一種基于led的光聲顯微裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于LED的光聲顯微裝置，它涉及生物醫(yī)學(xué)成像和醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，LED激勵(lì)源與時(shí)鐘電路連接，時(shí)鐘電路與數(shù)據(jù)采集組件連接，數(shù)據(jù)采集組件分別與信號(hào)預(yù)處理電路和計(jì)算機(jī)連接，信號(hào)預(yù)處理電路與多環(huán)陣列超聲探測(cè)器連接，全反射鏡、準(zhǔn)直鏡和聚焦鏡、多環(huán)陣列超聲探測(cè)器設(shè)置在金屬外殼內(nèi)，計(jì)算機(jī)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與二維電動(dòng)平移臺(tái)連接，二維電動(dòng)平移臺(tái)與金屬外殼連接，金屬外殼的下方設(shè)置有水槽。它通過(guò)采用多環(huán)陣列探測(cè)器接收光聲信號(hào)，可通過(guò)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行相控聚焦，可實(shí)現(xiàn)便攜式共聚焦光聲顯微成像，LED激勵(lì)源具有發(fā)光效率高、耗電少、使用壽命長(zhǎng)、體積小、價(jià)格便宜、安全穩(wěn)定和維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
_種基于LED的光聲顯微裝置
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于LED的光聲顯微裝置，屬于生物醫(yī)學(xué)成像和醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
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[0002]光聲顯微成像是近年來(lái)發(fā)展的一種新的無(wú)損醫(yī)學(xué)成像方法，它結(jié)合了純光學(xué)成像的高對(duì)比度特性和純超聲成像的高穿透深度特性的優(yōu)點(diǎn)，可以提供幾百微米到幾十納米級(jí)別的高分辨率的組織影像。
[0003]目前光聲顯微成像中常用的激勵(lì)光源多為脈沖式或可調(diào)諧脈沖激光器，而該類激光器通常擁有體積大、價(jià)格昂貴、使用壽命有限、重復(fù)頻率低、維護(hù)難等眾多缺點(diǎn)，且難于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化和產(chǎn)業(yè)化，在實(shí)際應(yīng)用中存在著很大的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于LED的光聲顯微裝置。
[0005]本實(shí)用新型的一種基于LED的光聲顯微裝置，它包含LED激勵(lì)源、時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)采集組件、信號(hào)預(yù)處理電路、計(jì)算機(jī)、多環(huán)陣列超聲探測(cè)器、金屬外殼、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、二維電動(dòng)平移臺(tái)、全反射鏡、準(zhǔn)直鏡、聚焦鏡、水槽，LED激勵(lì)源包括LED電源調(diào)制模塊和LED發(fā)光模塊，LED激勵(lì)源與時(shí)鐘電路通過(guò)導(dǎo)線連接，時(shí)鐘電路與數(shù)據(jù)采集組件連接，數(shù)據(jù)采集組件分別與信號(hào)預(yù)處理電路和計(jì)算機(jī)連接，信號(hào)預(yù)處理電路通過(guò)導(dǎo)線與多環(huán)陣列超聲探測(cè)器連接，多環(huán)陣列超聲探測(cè)器設(shè)置在金屬外殼內(nèi)，計(jì)算機(jī)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與二維電動(dòng)平移臺(tái)連接，二維電動(dòng)平移臺(tái)與金屬外殼通過(guò)機(jī)械連接，金屬外殼內(nèi)還設(shè)置有全反射鏡、準(zhǔn)直鏡和聚焦鏡，金屬外殼的下方設(shè)置有水槽。
[0006]作為優(yōu)選，所述的LED激勵(lì)源的發(fā)光光譜為可見(jiàn)光和近紅外光，可見(jiàn)光光譜范圍為400nm—760nm，近紅外光光譜范圍為760nm — 1600nm，發(fā)出的連續(xù)光經(jīng)斬波器或脈沖調(diào)制電源后變成脈沖光源，經(jīng)準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直后再由高數(shù)值孔徑的聚焦鏡聚焦成直徑在幾十微米到幾十納米的焦點(diǎn)，通過(guò)水槽中的透光透聲彈性薄膜照射在樣品上并激發(fā)光聲信號(hào)。
