本發(fā)明大體上涉及超聲感測(cè)和成像的領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、聲學(xué)成像被用于包含醫(yī)學(xué)成像在內(nèi)的各種行業(yè)。聲學(xué)成像技術(shù)可用于可視化并提供患者身體的內(nèi)部成像。此外，聲學(xué)成像技術(shù)可用于可視化并跟蹤對(duì)象(例如，針、導(dǎo)管、導(dǎo)絲、內(nèi)窺鏡等)，用于諸如診斷或治療臨床程序的醫(yī)學(xué)應(yīng)用，包含但不限于活檢、液體抽吸、諸如藥物、神經(jīng)阻滯/麻醉或生物制劑的治療劑的遞送、導(dǎo)管插入、針引導(dǎo)、針?lè)胖?、深靜脈插管、注射、iv、pic線的放置、裝置植入、微創(chuàng)外科手術(shù)等。將聲學(xué)成像用于醫(yī)學(xué)應(yīng)用提供了幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，諸如超聲成像之類的聲學(xué)成像是一種非侵入性成像形式。另外，超聲成像使用已知具有顯著穿透深度的超聲信號(hào)。

2、在非醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，超聲用于缺陷檢測(cè)、非破壞性測(cè)試、結(jié)構(gòu)測(cè)試和微粒顆粒分選等工業(yè)應(yīng)用，包含采礦和鉆井作業(yè)在內(nèi)的地質(zhì)應(yīng)用以及水下海洋應(yīng)用。

3、一些現(xiàn)有的成像技術(shù)將聲能生成(aeg)材料用于換能器，以可視化和跟蹤醫(yī)學(xué)對(duì)象，并在診斷或治療醫(yī)療程序期間生成圖像。常用的aeg材料包含壓電材料，例如鋯鈦酸鉛(pzt)、陶瓷、壓電單晶(例如pin-pt、pin-pmn-pt)和聚偏二氟乙烯(pvdf)以及本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的許多其它材料。aeg換能器具有局限性。要跟蹤的對(duì)象和/或正在被可視化的解剖結(jié)構(gòu)的回聲會(huì)影響正在被跟蹤的對(duì)象以及正在被成像的組織的圖像質(zhì)量。在某些醫(yī)療程序中，需要小的形狀因子，并且小的aeg換能器通常具有低到最小的信號(hào)輸出。因此，由于尺寸限制(例如，物理尺寸)，將aeg換能器用于需要小形狀因數(shù)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用可能具有挑戰(zhàn)性。

4、因此，特別是在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，需要具有高靈敏度的新的和改進(jìn)的緊湊型技術(shù)來(lái)可視化和跟蹤對(duì)象并提供解剖成像。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本文提出了用于超聲感測(cè)和成像的系統(tǒng)、裝置和方法。特別地，本文所述的系統(tǒng)、裝置和方法可包含光纖微傳感器裝置和系統(tǒng)及使用方法。

2、在實(shí)施例中，提供一種設(shè)備，其包括傳感器光纖。所述傳感器光纖可包含：光波導(dǎo)，其包括芯和包層結(jié)構(gòu)；光學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)，其耦合到所述光波導(dǎo)的第一端部且包含光學(xué)諧振器、光學(xué)干涉儀和偏振敏感結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)，光學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)配置用于：檢測(cè)聲信號(hào)，并將與所述聲信號(hào)相對(duì)應(yīng)的光信號(hào)提供到所述光波導(dǎo)。所述傳感器光纖可進(jìn)一步包含包封結(jié)構(gòu)，所述包封結(jié)構(gòu)配置有環(huán)繞所述光波導(dǎo)的第一部分及至少部分地環(huán)繞所述光學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)的第二部分。

3、在一些方面，本文所述的裝置涉及一種設(shè)備，其包含：傳感器光纖，包含：光波導(dǎo)，其包含芯和包層結(jié)構(gòu)；光學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)，其耦合到所述光波導(dǎo)的第一端部且包含光學(xué)諧振器、光學(xué)干涉儀、端面微結(jié)構(gòu)(facet?end?microstructure)及偏振敏感結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)，所述光學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)配置用于：檢測(cè)聲信號(hào)，并將與所述聲信號(hào)相對(duì)應(yīng)的光信號(hào)提供到所述光波導(dǎo)。

