專利名稱：一種用于oct內窺成像的光學掃描探頭的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光學影像的內窺掃描裝置，尤其涉及一種用于OCT內窺成像的光學掃描探頭。
背景技術：
光學相干層析技術(OCT)具有高分辨率的斷面成像能力，其在醫(yī)療領域日趨成熟，且已經廣泛應用于眼科、皮膚等體外疾病的診斷。為實現OCT在人體內多種內臟器官或內部組織的無創(chuàng)檢測，關鍵技術障礙便是OCT內窺掃描探頭的微型化(外徑要求5毫米以下)。傳統(tǒng)硬性內窺鏡的核心技術大多采用光纖束進行光傳導并進行成像，或者采用CCD技術進行成像，此類內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，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，因此上述內窺鏡則顯得無能為力。另外也有通過超聲原理進行醫(yī)學成像的內窺鏡，此類內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。

實用新型內容本實用新型目的是針對現有技術存在的缺陷提供一種用于OCT內窺成像的光學掃描探頭，其采用用于微機電系統(tǒng)技術(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，且驅動電壓低，簡單的制作封裝工藝，生產成本低等特點，不僅實現了掃描探頭的微型化和保證了其在人體內的安全使用，同時也為實現一次性內窺掃描探頭提供重要基礎。本實用新型為實現上述目的，采用如下技術方案:一種用于OCT內窺成像的光學掃描探頭，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內窺成像的MEMS光學掃描探頭。進一步的，所述MEMS光學掃描探頭的光電連接線包含于所述連接部的內部且通過至少部分手持部的內部與光電接口相連。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光學掃描探頭包括帶有光學透明窗口的外管和設于所述外管內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涂層的鏡面、邊框與四個驅動臂構成，驅動臂均布設置于鏡面與邊框四周，在所述邊框上表面或下表面設置有用于導電連接的焊盤，所述驅動臂采用雙層或多層材料組成，施加電壓給所述驅動臂加熱或放熱，其材料產生膨脹或收縮，從而帶動鏡面做偏轉運動。進一步的，所述MEMS微鏡鏡面與光學掃描探頭軸向成15度——85度傾斜設置，通過控制所述MEMS微鏡的四個驅動臂實現鏡面做二維轉動，輸入掃描探頭的光束經過聚焦并由MEMS微鏡反射后透過設于所述外管側壁的窗口，進行側向掃描，掃描區(qū)域為一扇形面。進一步的，當所述MEMS微鏡鏡面與光學掃描探頭軸向成0度——45度設置時，所述透鏡與所述MEMS微鏡之間設有反射鏡，從透鏡聚焦的光束通過所述反射鏡射向做二維轉動的MEMS微鏡，對側前向掃描區(qū)域進行二維掃描；當所述MEMS微鏡鏡面與光學掃描探頭軸向成45度——135度設置時，所述透鏡與所述MEMS微鏡之間設有反射鏡，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光學掃描探頭中還包括一個設于所述透鏡與所述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所述MEMS微鏡反射到錐面反射鏡的錐面，再從外管上設置的窗口射出；通過控制所述MEMS微鏡的四個驅動臂實現鏡面繞鏡面中心做圓周轉動，實現光束的周向環(huán)形掃描；通過控制所述MEMS光學掃描探頭的軸向移動,實現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內窺探頭可實現OCT技術的內窺使用，實現OCT光學影像進入人體口腔、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，鑒于本實用新型內窺鏡采用了 MEMS光學探頭，使得內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向掃描工作方式、側前向掃描工作方式、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；且采用低壓電熱驅動，驅動安全可靠；另驅動靈活，可實現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置的靈活性，既可設置于手柄中部，亦可設置于手柄尾部。

圖1本實用新型的內窺掃描探頭結構示意圖；圖2本實用新型的側向掃描MEMS探頭結構示意圖；圖3本實用新型的側前向掃描MEMS探頭結構示意圖；圖4本實用新型的前向掃描MEMS探頭結構示意圖；圖5本實用新型的環(huán)形掃描MEMS探頭結構示意圖；[0021]圖6本實用新型的MEMS微鏡結構示意圖；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構示意圖；圖8本實用新型的硬性連接管結構示意圖；圖9本實用新型的整體式光電接口結構示意圖；圖10本實用新型的光電接口設置于手柄尾部結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型的內窺掃描探頭，包括:MEMS光學掃描探頭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內窺成像的MEMS光學掃描探頭101。MEMS光學掃描探頭101的光電連接線包含于連接部內部且通過至少部分手持部103的內部與光電接口相連。光電接口可分別設置于手持部103尾部或手持部103中部，手持部103采用人性化設計，方便手握。如圖1所示，手持部103與MEMS光學掃描探頭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)學兼容有機材料或同時采用兩種材料制作。同時經MEMS光學掃描探頭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，連接部102與MEMS光學掃描探頭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。MEMS光學掃描探頭101根據使用場合不同，有4種掃描工作方式可供選擇，包括側向掃描、側前向掃描、前向掃描、環(huán)形掃描；每種掃描工作方式采用不同的結構的MEMS探頭結構。如圖2所示，側向掃描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)域處于側邊，所述MEMS微鏡鏡面與水平面成15度一85度傾斜設置，通過控制所述MEMS微鏡206的四個驅動臂實現鏡面做二維轉動，輸入掃描探頭的光束經過聚焦并由MEMS微鏡反射后通過設于所述外管側壁的窗口實現探頭側向掃描，掃描區(qū)域為一扇形面?？蓾M足需要對樣品組織側壁進行掃描的樣品。