任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0041]如圖1-圖2所示，本實(shí)施例提供一種雙磁體單光纖內(nèi)窺鏡掃描探頭，包括:固定支座1、環(huán)形軟管2、磁體3和4、傾斜螺旋線圈5、細(xì)長(zhǎng)單光纖6和透鏡7，其中:固定支座I夾在環(huán)形軟管2的端部，且內(nèi)部固定細(xì)長(zhǎng)單光纖6 ;兩個(gè)圓柱形的磁體3和4均固定在細(xì)長(zhǎng)單光纖6上，磁體3和4的上下運(yùn)功帶動(dòng)細(xì)長(zhǎng)單光纖6振動(dòng)；透鏡7固定在細(xì)長(zhǎng)單光纖6的一端部，并隨細(xì)長(zhǎng)單光纖6的振動(dòng)而上下掃描；固定支座I位于細(xì)長(zhǎng)單光纖6的另一端部；傾斜螺旋線圈5固定于環(huán)形軟管2表面。
[0042]本實(shí)施例所述的傾斜螺旋線圈5為利用基于紫外光源的3D立體投影曝光技術(shù)，并結(jié)合傳統(tǒng)的MEMS微細(xì)加工工藝，通過(guò)程序化的光刻圖形化控制在環(huán)形軟管2表面制作而成。在傾斜螺旋線圈5的兩端施加交流電壓時(shí)，將在環(huán)形軟管2內(nèi)部產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向可用傾斜螺旋線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)線8表示。
[0043]如圖3所示，為本實(shí)施例帶有透鏡7和磁體3、4的細(xì)長(zhǎng)單光纖6結(jié)構(gòu)示意圖，所述透鏡7固定在細(xì)長(zhǎng)單光纖6的一端部，磁體3和4分別固定在單光纖3中間的左右位置，在細(xì)長(zhǎng)單光纖6的另一端部設(shè)置有固定支座I。
[0044]本實(shí)施例中，所述磁體3與固定支座I的間距為1.8 — 3.8毫米，磁體3和4之間的間距為2.2-4.2毫米，透鏡7與磁體4的間距為4.2-6.6毫米。
[0045]如圖4所示，為本實(shí)施例磁體3、4的結(jié)構(gòu)示意圖，所述磁體3和4均為圓柱體，其外部直徑為0.2一 1.2暈米，內(nèi)部直徑為0.08一0.4暈米，磁體長(zhǎng)度為0.4一2.2暈米；磁體3、4材料為各類(lèi)可使用的永磁材料。
[0046]如圖5所示，為本實(shí)施例細(xì)長(zhǎng)單光纖6的結(jié)構(gòu)示意圖，所述細(xì)長(zhǎng)單光纖6為細(xì)長(zhǎng)圓柱體，其直徑為0.08—0.4毫米，長(zhǎng)度為10.4—15.2毫米；細(xì)長(zhǎng)單光纖6的材料的主要成分為二氧化硅，里面摻雜極微量的其他材料，如五氧化二磷、二氧化鍺。
[0047]如圖6所示，為本實(shí)施例透鏡7的結(jié)構(gòu)示意圖，所述透鏡7為圓柱體，其長(zhǎng)度為0.1一0.5暈米，底面直徑為0.08一0.4暈米。
[0048]如圖7所示，為本實(shí)施例固定支座I的結(jié)構(gòu)示意圖，所述固定支座I的外直徑為0.38—2.2毫米，內(nèi)直徑為0.08—0.4毫米，長(zhǎng)度為0.3—2.2毫米；固定支座I的材料為聚酰亞胺或其他非導(dǎo)電材料。
[0049]如圖8所示，為本實(shí)施例傾斜螺旋線圈5的結(jié)構(gòu)示意圖，所述傾斜螺旋線圈5是由金屬銅沉積制備而成，其內(nèi)直徑為0.6—2.4毫米、厚度為20— 60微米、寬度為30— 90微米、匝數(shù)為50— 200匝，相鄰線圈之間的間距為30— 90微米。
[0050]如圖9所示，為本實(shí)施例纏繞傾斜螺旋線圈5的環(huán)形軟管2結(jié)構(gòu)示意圖，所述環(huán)形軟管2由聚酰亞胺制備而成，其外直徑為0.6-2.4毫米、內(nèi)直徑為0.38-2.2毫米、長(zhǎng)度為2.4-12毫米；傾斜螺旋線圈5位于環(huán)形軟管2的中部，并與環(huán)形軟管2成30— 60度角。
[0051]如圖10所示，為本實(shí)施例細(xì)長(zhǎng)單光纖6變形示意圖，在磁場(chǎng)作用下，磁體3向上運(yùn)動(dòng)，磁體4向下運(yùn)動(dòng)，細(xì)長(zhǎng)單光纖6發(fā)生變形，從而帶動(dòng)細(xì)長(zhǎng)單光纖6右端實(shí)現(xiàn)大范圍掃描。
[0052]由于細(xì)長(zhǎng)單光纖內(nèi)窺鏡掃描探頭要放入人體的內(nèi)部進(jìn)行人體檢查，人體內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)空間小，上述采用的各個(gè)尺寸要盡可能的小，以不傷害到人體。
