[发明专利]一种基于激光光声光谱的人体血管检测系统

摘要

本发明公开了一种基于激光光声光谱的人体血管检测系统，该系统主要由主控制器、扫描头部、三维电动平台和辅助部件组成。本发明的有益效果是，激光光声与激光拉曼复用光源及部分光路，减小了系统的体积和成本；以血管内血流光声回波为空间分析基准，采用时域分辨光声回波信号分析，可分析出同一时刻主轴路径上穿过的血流、血管内部组织、血管壁各分层物质对应的光声回波信号，可实现光声对血管的外部形貌及内部组织形态分布的同时探测；光声结合激光拉曼，可实现血管壁各分层物质分子成分探测。

主权项

1.一种基于激光光声光谱的人体血管检测系统，包括主控制器(21)、扫描头部(1)、三维电动平台(22)和辅助部件，辅助部件包括光纤拉曼光谱仪(41)、级联放大器(17)、探测器电路(18)、激光器控制器(19)、信号采集卡(20)、三向电机控制器(23)及三向步进电机(37)；其特征在于：扫描头部(1)内有拉曼拉收组件、光声探测头(10)、带孔反射镜(12)、激光器(2)、激光扩束镜(7)、比例分光片(31)、光电探测器(5)、超声探头(13)、激光器线缆(6)、探测器线缆(8)以及超声线缆(14)；其中，拉曼接收组件由双色片(42)、光纤耦合镜(43)、瑞利滤光片(44)、光纤(46)组成；扫描头部(1)上开有窗口(15)，方便激光器线缆(6)、探测器线缆(8)、光纤(46)以及超声线缆(14)穿出扫描头部(1)，并分别与激光器控制器(19)、探测器电路(18)、光纤拉曼光谱仪(41)及级联放大器(17)相连；光声探测头(10)由同轴装配的平凸聚焦镜(9)和超声透镜(11)组成，两者的中心轴均为主轴(16)，平凸聚焦镜(9)开有中心圆孔(38)，超声透镜(11)同轴嵌入装配进中心圆孔(38)中，平凸聚焦镜(9)的光学焦点与超声透镜(11)的声学焦点重合于聚焦点(30)；扫描头部(1)装配在三维电动平台(22)上，在三向步进电机(37)的带动下做三维运动，三向步进电机(37)由三向电机控制器(23)进行精确控制；激光器控制器(19)通过激光器线缆(6)启动或关闭激光器(2)，并可设置激光器(2)的工作参数；光电探测器(5)可将接收的光转换成电信号，通过探测器线缆(8)送至探测器电路(18)进行放大，放大后的电信号作为控制信号送至信号采集卡(20)的触发端口，触发启动信号采集卡(20)进行信号采集工作；超声探头(13)可将接收的超声转换为电信号，并通过超声线缆(14)送至级联放大器(17)进行多级串联放大，放大后的信号送至信号采集卡(20)进行信号采样，模数转换并送至主控制器(21)中的主控软件进行分析；激光器(2)沿发射光轴(3)发出的中频脉冲激光经比例分光片(31)后分为透射脉冲光与反射脉冲光两部分；其中反射脉冲光沿监测光轴(4)行进，被光电探测器(5)接收并转化为电信号，经探测器电路(18)放大，送至信号采集卡(20)的触发端口；而透射脉冲光继续沿发射光轴(3)行进，经激光扩束镜(7)扩束准直并透过双色片(42)后，再经带孔反射镜(12)反射，沿主轴(16)向下行进，经平凸聚焦镜(9)聚焦于聚焦点(30)；聚焦点(30)处同时激发出超声信号与拉曼信号，激发出的超声信号沿主轴(16)向上行进，经中心圆孔(38)中的超声透镜(11)穿过带孔反射镜(12)的通孔(36)聚焦至超声探头(13)上，超声探头(13)将超声转换为电信号，经级联放大器(17)多级放大后，至信号采集卡(20)；激发出的拉曼信号沿主轴(16)向上行进，透过平凸聚焦镜(9)，经带孔反射镜(12)反射，沿发射光轴(3)由右向左行进，经双色片(42)反射后，转至拉曼光轴(45)行进，经光纤耦合镜(43)透过瑞利滤光片(44)聚焦至光纤(46)端面上，然后通过光纤(46)进入光纤拉曼光谱仪(41)分光及光电转换后，得到拉曼光谱信号，再传送至主控制器(21)中的主控软件进行分析；主控制器(21)用于启动激光器控制器(19)，接收信号采集卡(20)输出的信号以及光纤拉曼光谱仪(41)输出的拉曼信号，并由内部的主控软件进行分析；主控制器(21)用于给三向电机控制器(23)发送控制指令以及三向步进电机(37)所需的三个方向的行进步数；主控制器(21)还用于给光纤拉曼光谱仪(41)设定拉曼测试的曝光时间；发射光轴(3)、监测光轴(4)、主轴(16)、拉曼光轴(45)四者共面，发射光轴(3)与主轴(16)平行，监测光轴(4)与拉曼光轴(45)平行，发射光轴(3)与监测光轴(4)垂直。