[0007]作為優(yōu)選，所述的LED激勵(lì)源為單個(gè)LED激勵(lì)源、多個(gè)LED激勵(lì)源的組合，為了實(shí)現(xiàn)光聲功能成像，可以采用兩個(gè)波長(zhǎng)或多個(gè)波長(zhǎng)的組合。
[0008]作為優(yōu)選，所述的數(shù)據(jù)采集組件為多通道并行采集卡，其通道數(shù)不少于多環(huán)陣列超聲探測(cè)器的陣元數(shù)。
[0009]作為優(yōu)選，所述的多環(huán)陣列超聲探測(cè)器的材料為壓電陶瓷或復(fù)合材料，多環(huán)陣列超聲探測(cè)器的中心頻率為1MHz — 50MHz，多環(huán)陣列超聲探測(cè)器的陣元數(shù)為4、6或8，多環(huán)陣列超聲探測(cè)器的每個(gè)陣元同時(shí)采集數(shù)據(jù)，儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)后，可通過(guò)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)相控聚焦，從而實(shí)現(xiàn)聲聚焦點(diǎn)和光聚焦點(diǎn)的重合，實(shí)現(xiàn)共同聚焦探測(cè)光聲信號(hào)。
[0010]作為優(yōu)選，所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)二維電動(dòng)平移臺(tái)通過(guò)帶動(dòng)金屬外殼使聚焦激光在樣品上做激光做二維掃描，激發(fā)的光聲信號(hào)透過(guò)水槽底部的透光透聲彈性薄膜后經(jīng)過(guò)水槽中水被多環(huán)陣列超聲探測(cè)器接收，然后通過(guò)信號(hào)預(yù)處理電路進(jìn)行放大后，通過(guò)數(shù)據(jù)采集組件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集后被輸入計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存，最后通過(guò)圖像重建算法重建獲得相應(yīng)的二維或三維光聲顯微圖像。
[0011]作為優(yōu)選，所述的水槽的底部設(shè)置有圓形洞口，圓形洞口上設(shè)置有透光透聲彈性薄膜，且通過(guò)透光透聲彈性薄膜進(jìn)行密封，透光透聲彈性薄膜與樣品之間采用超聲耦合劑耦合超聲，該超聲耦合劑為非液體狀超聲耦合劑，涂布在樣品上，水槽內(nèi)盛滿水或礦物油用作超聲耦合劑耦合超聲。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果:它通過(guò)采用LED激勵(lì)源作為光聲激勵(lì)源，具有發(fā)光效率高、耗電少、使用壽命長(zhǎng)、體積小、價(jià)格便宜、安全穩(wěn)定和維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，通過(guò)采用多環(huán)陣列探測(cè)器接收光聲信號(hào)，可通過(guò)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行相控聚焦，從而使聲聚焦點(diǎn)與光聚焦點(diǎn)重合，實(shí)現(xiàn)共聚焦光聲顯微。
【附圖說(shuō)明】
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[0013]為了易于說(shuō)明，本實(shí)用新型由下述的具體實(shí)施及附圖作以詳細(xì)描述。
[0014]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型中多環(huán)陣列超聲探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]1-LED激勵(lì)源;2-時(shí)鐘電路;3-數(shù)據(jù)采集組件;4-信號(hào)預(yù)處理電路;5-計(jì)算機(jī);6-多環(huán)陣列超聲探測(cè)器;7-金屬外殼;8-電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路;9-二維電動(dòng)平移臺(tái)；10-全反射鏡；11-準(zhǔn)直鏡;12-聚焦鏡;13-水槽。
【具體實(shí)施方式】