[0053]當(dāng)在傾斜螺旋線圈5施加一定大小的交流電壓時(shí)，將在環(huán)形軟管2內(nèi)部產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與磁體3、4軸心方向形成一定的角度，并分別推動(dòng)兩個(gè)磁體3、4上下運(yùn)動(dòng)，致使細(xì)長(zhǎng)單光纖6發(fā)生變形，且當(dāng)加載的電壓頻率與光纖-磁體整體結(jié)構(gòu)的共振頻率一致時(shí)，細(xì)長(zhǎng)單光纖6遠(yuǎn)端和透鏡7將被帶動(dòng)在XOY平面內(nèi)做螺旋共振掃描，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)窺鏡掃描探頭的大范圍掃描和高精度成像
[0054]如圖11所示，為本實(shí)施例雙磁體單光纖內(nèi)窺鏡掃描探頭的制備過(guò)程示意圖。首先，在環(huán)形軟管2表面濺射一層Cr/Cu種子層，種子層厚度為50— 200納米；接著，采用浸入法在種子層上涂覆光刻膠，隨后將之放置于曝光平臺(tái)上，UV光通過(guò)掩膜版將需要的圖形以2:1的比例聚焦投影到環(huán)形軟管2的下邊緣表面，利用兩個(gè)高精度的微馬達(dá)帶動(dòng)需要曝光的圓管基底以最小0.01度每秒的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，完成對(duì)環(huán)形軟管2基底的靈活圖形化曝光，使掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到環(huán)形軟管2上；顯影后沉積金屬銅作為線圈結(jié)構(gòu)材料；然后，釋放環(huán)形軟管2，去除光刻膠和種子層，得到位于環(huán)形軟管2表面的傾斜螺旋線圈5結(jié)構(gòu)；之后，將整體組裝，細(xì)長(zhǎng)單光纖6穿過(guò)帶有圓孔的兩個(gè)磁體3、4圓柱和透鏡7，將帶有透鏡7的光纖-磁體結(jié)構(gòu)由固定支座I安裝環(huán)形軟管2內(nèi)，形成雙磁體單光纖內(nèi)窺鏡掃描探頭。
[0055]本發(fā)明提供一種工藝過(guò)程方便、簡(jiǎn)潔，并能夠在環(huán)形軟管表面制作大傾斜角螺旋線圈的方案，由此形成的銅線圈傾斜纏繞在環(huán)形軟管表面，是非常牢固，不容易滑動(dòng)甚至脫落的。
[0056]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙磁體單光纖內(nèi)窺鏡掃描探頭，其特征在于，包括環(huán)形軟管、固定支座、細(xì)長(zhǎng)單光纖、兩個(gè)磁體、透鏡和傾斜螺旋線圈，其中:兩個(gè)磁體相隔一定距離地固定在細(xì)長(zhǎng)單光纖的中部位置，從而形成光纖-磁體結(jié)構(gòu)，磁體的上下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)細(xì)長(zhǎng)單光纖振動(dòng)；透鏡固定于細(xì)長(zhǎng)單光纖的一端部，并隨細(xì)長(zhǎng)單光纖的振動(dòng)而上下掃描；固定支座位于細(xì)長(zhǎng)單光纖的另一端部；帶有透鏡的光纖-磁體結(jié)構(gòu)由固定支座安裝于環(huán)形軟管內(nèi)；傾斜螺旋線圈固定于環(huán)形軟管的表面； 當(dāng)在傾斜螺旋線圈施加交流電壓時(shí)，在環(huán)形軟管內(nèi)部產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與磁體軸心方向形成一角度，并分別推動(dòng)兩個(gè)磁體上下運(yùn)動(dòng)，致使細(xì)長(zhǎng)單光纖發(fā)生變形，且當(dāng)加載的電壓頻率與光纖-磁體整體結(jié)構(gòu)的共振頻率一致時(shí)，細(xì)長(zhǎng)單光纖遠(yuǎn)端和透鏡被帶動(dòng)在XOY平面內(nèi)做螺旋共振掃描，從而實(shí)現(xiàn)雙磁體單光纖內(nèi)窺鏡掃描探頭的大范圍掃描和高精度成像。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙磁體單光纖內(nèi)窺鏡掃描探頭，其特征在于，所述的傾斜螺旋線圈，為利用基于紫外光源的3D立體投影曝光技術(shù)，并結(jié)合傳統(tǒng)的MEMS微細(xì)加工工藝，通過(guò)程序化的光刻圖形化控制在環(huán)形軟管表面制作而成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙磁體單光纖內(nèi)窺鏡掃描探頭，其特征在于，所述的傾斜螺旋線圈由銅制備而成，其內(nèi)直徑為0.6—2.4毫米、厚度為20—60微米、寬度為30—90微米、匝數(shù)為50— 200匝，傾斜螺旋線圈與環(huán)形軟管的傾斜角度為30— 60度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙磁體單光纖內(nèi)窺鏡掃描探頭，其特征在于，所述的環(huán)形軟管由聚酰亞胺制備，其外直徑為0.6-2.4毫米、內(nèi)直徑為0.38-2.2毫米、長(zhǎng)度為2.4—12 暈米。