荧光(Two/Third-photon Excited Fluorescence,TPEF/Third PEF)，双光子激发自发荧光(Two-photon Excited Autofluorescence,TPEAF)，二/三次谐波发生(Second/ThirdHarmonic Generation,SHG/THG)，相干反斯托克斯拉曼散射(Coherent Anti-StrokesRaman Scattering,CARS)等，由于其在癌症早期检测方面的潜在价值，吸引了很多研究组进行相关研究。目前存在的光学内窥扫描成像系统，主要有两类：一类是采用压电微驱动器或微机电系统微驱动器进行远端(人体内部)扫描的非线性光学内窥镜，主要实现前向扫描成像，但是该系统的远端刚性部分太长，无法通过商用内窥镜检察时必须弯曲的前端；另一类是采用成像光纤束进行近端(人体外部)扫描的共聚焦内窥镜，能弯曲进入人的消化道，但是由于成像光纤束对超短脉冲激光展宽严重，无法有效地在组织中激发出所需的非线性光学信号。

目前已见报道的非线性光学内窥镜，主要采用梯度折射率透镜(Gradient IndexLens， GRIN Lens,也称自聚焦透镜)为主的光路和基于压电微驱动器的远端透镜前扫描方式(如 M.T.Myaing,et al,Optics Letters,Vol.31,No.8,2006；C.J.Engelbrecht,et al,Optics Express,Vol.16,No.8,2008；Y.zhao,et al,Biomedical Optics Express,Vol.1,No.4,2010； Y.Wu,et al,Journal of Biomedical Optics,Vol.15(6),2010；D.R.Rivera,et al,PNAS, Vol.108,No.43,2011；D.Do,et al,Journal of Biomedical Optics,Vol.19(6),2014等)。梯度折射率透镜具有直径小(最小0.3mm)，外形规则，加工简单等优点；缺点是刚性部分较长，色差大。压电微驱动器的特点是直径小，长度大。二者结合的结果是上述报道的非线性光学内窥镜的外形最小为1mmx2mm(不计外壳)或直径2.8mm，而刚性部分的最小长度为 20mm以上。因此目前大部分非线性光学内窥镜的最大外径(通常是刚性部分)过大，无法从近端插入商用内窥镜的仪器通道(通常为2.8mm)，此外刚性部分过长，无法满足商用内窥镜远端头部的弯曲直径(20mm至40mm)。在将来，除非自聚焦透镜的材料和制作工艺有飞跃，以及压电微驱动器的材料，加工工艺和驱动原理有革命性突破，这种设计的刚性部分的外形尺寸目前几乎达到了物理极限。