專利名稱：一種用于oct內(nèi)窺成像的光學(xué)掃描探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光學(xué)影像的內(nèi)窺掃描裝置，尤其涉及一種用于OCT內(nèi)窺成像的光學(xué)掃描探頭。
背景技術(shù)：
光學(xué)相干層析技術(shù)(OCT)具有高分辨率的斷面成像能力，其在醫(yī)療領(lǐng)域日趨成熟，且已經(jīng)廣泛應(yīng)用于眼科、皮膚等體外疾病的診斷。為實現(xiàn)OCT在人體內(nèi)多種內(nèi)臟器官或內(nèi)部組織的無創(chuàng)檢測，關(guān)鍵技術(shù)障礙便是OCT內(nèi)窺掃描探頭的微型化(外徑要求5毫米以下)。傳統(tǒng)硬性內(nèi)窺鏡的核心技術(shù)大多采用光纖束進行光傳導(dǎo)并進行成像，或者采用CCD技術(shù)進行成像，此類內(nèi)窺鏡僅能從組織表面進行觀察，從而為醫(yī)生提供診斷依據(jù)，然而往往早期癌癥的癥狀發(fā)生于表皮以下1-3毫米深度，因此上述內(nèi)窺鏡則顯得無能為力。另外也有通過超聲原理進行醫(yī)學(xué)成像的內(nèi)窺鏡，此類內(nèi)窺鏡可獲得生物組織表層以下較深的組織信息，但分辨率僅為毫米量級，不能對細微組織進行有效的檢測和診斷。

實用新型內(nèi)容本實用新型目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種用于OCT內(nèi)窺成像的光學(xué)掃描探頭，其采用用于微機電系統(tǒng)技術(shù)(microelectromechanical systems,簡稱MEMS)的微鏡作為前端探頭的掃描部件，其具有二維大角度掃描能力，且驅(qū)動電壓低，簡單的制作封裝工藝，生產(chǎn)成本低等特點，不僅實現(xiàn)了掃描探頭的微型化和保證了其在人體內(nèi)的安全使用，同時也為實現(xiàn)一次性內(nèi)窺掃描探頭提供重要基礎(chǔ)。本實用新型為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案:一種用于OCT內(nèi)窺成像的光學(xué)掃描探頭，包括帶有光電接口的手持部，所述手持部前端通過連接部連接有用于OCT內(nèi)窺成像的MEMS光學(xué)掃描探頭。進一步的，所述MEMS光學(xué)掃描探頭的光電連接線包含于所述連接部的內(nèi)部且通過至少部分手持部的內(nèi)部與光電接口相連。進一步的，所述連接部為柔性連接管，采用醫(yī)用金屬彈性材料或醫(yī)學(xué)兼容有機材料或同時采用上述兩種材料制作。進一步的，所述連接部為硬性連接管，采用醫(yī)用硬性金屬材料或有機材料制作或復(fù)合材料制作。進一步的，所述連接部為軟硬性連接管，包括硬性連接部和柔性連接部，所述硬性連接部采用醫(yī)用硬性金屬材料或有機材料制作或復(fù)合材料制作，所述柔性連接部采用醫(yī)用金屬彈性材料或醫(yī)學(xué)兼容有機材料或同時采用兩種材料制作。進一步的,所述MEMS光學(xué)掃描探頭包括帶有光學(xué)透明窗口的外管和設(shè)于所述外管內(nèi)并依次配合安裝的電引線、光纖、透鏡和MEMS微鏡；其中，所述MEMS微鏡由一個鍍有光學(xué)涂層的鏡面、邊框與四個驅(qū)動臂構(gòu)成，驅(qū)動臂均布設(shè)置于鏡面與邊框四周，在所述邊框上表面或下表面設(shè)置有用于導(dǎo)電連接的焊盤，所述驅(qū)動臂采用雙層或多層材料組成，施加電壓給所述驅(qū)動臂加熱或放熱，其材料產(chǎn)生膨脹或收縮，從而帶動鏡面做偏轉(zhuǎn)運動。進一步的，所述MEMS微鏡鏡面與光學(xué)掃描探頭軸向成15度——85度傾斜設(shè)置，通過控制所述MEMS微鏡的四個驅(qū)動臂實現(xiàn)鏡面做二維轉(zhuǎn)動，輸入掃描探頭的光束經(jīng)過聚焦并由MEMS微鏡反射后透過設(shè)于所述外管側(cè)壁的窗口，進行側(cè)向掃描，掃描區(qū)域為一扇形面。