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[0017]如圖1，圖2所示，本【具體實(shí)施方式】采用以下技術(shù)方案:它包含LED激勵(lì)源1、時(shí)鐘電路2、數(shù)據(jù)采集組件3、信號(hào)預(yù)處理電路4、計(jì)算機(jī)5、多環(huán)陣列超聲探測(cè)器6、金屬外殼7、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路8、二維電動(dòng)平移臺(tái)9、全反射鏡1、準(zhǔn)直鏡11、聚焦鏡12、水槽13，LED激勵(lì)源I包括LED電源調(diào)制模塊和LED發(fā)光模塊，LED激勵(lì)源I與時(shí)鐘電路2通過(guò)導(dǎo)線連接，時(shí)鐘電路2與數(shù)據(jù)采集組件3連接，數(shù)據(jù)采集組件3分別與信號(hào)預(yù)處理電路4和計(jì)算機(jī)5連接，信號(hào)預(yù)處理電路4通過(guò)導(dǎo)線與多環(huán)陣列超聲探測(cè)器6連接，多環(huán)陣列超聲探測(cè)器6設(shè)置在金屬外殼7內(nèi)，計(jì)算機(jī)5與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路8連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路8與二維電動(dòng)平移臺(tái)9連接，二維電動(dòng)平移臺(tái)9與金屬外殼7通過(guò)機(jī)械連接，金屬外殼7內(nèi)還設(shè)置有全反射鏡10、準(zhǔn)直鏡11和聚焦鏡12，金屬外殼7的下方設(shè)置有水槽13。
[0018]其中，所述的LED激勵(lì)源I的發(fā)光光譜為可見(jiàn)光和近紅外光，可見(jiàn)光光譜范圍為400nm—760nm，近紅外光光譜范圍為760nm — 1600nm，發(fā)出的連續(xù)光經(jīng)斬波器或脈沖調(diào)制電源后變成脈沖光源，經(jīng)準(zhǔn)直鏡11準(zhǔn)直后再由高數(shù)值孔徑的聚焦鏡12聚焦成直徑在幾十微米到幾十納米的焦點(diǎn)，通過(guò)水槽13中的透光透聲彈性薄膜照射在樣品上并激發(fā)光聲信號(hào);所述的LED激勵(lì)源I為單個(gè)LED激勵(lì)源、多個(gè)LED激勵(lì)源的組合，為了實(shí)現(xiàn)光聲功能成像，可以采用兩個(gè)波長(zhǎng)或多個(gè)波長(zhǎng)的組合;所述的數(shù)據(jù)采集組件3為多通道并行采集卡，其通道數(shù)不少于多環(huán)陣列超聲探測(cè)器的陣元數(shù);所述的多環(huán)陣列超聲探測(cè)器6的材料為壓電陶瓷或復(fù)合材料，多環(huán)陣列超聲探測(cè)器6的中心頻率為1MHz — 50MHz，多環(huán)陣列超聲探測(cè)器6的陣元數(shù)為4、6或8，多環(huán)陣列超聲探測(cè)器6的每個(gè)陣元同時(shí)采集數(shù)據(jù)，儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)后，可通過(guò)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)相控聚焦，從而實(shí)現(xiàn)聲聚焦點(diǎn)和光聚焦點(diǎn)的重合，實(shí)現(xiàn)共同聚焦探測(cè)光聲信號(hào);所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路8驅(qū)動(dòng)二維電動(dòng)平移臺(tái)9通過(guò)帶動(dòng)金屬外殼7使聚焦激光在樣品上做激光做二維掃描，激發(fā)的光聲信號(hào)透過(guò)水槽13底部的透光透聲彈性薄膜后經(jīng)過(guò)水槽13中水被多環(huán)陣列超聲探測(cè)器6接收，然后通過(guò)信號(hào)預(yù)處理電路4進(jìn)行放大后，通過(guò)數(shù)據(jù)采集組件3進(jìn)行數(shù)據(jù)采集后被輸入計(jì)算機(jī)5儲(chǔ)存，最后通過(guò)圖像重建算法重建獲得相應(yīng)的二維或三維光聲顯微圖像;所述的水槽13的底部設(shè)置有圓形洞口，圓形洞口上設(shè)置有透光透聲彈性薄膜，且通過(guò)透光透聲彈性薄膜進(jìn)行密封，透光透聲彈性薄膜與樣品之間采用超聲耦合劑耦合超聲，該超聲耦合劑為非液體狀超聲耦合劑，涂布在樣品上，水槽13內(nèi)盛滿水或礦物油用作超聲耦合劑耦合超聲。
