一种光声、光学、超声三模态成像探头的制作方法

本技术涉及多模态显微镜技术及装置领域，具体涉及一种光声、光学、超声三模态成像探头。

背景技术：

1、纯光学成像具有高分辨率与高对比度的优点，超声成像有较深的穿透深度，能够反映组织的声阻抗参数。光声成像是近年来发展起来的一种非入侵式和非电离式的新型无损生物医学成像方法，利用短脉冲光照射生物组织，生物组织吸收光能后产生光致光声效应，瞬间激发出光声信号，带有组织光学吸收信息的光声信号被接收后通过一定的成像算法可反演出生于组织内部的光学吸收结构图。该技术结合了光学成像高对比度和超声成像高穿透深度的优势，可实现夸层次多尺度高分辨率的图像获取。

2、各种影像技术各有优点，但目前为止尚无一种影像技术能够全面的反映生物体的生理病理特征，单一成像模式在分辨率、灵敏度、特异性和安全性等方面都存在或多或少的局限，多模成像是解决这一问题的有效途径之一，也是当前影像学发展的重要趋势。目前很多科研机构将光声成像和光学成像、超声成像相结合，搭建出光声、光学、超声多模态显微镜，能够更全面地获取生物组织的不同物理参数，从而反映生理及病理信息。

3、成像探头是光声、光学、超声多模态显微镜的重要部件之一，在光声成像时成像探头只对光声信号进行接收，超声成像时成像探头产生与接收超声波信号，在光学成像时高质量光源的辅助是获取高分辨率与高对比度光学图像的关键，成像探头的性能和结构直接影响着多模成像的成像质量和操作简易性。目前关于光声、光学、超声多模态显微镜的成像探头存在结构复杂，体积过大，调节难度大，不能快速准确地同时或独立地进行光声、光学、超声三模成像的缺点。在进行不同模态成像实验时需切换不同的探头，且在切换探头后无法完全对准同一区域进行成像，使各模态间采集的成像数据存在误差，不利于后续三种成像模式实验图像的实验对比和三模态的图像融合。

技术实现思路

1、为实现以上目的，本实用新型采用以下技术方案：

2、一种光声、光学、超声三模态成像探头，其特征在于，包括p(vdf-trfe)膜、导电银丝、背衬、玻璃柱、光屏蔽环、屏蔽外壳、环形光源，环形透明防水罩。

3、所述p(vdf-trfe)膜粘贴于所述背衬的前端球面，所述p(vdf-trfe)膜作为压电材料的作用是将超声波转换为电信号，其由偏氟乙烯三氟乙烯共聚物印压而成，呈球面环形结构，使光、声可从中孔同轴射出，有利于光学和声学焦点对齐，有效提高信噪比和检测灵敏度；声阻抗为2.7 mrayl，可与生物组织匹配良好；低介电常数小于13 εr，便于电阻抗匹配；在光声成像时带宽大于100 %；

4、所述背衬同轴放置于所述屏蔽外壳的中空通孔中，并确保所述背衬的球面外圆边与所述屏蔽外壳前端平齐；所述背衬的作用是消除后向干扰，减小压电材料的震荡时间，实现窄脉冲，提高纵向分辨力；所述背衬由ab环氧树脂胶注模加工而成，呈中空圆柱结构，其前端具有与所述p(vdf-trfe)膜匹配的球面结构；所述背衬声阻抗为2.5 mrayl，具有较高的反射率和灵敏度；所述背衬材料声衰减属性值高；所述背衬采用注模技术加工而成，一体化程度高，内无气泡等杂质影响；

5、所述导电银丝粘贴于所述p(vdf-trfe)膜的正反两面，分别作为信号线与地线；所述导电银丝具有理化性质稳定、延展性好、导电率高的特点，能提高所述三模态成像探头的灵敏度和稳定性；

6、所述玻璃柱同轴放置于所述背衬中空通孔中，用以实现透光和防水；

7、所述环形光源放置于所述屏蔽外壳的环形灯槽中，所述环形光源由高亮白光贴片led灯呈环形均匀分布构成，作为光学成像中的环形亮场照明光源，光学成像时环形光源提供均匀高亮的白光直接照射样品显像；在人和小动物的皮肤组织及各类器官等漫散射物体的光学成像中，采用亮场照明更具优势；所述环形光源镶嵌于所述探头前端，使所述探头自带光源，无须另加光源，提高了所述探头的结构完整性和使用便捷性。