進一步的，當所述MEMS微鏡鏡面與光學(xué)掃描探頭軸向成0度——45度設(shè)置時，所述透鏡與所述MEMS微鏡之間設(shè)有反射鏡，從透鏡聚焦的光束通過所述反射鏡射向做二維轉(zhuǎn)動的MEMS微鏡，對側(cè)前向掃描區(qū)域進行二維掃描；當所述MEMS微鏡鏡面與光學(xué)掃描探頭軸向成45度——135度設(shè)置時，所述透鏡與所述MEMS微鏡之間設(shè)有反射鏡，從透鏡聚焦的光束通過所述反射鏡射向做二維轉(zhuǎn)動的MEMS微鏡，對前向掃描區(qū)域進行二維掃描。進一步的，所述MEMS光學(xué)掃描探頭中還包括一個設(shè)于所述透鏡與所述MEMS微鏡之間的錐面反射鏡，所述錐面反射鏡中間有一通孔，光束穿過所述透鏡聚焦后由所述錐面反射鏡的通孔后經(jīng)所述MEMS微鏡反射到錐面反射鏡的錐面，再從外管上設(shè)置的窗口射出；通過控制所述MEMS微鏡的四個驅(qū)動臂實現(xiàn)鏡面繞鏡面中心做圓周轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)光束的周向環(huán)形掃描；通過控制所述MEMS光學(xué)掃描探頭的軸向移動,實現(xiàn)樣品軸向一段管壁掃描區(qū)域的二維掃描。進一步的，所述手持部為紡錘形或槍把形或剪刀手柄形；手持部上設(shè)有的光電接口為相互獨立的光接口和電接口或為一個整體式的接口，且該光電接口設(shè)于所述手持部中部或尾部。本實用新型的有益效果:(I)借助本實用新型的MEMS內(nèi)窺探頭可實現(xiàn)OCT技術(shù)的內(nèi)窺使用，實現(xiàn)OCT光學(xué)影像進入人體口腔、耳鼻喉、支氣管、上消化道和腹腔，對各種疑似病變組織進行精確掃描以獲得其光學(xué)切片再進行診斷，而省去生物組織取樣和切片，大大減輕病人痛苦和縮短檢測時間，鑒于本實用新型內(nèi)窺鏡采用了 MEMS光學(xué)探頭，使得內(nèi)窺鏡插入部分直徑足夠小。(2)借助本實用新型探頭具有四種掃描工作方式，可滿足各種器官組織的掃描檢測的側(cè)向掃描工作方式、側(cè)前向掃描工作方式、前向掃描工作方式和周向環(huán)形掃描工作方式。(3)借助本實用新型探頭采用MEMS微鏡組裝而成，因MEMS微鏡采用大批量制作，成本較低；且采用低壓電熱驅(qū)動，驅(qū)動安全可靠；另驅(qū)動靈活，可實現(xiàn)探頭多種掃描工作方式。(4)借助本實用新型探頭連接管為柔性管，可借助內(nèi)鏡的活檢通道來使用或直接插入人體腔道使用。(5)借助本實用新型探頭連接管為硬性管，可直接插入人體較淺通道或腔道來使用。(6)借助本實用新型探頭光電接口二合一的設(shè)置，滿足消毒殺菌要求，同時滿足人機操作規(guī)范。(7)借助本實用新型探頭接口位置設(shè)置的靈活性，既可設(shè)置于手柄中部，亦可設(shè)置于手柄尾部。

圖1本實用新型的內(nèi)窺掃描探頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本實用新型的側(cè)向掃描MEMS探頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖3本實用新型的側(cè)前向掃描MEMS探頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖4本實用新型的前向掃描MEMS探頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖5本實用新型的環(huán)形掃描MEMS探頭結(jié)構(gòu)示意圖；[0021]圖6本實用新型的MEMS微鏡結(jié)構(gòu)示意圖；圖7a、圖7b本實用新型的金屬彈簧連接管和生物兼容塑料連接管結(jié)構(gòu)示意圖；圖8本實用新型的硬性連接管結(jié)構(gòu)示意圖；圖9本實用新型的整體式光電接口結(jié)構(gòu)示意圖；圖10本實用新型的光電接口設(shè)置于手柄尾部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型的內(nèi)窺掃描探頭，包括:MEMS光學(xué)掃描探頭101、連接部102、手持部103、光接口 104、電接口 105。