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙磁體單光纖內(nèi)窺鏡掃描探頭，其特征在于，所述的固定支座，其外直徑為0.38—2.2毫米、內(nèi)直徑為0.08—0.4毫米、長(zhǎng)度為0.3—2.2毫米。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙磁體單光纖內(nèi)窺鏡掃描探頭，其特征在于，所述的細(xì)長(zhǎng)單光纖為一圓柱體，其直徑為0.08一0.4 _米、長(zhǎng)度為10.4一 15.2暈米。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙磁體單光纖內(nèi)窺鏡掃描探頭，其特征在于，兩個(gè)所述的磁體均為圓柱體，其外部直徑均為0.2一1.2暈米，內(nèi)部直徑均為0.08一0.4暈米，長(zhǎng)度均為0.4一2.2暈米。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙磁體單光纖內(nèi)窺鏡掃描探頭，其特征在于，所述的透鏡，其長(zhǎng)度為0.1—0.5毫米，底面直徑為0.08—0.4毫米。9.一種根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的雙磁體單光纖內(nèi)窺鏡掃描探頭的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: (1)在環(huán)形軟管表面濺射一層Cr/Cu種子層； (2)采用浸入法在種子層上涂覆光刻膠； (3)將涂覆有光刻膠的環(huán)形軟管放置于曝光平臺(tái)上，UV光通過(guò)掩膜版將需要的圖形以2:1的比例聚焦投影到環(huán)形軟管的下邊緣表面，利用兩個(gè)高精度的微馬達(dá)帶動(dòng)需要曝光的圓管基底以最小0.01度每秒的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，完成對(duì)環(huán)形軟管基底的靈活圖形化曝光，使掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到環(huán)形軟管上； (4)顯影后沉積金屬銅作為傾斜螺旋線圈結(jié)構(gòu)材料； (5)釋放環(huán)形軟管，去除光刻膠和種子層，得到位于環(huán)形軟管表面的傾斜螺旋線圈； (6)整體組裝，細(xì)長(zhǎng)單光纖穿過(guò)帶有圓孔的兩個(gè)磁體圓柱和透鏡，將帶有透鏡的光纖-磁體結(jié)構(gòu)由固定支座安裝于環(huán)形軟管內(nèi)，形成雙磁體單光纖內(nèi)窺鏡掃描探頭。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙磁體單光纖內(nèi)窺鏡掃描探頭的制備方法，其特征在于，所述種子層厚度為50— 200納米。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種雙磁體單光纖內(nèi)窺鏡掃描探頭及其制備方法，其中：固定支座夾在環(huán)形軟管的端部，且內(nèi)部固定細(xì)長(zhǎng)單光纖；兩個(gè)圓柱形的磁體固定在細(xì)長(zhǎng)單光纖上，磁體的上下運(yùn)功帶動(dòng)細(xì)長(zhǎng)單光纖變形及振動(dòng)；透鏡固定在細(xì)長(zhǎng)單光纖的一端部，并隨光纖的振動(dòng)而上下掃描；固定支座位于細(xì)長(zhǎng)單光纖的另一端部；傾斜螺旋線圈固定于環(huán)形軟管表面。當(dāng)在傾斜螺旋線圈施加一定大小交流電壓時(shí)，環(huán)形軟管內(nèi)部產(chǎn)生磁場(chǎng)，并分別推動(dòng)兩個(gè)磁體上下運(yùn)動(dòng)，致使細(xì)長(zhǎng)單光纖發(fā)生變形，且當(dāng)加載的電壓頻率與光纖-磁體的共振頻率一致時(shí)光纖遠(yuǎn)端和透鏡被帶動(dòng)在XOY平面內(nèi)做螺旋共振掃描，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)窺鏡掃描探頭的大范圍振動(dòng)掃描和高精度成像。
【IPC分類(lèi)】A61B1/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105167734
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】楊卓青, 張啟歡, 孫濱, 徐秋, 丁桂甫, 劉哲, 王陽(yáng)
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年9月29日