8、所述环形透明防水罩覆盖于环形光源上方，并紧密粘贴于所述屏蔽外壳的环形灯槽中，用以实现透光和防水；

9、所述光屏蔽环粘贴于所述背衬的背面，所述光屏蔽环为黑色，由ab环氧树脂胶注模加工而成，呈环状结构，形状与所述背衬的背面匹配，用于减少光学成像时光线在玻璃柱与相对透明的背衬内散射造成的光晕影响，提高光学成像对比度；

10、所述三模态成像探头各部分连接完毕后，所述三模态成像探头依靠所述屏蔽外壳后端的外螺纹连接到成像设备上，所述p(vdf-trfe)膜、背衬、玻璃柱、屏蔽外壳、光屏蔽环、环形光源均与成像设备中的激光同轴设置。

11、本实用新型具有如下的优点和有益效果：

12、本实用新型的一种光声、光学、超声三模态成像探头的优势在于具有无需切换不同探头，无需复杂调整，便可在光声、光学、超声三种成像模态下自由切换，快速准确地在实验样品的同一区域实现不同模态成像的功能。克服了进行不同模态成像实验需切换不同的探头，且在切换探头后无法完全对准同一区域进行成像而导致实验数据存有误差的缺点，提高了多模态成像的准确性和操作简易性，兼顾了光声、光学、超声成像高分辨率、高对比度、高成像深度的优点。

技术特征：

1.一种光声、光学、超声三模态成像探头，其特征在于，包括p(vdf-trfe)膜、导电银丝、背衬、玻璃柱、光屏蔽环、屏蔽外壳、环形光源，环形透明防水罩；所述p(vdf-trfe)膜粘贴于所述背衬的前端球面；所述导电银丝粘贴于所述p(vdf-trfe)膜的正反两面，分别作为信号线与地线；所述背衬的成分是ab环氧树脂胶，其内部无气泡，呈中空圆柱结构，其前端与所述p(vdf-trfe)膜贴合相连，同轴放置于所述屏蔽外壳的中空通孔中，并确保所述背衬的球面外圆边与所述屏蔽外壳前端平齐；所述玻璃柱同轴放置于所述背衬的中空通孔中，用以实现透光和防水；所述环形光源由呈环形均匀分布的高亮白光贴片led灯构成，放置于所述屏蔽外壳的环形灯槽中，作为光学成像的光源；所述环形透明防水罩覆盖于环形光源上方，并紧密粘贴于所述屏蔽外壳的环形灯槽中，用以实现透光和防水；所述光屏蔽环呈黑色环状，粘贴于所述背衬的背面；所述三模态成像探头各部分连接完毕后，所述三模态成像探头依靠所述屏蔽外壳后端的外螺纹连接到成像设备上，所述p(vdf-trfe)膜、背衬、玻璃柱、屏蔽外壳、光屏蔽环、环形光源均与成像设备中的激光同轴设置。

2.根据权利要求1所述光声、光学、超声三模态成像探头，其特征在于，所述p(vdf-trfe)膜作为压电材料用于将超声波转换为电信号，其由偏氟乙烯三氟乙烯共聚物印压而成，呈球面环形结构，使光、声可从中孔同轴射出。

技术总结
本技术公开了一种光声、光学、超声三模态成像探头，成像探头包括P(VDF‑TrFE)膜、导电银丝、背衬、玻璃柱、光屏蔽环、屏蔽外壳、环形光源、环形透明防水罩。本技术的优势在于具有无需切换不同探头，无需复杂调整，便可在光声、光学、超声三种成像模态下自由切换，快速准确地在实验样品的同一区域实现不同模态成像的功能。克服了进行不同模态成像实验需切换不同的探头，且在切换探头后无法完全对准同一区域进行成像而导致实验数据存有误差的缺点，提高了多模态成像的准确性和操作简易性，兼顾了光声、光学、超声成像高分辨率、高对比度、高成像深度的优点。

技术研发人员：罗星智,叶飞,张吴昱
受保护的技术使用者：广东光声科技有限公司
技术研发日：20220920
技术公布日：2024/1/15