手持部103前端通過連接部102連接有用于OCT內(nèi)窺成像的MEMS光學(xué)掃描探頭101。MEMS光學(xué)掃描探頭101的光電連接線包含于連接部內(nèi)部且通過至少部分手持部103的內(nèi)部與光電接口相連。光電接口可分別設(shè)置于手持部103尾部或手持部103中部，手持部103采用人性化設(shè)計，方便手握。如圖1所示，手持部103與MEMS光學(xué)掃描探頭101的外管之間由柔性連接管進行連接時，可采用醫(yī)用金屬彈性材料或醫(yī)學(xué)兼容有機材料或同時采用兩種材料制作。同時經(jīng)MEMS光學(xué)掃描探頭101引出的光纖200與電引線201 —同穿過連接部102與光、電接口相連接。連接部102與手持部103之間采用膠粘結(jié)，連接部102與MEMS光學(xué)掃描探頭101之間采用間隙配合，并可同時采用焊接方式密封連接或采用醫(yī)用膠進行密封粘結(jié)。MEMS光學(xué)掃描探頭101根據(jù)使用場合不同，有4種掃描工作方式可供選擇，包括側(cè)向掃描、側(cè)前向掃描、前向掃描、環(huán)形掃描；每種掃描工作方式采用不同的結(jié)構(gòu)的MEMS探頭結(jié)構(gòu)。如圖2所示，側(cè)向掃描MEMS探頭包括:光纖200、透鏡組件202、MEMS微鏡206、基座207、電引線201、外管203和窗口 205，樣品掃描區(qū)域處于側(cè)邊，所述MEMS微鏡鏡面與水平面成15度一85度傾斜設(shè)置，通過控制所述MEMS微鏡206的四個驅(qū)動臂實現(xiàn)鏡面做二維轉(zhuǎn)動，輸入掃描探頭的光束經(jīng)過聚焦并由MEMS微鏡反射后通過設(shè)于所述外管側(cè)壁的窗口實現(xiàn)探頭側(cè)向掃描，掃描區(qū)域為一扇形面?？蓾M足需要對樣品組織側(cè)壁進行掃描的樣品。如圖3所示，側(cè)前向掃描MEMS探頭包括:光纖200、透鏡組件202、三棱反射鏡208、MEMS微鏡206、電引線201、外管203和窗口 205，樣品掃描區(qū)域處于側(cè)邊，其中，三棱反射鏡208的作用是實現(xiàn)光束的變向。當所述MEMS微鏡鏡面與水平面成0度——45度設(shè)置時，所述透鏡組件與所述MEMS微鏡之間設(shè)有反射鏡，從透鏡組件聚焦的光束通過所述反射鏡射向做二維轉(zhuǎn)動的MEMS微鏡206后實現(xiàn)探頭側(cè)前向掃描區(qū)域的二維掃描。其掃描區(qū)域位于探頭側(cè)前方?？蓾M足多種樣品組織的掃描檢測。如圖4所示，前向掃描MEMS探頭包括:光纖200、透鏡組件202、三棱反射鏡208、MEMS微鏡206、基座207、電引線201、外管203和窗口 205，其中三棱反射鏡208的作用是實現(xiàn)光束的變向；當所述MEMS微鏡鏡面與水平面成45度——135度設(shè)置時，所述透鏡組件與所述MEMS微鏡206之間設(shè)有反射鏡，從透鏡組件聚焦的光束通過所述反射鏡射向做二維轉(zhuǎn)動的MEMS微鏡后實現(xiàn)探頭前向掃描區(qū)域的二維掃描；其掃描區(qū)域位于探頭前方。可滿足需要對樣品組織前方或側(cè)前方進行掃描的樣品。如圖5所示，環(huán)形掃描MEMS探頭包括:光纖200、透鏡組件202、錐面反射鏡209、MEMS微鏡206、基座207、電引線201、外管203和窗口 205，所述MEMS光學(xué)掃描探頭中還包括一個設(shè)于所述透鏡與所述MEMS微鏡之間的錐面反射鏡209，所述錐面反射鏡209中間有一通孔，光束穿過透鏡組件202聚焦后由所述錐面反射鏡209的通孔后經(jīng)所述MEMS微鏡反射到錐面反射鏡209的錐面，再從外管203上設(shè)置的窗口 205射出；通過控制所述MEMS微鏡的四個驅(qū)動臂實現(xiàn)鏡面繞鏡面中心做圓周轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)光束的周向環(huán)形掃描；通過控制所述MEMS光學(xué)掃描探頭的軸向移動,實現(xiàn)樣品軸向一段管壁掃描區(qū)域的二維掃描?？