[0019 ]本【具體實(shí)施方式】的成像方法:a、LED激勵(lì)源I發(fā)出的脈沖激光通過(guò)全反射鏡1射向準(zhǔn)直鏡11，激光經(jīng)準(zhǔn)直后通過(guò)聚焦鏡12進(jìn)行聚焦，聚焦后的光束通過(guò)多環(huán)陣列超聲探測(cè)器6的中心后照射在樣品上并產(chǎn)生光聲信號(hào);b、多環(huán)陣列超聲探測(cè)器6的每個(gè)陣元接收到該位置的光聲信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)預(yù)處理電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行前置放大后由數(shù)據(jù)采集組件對(duì)信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)5; C、計(jì)算機(jī)5通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路8驅(qū)動(dòng)二維電動(dòng)平移臺(tái)9，從而帶動(dòng)金屬外殼7使聚焦光點(diǎn)在樣品上做光掃描，同時(shí)重復(fù)步驟b接收每次接收到的光聲信號(hào);d、利用Matlab數(shù)據(jù)處理軟件編寫(xiě)圖像重建程序，得到二維或三維光聲顯微圖像。
[0020]本【具體實(shí)施方式】通過(guò)采用LED激勵(lì)源作為光聲激勵(lì)源，具有發(fā)光效率高、耗電少、使用壽命長(zhǎng)、體積小、價(jià)格便宜、安全穩(wěn)定和維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，通過(guò)采用多環(huán)陣列探測(cè)器接收光聲信號(hào)，可通過(guò)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行相控聚焦，從而使聲聚焦點(diǎn)與光聚焦點(diǎn)重合，實(shí)現(xiàn)共聚焦光聲顯微。
[0021]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于LED的光聲顯微裝置，其特征在于:它包含LED激勵(lì)源(I)、時(shí)鐘電路(2)、數(shù)據(jù)采集組件(3)、信號(hào)預(yù)處理電路(4)、計(jì)算機(jī)(5)、多環(huán)陣列超聲探測(cè)器(6)、金屬外殼(7)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(8)、二維電動(dòng)平移臺(tái)(9)、全反射鏡(10)、準(zhǔn)直鏡(11)、聚焦鏡(12)、水槽(13)，LED激勵(lì)源(I)包括LED電源調(diào)制模塊和LED發(fā)光模塊，LED激勵(lì)源(I)與時(shí)鐘電路(2)通過(guò)導(dǎo)線連接，時(shí)鐘電路(2)與數(shù)據(jù)采集組件(3)連接，數(shù)據(jù)采集組件(3)分別與信號(hào)預(yù)處理電路(4)和計(jì)算機(jī)(5)連接，信號(hào)預(yù)處理電路(4)通過(guò)導(dǎo)線與多環(huán)陣列超聲探測(cè)器(6)連接，多環(huán)陣列超聲探測(cè)器(6)設(shè)置在金屬外殼(7)內(nèi)，計(jì)算機(jī)(5)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(8)連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(8)與二維電動(dòng)平移臺(tái)(9)連接，二維電動(dòng)平移臺(tái)(9)與金屬外殼(7)通過(guò)機(jī)械連接，金屬外殼(7)內(nèi)還設(shè)置有全反射鏡(10)、準(zhǔn)直鏡(II)和聚焦鏡(12)，金屬外殼(7)的下方設(shè)置有水槽(13)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LED的光聲顯微裝置，其特征在于:所述的LED激勵(lì)源(I)的發(fā)光光譜為可見(jiàn)光和近紅外光，可見(jiàn)光光譜范圍為400nm—760nm，近紅外光光譜范圍為760nm—1600nmo3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LED的光聲顯微裝置，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)采集組件(3)為多通道并行采集卡，其通道數(shù)不少于多環(huán)陣列超聲探測(cè)器的陣元數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LED的光聲顯微裝置，其特征在于:所述的水槽(13)的底部設(shè)置有圓形洞口，圓形洞口上設(shè)置有透光透聲彈性薄膜。
【文檔編號(hào)】G01N21/17GK205538646SQ201620096812
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日
【發(fā)明人】楊迪武
【申請(qǐng)人】湖南工業(yè)大學(xué)