技術(shù)特征：

1.一種設(shè)備，其包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含包封結(jié)構(gòu)，所述包封結(jié)構(gòu)配置有環(huán)繞所述光波導(dǎo)的第一部分及至少部分地環(huán)繞所述光學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)的第二部分。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)是光纖傳感器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)是光學(xué)諧振器，包含法布里-珀羅諧振器、回音壁模式諧振器、微環(huán)、微環(huán)面、螺旋諧振器或光子晶體諧振器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)是光學(xué)干涉儀，包含馬赫-曾德?tīng)?mz)干涉儀、法布里-珀羅干涉儀、相移相干干涉儀或自混合干涉儀。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)是光纖端面，其包含聲學(xué)響應(yīng)超表面圖案、聲學(xué)響應(yīng)低維材料或等離子體結(jié)構(gòu)，所述等離子體結(jié)構(gòu)被圖案化以放大光-物質(zhì)相互作用。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)配置成響應(yīng)于所述聲信號(hào)而引起透射光的偏振變化。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)是點(diǎn)傳感器或線傳感器。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述芯或所述包層結(jié)構(gòu)包含具有相對(duì)較小楊氏模量(e)和相對(duì)較高光彈性系數(shù)中的至少一個(gè)的材料。

10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述包層結(jié)構(gòu)具有低于所述芯的折射率(n)。

11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述包封結(jié)構(gòu)的聲阻抗被選擇為匹配與光學(xué)諧振器結(jié)構(gòu)阻抗相差在20％以內(nèi)的阻抗。

12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述包封結(jié)構(gòu)包括具有相對(duì)較小楊氏模量(e)、相對(duì)較高光彈性系數(shù)和/或相對(duì)較大折射率(n)的材料。

13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述包封結(jié)構(gòu)的聲阻抗被選擇為匹配與光學(xué)諧振器結(jié)構(gòu)阻抗相差在20％以內(nèi)的阻抗。

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括其中安置所述傳感器光纖的醫(yī)療裝置。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述醫(yī)療裝置是針、內(nèi)窺鏡、導(dǎo)管、套管、導(dǎo)絲、手術(shù)工具、診斷工具或治療工具中的一個(gè)。

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述醫(yī)療裝置是針，包含：

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述針在所述軸部分或所述尖端部分中接近所述光學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)處進(jìn)一步包含窗口。

18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述針進(jìn)一步包含安置在所述軸部分中的通道，所述傳感器光纖安置在所述通道內(nèi)。

19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述針進(jìn)一步包含安置在所述針周圍且配置成容納所述傳感器光纖的護(hù)套。

20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述針在所述軸部分或所述尖端部分中進(jìn)一步包含多個(gè)額外窗口。

21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)配置成跨至少180度、至少270度、至少300度、至少330度或360度的方向范圍檢測(cè)所述聲信號(hào)。

22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)配置用于所述聲信號(hào)的前向檢測(cè)。

23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)一步配置用于聲信號(hào)的后視檢測(cè)。

24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)配置用于所述聲信號(hào)的側(cè)向檢測(cè)。

25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)包含包括二氧化硅的遠(yuǎn)側(cè)部分和包括聚合物的近側(cè)部分。

26.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)包含光纖內(nèi)布拉格光柵。

27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述芯包含在所述光波導(dǎo)中的多個(gè)芯當(dāng)中。

28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括：

29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括：

30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中所述光源是工作激光器，并且所述處理單元進(jìn)一步配置成調(diào)諧所述工作激光器的波長(zhǎng)。

技術(shù)總結(jié)
本公開(kāi)涉及用于超聲感測(cè)和成像的光纖傳感器系統(tǒng)。本文提供了基于光纖的聲學(xué)傳感器。本文所述的基于光纖的聲學(xué)傳感器包含聲學(xué)響應(yīng)光學(xué)結(jié)構(gòu)，所述聲學(xué)響應(yīng)光學(xué)結(jié)構(gòu)配置成檢測(cè)和接收聲信號(hào)，包含超聲信號(hào)，并將相關(guān)聯(lián)光信號(hào)提供到系統(tǒng)以供處理和解譯，從而實(shí)施跟蹤、定位和成像能力。本文所提供的基于光纖的傳感器可以安置在光纖的端部處或沿著光纖長(zhǎng)度安置。基于光纖的傳感器可以包含在各種裝置內(nèi)，包含例如醫(yī)療裝置。

技術(shù)研發(fā)人員：李福,李牧聰,李逸杭,許霖華,楊蘭,趙洸銘,朱見(jiàn)剛,M·哈扎里安
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深視超聲科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26