蓾M足管狀樣品的掃描。本實用新型MEMS探頭采用的MEMS微鏡可參考專利“微機電器件及其封裝制作工藝”其專利號20101058415.X，公開了一種微機電系統(tǒng)(MEMS)微鏡與生產(chǎn)微鏡的加工方法，所述MEMS微鏡由一個鍍有光學(xué)涂層的鏡面600、邊框與四個驅(qū)動臂601構(gòu)成，驅(qū)動臂601均布設(shè)置于鏡面600與邊框四周，在所述邊框下端設(shè)置有用于導(dǎo)電連接的焊盤602，所述驅(qū)動臂601采用多層材料組成，施加電壓給所述驅(qū)動臂601加熱或放熱，其材料不停地產(chǎn)生膨脹或收縮，從而帶動鏡面600做偏轉(zhuǎn)運動。如圖7a、圖7b和圖8所示，本實用新型探頭700的連接部可直接進入人體腔道或借助內(nèi)鏡的活檢通道進入人體腔道，因此可由醫(yī)用金屬彈性材料或醫(yī)學(xué)兼容有機材料制作的柔性連接管701，同時具有一定強度和剛度。連接部為硬性連接管時，也可采用醫(yī)用硬性金屬材料或有機材料制作702或復(fù)合材料制作。連接部為軟硬性連接管時，包括硬性連接部和柔性連接部，所述硬性連接部采用醫(yī)用硬性金屬材料或有機材料制作或復(fù)合材料制作，所述柔性連接部采用醫(yī)用金屬彈性材料或醫(yī)學(xué)兼容有機材料或同時采用兩種材料制作，所述MEMS光學(xué)掃描探頭可繞所述柔性連接部左右轉(zhuǎn)動?？蓾M足耳鼻喉、膀胱、下消化道等較淺腔道的掃描檢測。如圖9、10所示，本實用新型探頭手持部103上設(shè)置有光接口與電接口，也可以將此兩接口整合成一個獨立的光電接口 106，所述手持部103為紡錘形或槍把形或剪刀手柄形?？蓽p少手持部103面積，插撥方便，易于消毒殺菌。同時此接口在手持部103上的位置可靈活設(shè)置，既可設(shè)置于圖示手持部103中部，也可設(shè)置于手持部103尾部。本實用新型結(jié)合OCT具有微米級分辨率的成像能力，可探測到人體內(nèi)臟表層組織下微小病變的能力，從而實現(xiàn)早期病變診斷，尤其是在人類的第一殺手一癌癥的早期診斷上，具有廣闊前景。本實用新型具有無損無創(chuàng)及實時成像的特點，無需取樣切片，便可精確無誤的找到病變組織，可將診斷和手術(shù)同時進行，幫助醫(yī)生施行更精確的手術(shù)超作，準確的切除病變組織，從而在診斷檢測過程中大大減輕病人的痛苦和縮短術(shù)后恢復(fù)時間。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于OCT內(nèi)窺成像的光學(xué)掃描探頭，包括帶有光電接口的手持部，其特征在于，所述手持部前端通過連接部連接有用于OCT內(nèi)窺成像的MEMS光學(xué)掃描探頭。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于OCT內(nèi)窺成像的光學(xué)掃描探頭,其特征在于,所述MEMS光學(xué)掃描探頭的光電連接線包含于所述連接部的內(nèi)部且通過至少部分手持部的內(nèi)部與光電接口相連。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于OCT內(nèi)窺成像的光學(xué)掃描探頭，其特征在于，所述連接部為柔性連接管，采用醫(yī)用金屬彈性材料或醫(yī)學(xué)兼容有機材料或同時采用上述兩種材料制作。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于OCT內(nèi)窺成像的光學(xué)掃描探頭，其特征在于，所述連接部為硬性連接管，采用醫(yī)用硬性金屬材料或有機材料制作或復(fù)合材料制作。
5.如權(quán)利要求1所述的一種用于OCT內(nèi)窺成像的光學(xué)掃描探頭,其特征在于,所述連接部為軟硬性連接管，包括硬性連接部和柔性連接部，所述硬性連接部采用醫(yī)用硬性金屬材料或有機材料制作或復(fù)合材料制作，所述柔性連接部采用醫(yī)用金屬彈性材料或醫(yī)學(xué)兼容有機材料或同時采用兩種材料制作。
