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专利号: 2014102264061
申请人: 江西科技师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 医学或兽医学;卫生学
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种光声超声双模态内窥镜成像系统,包括激发与传感单元及控制与处理单元;所述激发与传感单元内部设有电缆线,所述激发与传感单元通过该电缆线与控制与处理单元连接;其特征在于:所述激发与传感单元还包括由CMUT 环形阵列传感器、芯片、开关电路、固定层、外壳、透光保护膜、透镜、光纤头组成的内窥镜头;所述CMUT环形阵列传感器设置在芯片的下方,并与芯片相连接;所述芯片设置在外壳内部底端,并黏合在固定层的下方;

所述固定层设有在外壳的顶部及中部位置;所述固定层的顶部设有光纤头;所述光纤头的下方设有透镜;

所述CMUT环形阵列传感器内设有中空内环,所述中空内环内设有透光保护膜;所述透光保护膜的中心设有中轴线;所述中轴线依次贯穿于光线头、透镜;

所述光纤头、透镜、CMUT环形阵列及透光保护膜构成同轴共焦结构,并一体化封装与外壳内部;

所述CMUT环形阵列传感器通过中轴线分时段向被测物体内发射超声信号,并接收超声回波信号及光声信号;

所述控制与处理单元包括光源、控制与处理器、接口模块、脉冲电压发生器、显示屏、晶振电路及电源电路;所述控制与处理器分别与光源、接口模块、脉冲电压发生器、显示屏电连接,用于为各个模块提供控制信号,并接收接口模块的反馈信号;所述接口模块还分别与光源、脉冲电压发生器连接,用于接收光源的光信号与脉冲电压发生器的脉冲信号,并输送至控制与处理器;所述晶振电路用于为控制与处理单元提供信号源;所述电源电路用于为控制与处理单元提供电源。

2.根据权利要求1所述的光声超声双模态内窥镜成像系统,其特征在于:所述芯片内设有开关电路;所述开关电路与CMUT环形阵列传感器的电极电连接。

3.根据权利要求1所述的光声超声双模态内窥镜成像系统,其特征在于:所述电缆线包括信号线和光纤;所述光纤设置在光纤头的上部;所述信号线与开关电路电连接,通过开关电路依次控制不同的CMUT阵元接收信号。

4.根据权利要求1所述的光声超声双模态内窥镜成像系统,其特征在于:所述CMUT环形阵列传感器包括基底及CMUT阵元;所述CMUT阵元设置在基底上,并沿圆周成环形阵列状。

5.根据权利要求4所述的光声超声双模态内窥镜成像系统,其特征在于:所述CMUT阵元包括震动膜、电极及导线;所述震动膜通过导线与电极连接,一个电极连接多个震动膜,实现多个震动膜信号的叠加,起到提高信号接收的灵敏度作用。

6.根据权利要求5所述的光声超声双模态内窥镜成像系统,其特征在于:所述震动膜为矩阵排列结构,其数量为i*j个;其中,i = 1,2,……n,j = 1,2,……n。

7.根据权利要求5所述的光声超声双模态内窥镜成像系统,其特征在于:所述震动膜的材质为氮化硅,其厚度为0.4μm,直径为26μm。

8.根据权利要求1所述的光声超声双模态内窥镜成像系统,其特征在于:所述CMUT环形阵列传感器为中空的平面阵列;所述述CMUT环形阵列传感器的基底内设有k个CMUT阵元;所述CMUT阵元均匀设置在弧度为K的圆弧上,其中,0 < K ≤ 2π,k = 2,3,……n。

9.根据权利要求1所述的光声超声双模态内窥镜成像系统,其特征在于:所述CMUT环形阵列传感器的直径为1mm,中心频率为14MHZ,带宽为175%,机电耦合系数为0.85。

10.利用权利要求1所述的光声超声双模态内窥镜成像系统的成像方法,其特征在于:

具体步骤如下:

第一步,将内窥镜头插入待检测物体内;

第二步,将光源在紫外至红外范围内产生的一个或多个波长的脉冲或调制激光,通过接口模块导入光纤内,经过透镜产生聚焦或平行的光束,该光束穿过透光保护膜和CMUT环形阵列传感器的中空内环,射向被检测物体内的吸收体,激发产生光声信号;

第三步,CMUT环形阵列传感器的中空内环接收光声信号后,利用CMUT环形阵列传感器上方的芯片进行信号采集,并将采集到信号输送给中轴线;通过开关电路依次选择不同的CMUT阵元接收光声信号,使信号在中轴线上动态聚集; CMUT环形阵列传感器通过开关电路分时段向被测物体内发射超声信号,并接收超声回波信号;

第四步,所述接口模块将光声信号及超声信号输送给控制与处理器,经过控制与处理器处理后产生图像信号,并将该信号输送给显示器;显示器在控制与处理器的控制下将图像显示出来。