一种激光直写3D打印的医疗内窥成像探头

本技术涉及生物医学工程的，尤其涉及一种激光直写3d打印的医疗内窥成像探头。

背景技术：

1、光学相干层析成像(optical coherence tomography,oct)技术是一种新型的成像技术，能够对被测样品实时、快速地进行无接触、无损伤的层析成像，在现代的工业制造、和医学诊断等特殊场景中已有广泛的应用。

2、oct技术的基本原理是是一个双臂式干涉仪，由于使用低相干光源，在参考镜位于某一特定位置时，干涉系统仅获取样品臂中的样品对应深度的信息，通过调整样品臂的光程差，即可获取样品不同深度的信息，配合多个方向的扫描，或增加光源的带宽，即可对样品进行三维的层析成像。

3、在各类oct技术中，内窥光学相干层析成像(endoscopic optical coherencetomography,eoct)是一种应用在内窥场景的oct技术，其无接触、无损伤、快速成像等特点，使其在消化道、生殖道、呼吸道、心血管、泌尿系统等具有管状结构的生物组织器官的内窥成像上得到了广泛应用，并取得了较大的研究进展。

4、在eoct的实际应用中，通常需要导管进行引导，以便进入管腔组织成像，所以，其成像结构受到导管内部空间的严重限制，常常需要若干十分微小的光学元件参与设计和加工以保证聚焦光斑的质量。另外，从eoct的探头出射的扫描光斑，容易受到导管壁的影响而在一个方向上拉伸，形成椭圆形的光斑，常用的光学元件难以解决这个问题，成像质量将因此受到限制。

5、常见的改善方法包括：使用微型的柱面透镜；以及在反射面上设计加工衍射光学元件以补偿导管带来的影响。这些方法为了提高eoct在实际成像中的聚焦光斑的质量，通常需要引入复杂的聚焦结构，这将导致光学结构变得复杂、加工步骤繁琐、成本提高、难以进行批量生产。

技术实现思路

1、为克服现有技术的缺陷，本实用新型要解决的技术问题是提供了一种激光直写3d打印的医疗内窥成像探头，其减少了光学元件的使用，简化了探头结构，提高了探头的成像质量，加工工艺相对简单，成本较低，与传统的微探头相比更易于设计批量生产方案。

2、本实用新型的技术方案是：这种激光直写3d打印的医疗内窥成像探头，其包括无芯光纤(1)和成像模块；无芯光纤是一段直接熔接在单模光纤(2)上的固定长度的光纤，用于单模光纤中的光线在到达成像模块之前进行扩束；成像模块包括插槽(3)、弧形反射面(5)、出射面(6)，通过插槽将成像模块固定在无芯光纤上，弧形反射面的面型为双锥面且倾斜角设置为50°，将光线聚焦在给定的工作距离上，再从出射面出射。

3、光通过单模光纤被引入探头结构中，从单模光纤中出射的光线通过无芯光纤段扩束后到达光纤探头界面，无芯光纤的固定长度保证光线在到达光纤探头界面时的光斑几乎覆盖了光纤探头界面的整个平面，以最大化利用无芯光纤有限的孔径；通过光纤探头界面的光线，再经过一段时间的扩束后到达弧形反射面，弧形反射面为双锥面面型的反射面，反射面的倾斜角设置为50°，该角度可以确保到达弧形反射面的光线都能实现全反射，并且由于光线以一定的角度倾斜出射探头，故可以避免之后的结构产生镜面反射，保证成像效果；成像模块通过使用弧形反射面，将聚焦结构和反射结构融合，减少了光学元件的使用，简化了探头结构；反射面采用双锥面面型，使两个正交方向上的曲率半径能独立进行设计，以在设计时补偿特定规格的导管和保护套对聚焦造成的影响，提高了探头的成像质量；本实用新型采用光纤熔接和激光直写3d打印进行加工制造，成像探头的各个部分可以独立制造，完成制造后再进行组装，加工工艺相对简单，成本较低，与传统的微探头相比，更易于设计批量生产方案。

技术特征：

1.一种激光直写3d打印的医疗内窥成像探头，其特征在于：其包括无芯光纤(1)和成像模块；无芯光纤是一段直接熔接在单模光纤(2)上的固定长度的光纤，用于单模光纤中的光线在到达成像模块之前进行扩束；成像模块包括插槽(3)、弧形反射面(5)、出射面(6)，通过插槽将成像模块固定在无芯光纤上，弧形反射面的面型为双锥面且倾斜角设置为50°，将光线聚焦在给定的工作距离上，再从出射面出射。

2.根据权利要求1所述的激光直写3d打印的医疗内窥成像探头，其特征在于：当所述单模光纤的直径为125μm时，无芯光纤的直径为250μm，成像模块的直径为400μm。

3.根据权利要求2所述的激光直写3d打印的医疗内窥成像探头，其特征在于：所述出射面为平面。

4.根据权利要求3所述的激光直写3d打印的医疗内窥成像探头，其特征在于：所述插槽的入口端为倾斜环形面(7)，向插槽内侧倾斜。

5.根据权利要求4所述的激光直写3d打印的医疗内窥成像探头，其特征在于：在所述插槽与成像模块连接处设置排气孔(8)，使光纤探头界面(4)贴合。

6.根据权利要求5所述的激光直写3d打印的医疗内窥成像探头，其特征在于：该探头还包括环形支撑(9)，进行激光直写3d打印加工时，在插槽的入口处设置环形支撑。

7.根据权利要求6所述的激光直写3d打印的医疗内窥成像探头，其特征在于：所述环形支撑的底部还设置有4个排液口(10)，在两个正交方向上各一对，在加工过程中排出插槽中未成型的光刻胶。

8.根据权利要求7所述的激光直写3d打印的医疗内窥成像探头，其特征在于：所述插槽的底面到所述弧形反射面之间，设有扩束段，将直径250μm的无芯光纤中出射的光线进一步扩束。

技术总结
一种激光直写3D打印的医疗内窥成像探头，其减少了光学元件的使用，简化了探头结构，提高了探头的成像质量，加工工艺相对简单，成本较低，与传统的微探头相比更易于设计批量生产方案。其包括无芯光纤(1)和成像模块；无芯光纤是一段直接熔接在单模光纤(2)上的固定长度的光纤，用于单模光纤中的光线在到达成像模块之前进行扩束；成像模块包括插槽(3)、弧形反射面(5)、出射面(6)，通过插槽将成像模块固定在无芯光纤上，弧形反射面的面型为双锥面且倾斜角设置为50°，将光线聚焦在给定的工作距离上，再从出射面出射。

技术研发人员：黄勇,张端宏,郝群
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：20230717
技术公布日：2024/5/16