6.如權(quán)利要求1所述的一種用于OCT內(nèi)窺成像的光學(xué)掃描探頭,其特征在于,所述MEMS光學(xué)掃描探頭包括帶有光學(xué)透明窗口的外管和設(shè)于所述外管內(nèi)并依次配合安裝的電引線、光纖、透鏡和MEMS微鏡；其中，所述MEMS微鏡由一個鍍有光學(xué)涂層的鏡面、邊框與四個驅(qū)動臂構(gòu)成，驅(qū)動臂均布設(shè)置于鏡面與邊框四周，在所述邊框上表面或下表面設(shè)置有用于導(dǎo)電連接的焊盤，所述驅(qū)動臂采用雙層或多層材料組成，施加電壓給所述驅(qū)動臂加熱或放熱，其材料產(chǎn)生膨脹或收縮，從而帶動鏡面做偏轉(zhuǎn)運動。
7.如權(quán)利要求6所述的一種用于OCT內(nèi)窺成像的光學(xué)掃描探頭,其特征在于,所述MEMS微鏡鏡面與光學(xué)掃描探頭軸向成15度——85度傾斜設(shè)置，通過控制所述MEMS微鏡的四個驅(qū)動臂實現(xiàn)鏡面做二維轉(zhuǎn)動，輸入掃描探頭的光束經(jīng)過聚焦并由MEMS微鏡反射后透過設(shè)于所述外管側(cè)壁的窗口，進行側(cè)向掃描，掃描區(qū)域為一扇形面。
8.如權(quán)利要求6所述的一種用于OCT內(nèi)窺成像的光學(xué)掃描探頭，其特征在于，當所述MEMS微鏡鏡面與光學(xué)掃描探頭軸向成0度——45度設(shè)置時，所述透鏡與所述MEMS微鏡之間設(shè)有反射鏡，從透鏡聚焦的光束通過所述反射鏡射向做二維轉(zhuǎn)動的MEMS微鏡，對側(cè)前向掃描區(qū)域進行二維掃描；當所述MEMS微鏡鏡面與光學(xué)掃描探頭軸向成45度——135度設(shè)置時，所述透鏡與所述MEMS微鏡之間設(shè)有反射鏡，從透鏡聚焦的光束通過所述反射鏡射向做二維轉(zhuǎn)動的MEMS微鏡，對前向掃描區(qū)域進行二維掃描。
9.如權(quán)利要求6所述的一種用于OCT內(nèi)窺成像的光學(xué)掃描探頭,其特征在于,所述MEMS光學(xué)掃描探頭中還包括一個設(shè)于所述透鏡與所述MEMS微鏡之間的錐面反射鏡，所述錐面反射鏡中間有一通孔，光束穿過所述透鏡聚焦后由所述錐面反射鏡的通孔后經(jīng)所述MEMS微鏡反射到錐面反射鏡的錐面，再從外管上設(shè)置的窗口射出；通過控制所述MEMS微鏡的四個驅(qū)動臂實現(xiàn)鏡面繞鏡面中心做圓周轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)光束的周向環(huán)形掃描；通過控制所述MEMS光學(xué)掃描探頭的軸向移動,實現(xiàn)樣品軸向一段管壁掃描區(qū)域的二維掃描。
10.如權(quán)利要求1所述的一種用于OCT內(nèi)窺成像的光學(xué)掃描探頭，其特征在于，所述手持部為紡錘形或槍把形或剪刀手柄形；手持部上設(shè)有的光電接口為相互獨立的光接口和電接口或為一個整體式的接口，且該光電接口設(shè)于所述手持部中部或尾部。
專利摘要本實用新型公布了一種用于OCT內(nèi)窺成像的光學(xué)掃描探頭，包括帶有光電接口的手持部，所述手持部前端通過連接部連接有用于OCT內(nèi)窺成像的MEMS光學(xué)掃描探頭。借助本實用新型的MEMS光學(xué)掃描探頭可實現(xiàn)OCT成像技術(shù)的內(nèi)窺使用，實現(xiàn)OCT光學(xué)影像進入人體狹窄腔道或工業(yè)領(lǐng)域的窄小管道內(nèi)，對各種疑似病變組織或樣品進行精確掃描以獲得其光學(xué)相干斷層圖像再進行診斷，特別應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可省去生物組織取樣和切片，大大減輕病人痛苦和縮短檢測時間。本實用新型內(nèi)窺探頭采用了MEMS技術(shù)對光學(xué)掃描探頭微型化，使得內(nèi)窺插入部分直徑大大減小。
文檔編號A61B1/05GK203153684SQ20132000320
公開日2013年8月28日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者傅霖來, 謝會開 申請人:無錫微奧科技有限公司