如圖3所示，側前向掃描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)域處于側邊，其中，三棱反射鏡208的作用是實現光束的變向。當所述MEMS微鏡鏡面與水平面成0度——45度設置時，所述透鏡組件與所述MEMS微鏡之間設有反射鏡，從透鏡組件聚焦的光束通過所述反射鏡射向做二維轉動的MEMS微鏡206后實現探頭側前向掃描區(qū)域的二維掃描。其掃描區(qū)域位于探頭側前方。可滿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的作用是實現光束的變向；當所述MEMS微鏡鏡面與水平面成45度——135度設置時，所述透鏡組件與所述MEMS微鏡206之間設有反射鏡，從透鏡組件聚焦的光束通過所述反射鏡射向做二維轉動的MEMS微鏡后實現探頭前向掃描區(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光學掃描探頭中還包括一個設于所述透鏡與所述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的通孔后經所述MEMS微鏡反射到錐面反射鏡209的錐面，再從外管203上設置的窗口 205射出；通過控制所述MEMS微鏡的四個驅動臂實現鏡面繞鏡面中心做圓周轉動，實現光束的周向環(huán)形掃描；通過控制所述MEMS光學掃描探頭的軸向移動,實現樣品軸向一段管壁掃描區(qū)域的二維掃描。可滿足管狀樣品的掃描。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)微鏡與生產微鏡的加工方法，所述MEMS微鏡由一個鍍有光學涂層的鏡面600、邊框與四個驅動臂601構成，驅動臂601均布設置于鏡面600與邊框四周，在所述邊框下端設置有用于導電連接的焊盤602，所述驅動臂601采用多層材料組成，施加電壓給所述驅動臂601加熱或放熱，其材料不停地產生膨脹或收縮，從而帶動鏡面600做偏轉運動。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)學兼容有機材料或同時采用兩種材料制作，所述MEMS光學掃描探頭可繞所述柔性連接部左右轉動?？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上的位置可靈活設置，既可設置于圖示手持部103中部，也可設置于手持部103尾部。本實用新型結合OCT具有微米級分辨率的成像能力，可探測到人體內臟表層組織下微小病變的能力，從而實現早期病變診斷，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，可將診斷和手術同時進行，幫助醫(yī)生施行更精確的手術超作，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后恢復時間。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，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種用于OCT內窺成像的光學掃描探頭，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內窺成像的MEMS光學掃描探頭。
2.如權利要求1所述的一種用于OCT內窺成像的光學掃描探頭,其特征在于,所述MEMS光學掃描探頭的光電連接線包含于所述連接部的內部且通過至少部分手持部的內部與光電接口相連。
3.如權利要求1所述的一種用于OCT內窺成像的光學掃描探頭，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)學兼容有機材料或同時采用上述兩種材料制作。
4.如權利要求1所述的一種用于OCT內窺成像的光學掃描探頭，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合材料制作。
5.如權利要求1所述的一種用于OCT內窺成像的光學掃描探頭,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)學兼容有機材料或同時采用兩種材料制作。
6.如權利要求1所述的一種用于OCT內窺成像的光學掃描探頭,其特征在于,所述MEMS光學掃描探頭包括帶有光學透明窗口的外管和設于所述外管內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涂層的鏡面、邊框與四個驅動臂構成，驅動臂均布設置于鏡面與邊框四周，在所述邊框上表面或下表面設置有用于導電連接的焊盤，所述驅動臂采用雙層或多層材料組成，施加電壓給所述驅動臂加熱或放熱，其材料產生膨脹或收縮，從而帶動鏡面做偏轉運動。
7.如權利要求6所述的一種用于OCT內窺成像的光學掃描探頭,其特征在于,所述MEMS微鏡鏡面與光學掃描探頭軸向成15度——85度傾斜設置，通過控制所述MEMS微鏡的四個驅動臂實現鏡面做二維轉動，輸入掃描探頭的光束經過聚焦并由MEMS微鏡反射后透過設于所述外管側壁的窗口，進行側向掃描，掃描區(qū)域為一扇形面。
8.如權利要求6所述的一種用于OCT內窺成像的光學掃描探頭，其特征在于，當所述MEMS微鏡鏡面與光學掃描探頭軸向成0度——45度設置時，所述透鏡與所述MEMS微鏡之間設有反射鏡，從透鏡聚焦的光束通過所述反射鏡射向做二維轉動的MEMS微鏡，對側前向掃描區(qū)域進行二維掃描；當所述MEMS微鏡鏡面與光學掃描探頭軸向成45度——135度設置時，所述透鏡與所述MEMS微鏡之間設有反射鏡，從透鏡聚焦的光束通過所述反射鏡射向做二維轉動的MEMS微鏡，對前向掃描區(qū)域進行二維掃描。
9.如權利要求6所述的一種用于OCT內窺成像的光學掃描探頭,其特征在于,所述MEMS光學掃描探頭中還包括一個設于所述透鏡與所述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所述MEMS微鏡反射到錐面反射鏡的錐面，再從外管上設置的窗口射出；通過控制所述MEMS微鏡的四個驅動臂實現鏡面繞鏡面中心做圓周轉動，實現光束的周向環(huán)形掃描；通過控制所述MEMS光學掃描探頭的軸向移動,實現樣品軸向一段管壁掃描區(qū)域的二維掃描。
10.如權利要求1所述的一種用于OCT內窺成像的光學掃描探頭，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內窺成像的光學掃描探頭，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內窺成像的MEMS光學掃描探頭。借助本實用新型的MEMS光學掃描探頭可實現OCT成像技術的內窺使用，實現OCT光學影像進入人體狹窄腔道或工業(yè)領域的窄小管道內，對各種疑似病變組織或樣品進行精確掃描以獲得其光學相干斷層圖像再進行診斷，特別應用在生物醫(yī)學領域，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。本實用新型內窺探頭采用了MEMS技術對光學掃描探頭微型化，使得內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