共聚焦内窥镜成像装置的制作方法

1.本发明涉及共聚焦成像领域，特别涉及一种共聚焦内窥镜成像装置。


背景技术：

2.消化道肿瘤具有高发病和高致死率的特点，但早期的消化道肿瘤治愈后存活率可达50％以上。
3.共聚焦成像装置精密针孔滤掉杂散光，只有样品焦平面上的点参与成像，具有分辨率高，图像清晰的特点，可以用来观测皮肤病发生、发展、疗效及其皮损情况，但无法实现内部组织的观察。例如，中国专利cn202022435855.0公开了一种反射式共聚焦成像装置，其采用共聚焦成像原理，可以用于皮肤病的观测。但无法用于内部组织，例如消化道的检测。
4.目前临床上通常采用内窥镜进行消化道肿瘤等内部组织的检测，但内窥镜成像深度普遍较小，对深层组织的成像效果较差。
5.所以，利用共聚焦成像具有高分辨率、能实现深层组织的成像效果的特点，将共聚焦应用于内窥成像对于人体内部组织，如消化道病变的检测，将具有重要意义，但现在缺少可靠的方案。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种共聚焦内窥镜成像装置。
7.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种共聚焦内窥镜成像装置，包括：
8.内窥物镜、内窥光纤束、耦合物镜、第一透镜、第二透镜、高速扫描振镜、激光器、二向色镜、第三透镜、针孔、光电倍增管以及计算机
9.所述激光器发出的激光经所述二向色镜反射至所述高速扫描振镜，然后依次通过所述第二透镜、第一透镜、耦合物镜后与所述内窥光纤束的第一端耦合，再经内窥光纤束第二端的内窥物镜照射到组织上；组织的反射光原路返回至所述二向色镜，反射光透射所述二向色镜后再依次通过所述第三透镜、针孔后到达所述光电倍增管，所述光电倍增管将采集的反射光信号传输至所述计算机中进行成像。
10.优选的是，还包括光学平台以及设置在所述光学平台上的光纤束调整架，所述内窥光纤束的第一端设置在所述光纤束调整架上。
11.优选的是，所述光纤束调整架包括连接在所述光学平台上的升降调节支架、设置在所述升降调节支架上的角度调节支架、设置在所述角度调节支架上的安装板以及设置在所述安装板上的用于固定所述内窥光纤束的第一端的光纤夹具。
12.优选的是，所述升降调节支架包括底座、连接在所述底座上的外套筒、可伸缩插设在所述外套筒中的内套筒以及设置在所述外套筒上的第一锁紧螺丝。
13.优选的是，所述角度调节支架包括连接在所述内套筒上的l型固定座、可活动连接
在所述l型固定座上的l型活动座、设置在所述l型固定座和l型活动座之间的第一顶球、连接在所述l型固定座和l型活动座之间的两个拉簧组件以及设置在所述l型固定座的两端的用于对所述l型活动座进行顶压的两个调节顶丝，所述安装板连接在所述l型活动座上。
14.优选的是，所述l型固定座上开设有第一弹簧安装孔以及与所述第一弹簧安装孔连通的固定卡槽；
15.所述l型活动座上开设有第二弹簧安装孔；
16.所述拉簧组件包括连接在所述第二弹簧安装孔内的弹簧连接柱、第一端与所述弹簧连接柱连接的拉簧以及连接在所述拉簧的第二端的卡柱，所述拉簧的第二端设置在所述第一弹簧安装孔内，所述卡柱设置在所述固定卡槽内。
17.优选的是，所述调节顶丝与所述l型固定座螺纹连接，所述调节顶丝的内端连接有用于顶压所述l型活动座的第二顶球，所述调节顶丝的外端连接有调节帽。
18.优选的是，所述l型固定座和l型活动座上分别开设有第一锥形孔和第二锥形孔，第一锥形孔和第二锥形孔正对，所述第一顶球配合设置在所述第一锥形孔和第二锥形孔之间形成的空间内。
19.优选的是，所述安装板上开设有安装孔，所述光纤夹具包括设置在所述安装孔内的底板、连接在所述底板上的u型夹以及连接在所述u型夹上的第二锁紧螺丝；
20.所述u型夹包括与所述底板固接的第一夹块以及与所述第一夹块连接的第二夹块，所述第一夹块的第一端与所述第二夹块的第一端连接，所述第一夹块和第二夹块之间留有间隙，所述第二夹和所述底板之间留有间隙，所述底板上开设有透光小孔。
21.优选的是，所述第一夹块和第二夹块的内侧均开设有弧形槽，两个弧形槽正对形成用于设置所述内窥光纤束的第一端的安装槽；
22.所述第二锁紧螺丝连接在所述第一夹块的第二端和第二夹块的第二端之间。
23.本发明的有益效果是：
24.本发明将共聚焦与内窥成像相结合，通过设置内窥光纤束和内窥物镜，可以伸入到人体消化道内部进行检测，能够充分利用共聚焦成像的高分辨率、能实现深层组织的成像效果的优点，从而可在细胞层面实现消化道的病变检测，克服了目前用于临床的内窥镜成像深度普遍较小、对深层组织的成像效果较差的缺点；
25.本发明进一步提供的光纤束调整架能够方便对内窥光纤束的第一端的位置进行调节，以使内窥光纤束与耦合物镜正对，实现光束耦合。
附图说明
26.图1为本发明的实施例1中的共聚焦内窥镜成像装置的光路图；
27.图2为本发明的实施例1中的共聚焦内窥镜成像装置的结构示意图；
28.图3为本发明的实施例1中的共聚焦内窥镜成像装置卸去光学平台和计算机后的结构示意图；
29.图4为本发明的实施例2中的光纤束调整架与内窥光纤束配合的结构示意图；
30.图5为本发明的实施例2中的光纤束调整架与耦合物镜配合的结构示意图；
31.图6为本发明的实施例2中的光纤束调整架的结构示意图；
32.图7为本发明的实施例2中的光纤束调整架卸去升降调节支架后的结构示意图；
33.图8为本发明的实施例2中的l型固定座的结构示意图；
34.图9为本发明的实施例2中的l型固定座与l型活动座配合的剖视示意图；
35.图10为本发明的实施例2中的l型固定座与l型活动座配合的结构示意图；
36.图11为本发明的实施例2中的安装板与光纤夹具配合的结构示意图；
37.图12为本发明的实施例2中的安装板与光纤夹具配合的另一个视角的结构示意图。
38.附图标记说明：
39.1—内窥物镜；2—内窥光纤束；3—耦合物镜；4—第一透镜；5—第二透镜；6—高速扫描振镜；7—激光器；8—二向色镜；9—第三透镜；10—针孔；11—光电倍增管；12—计算机；13—光学平台；
40.20—光纤束调整架；21—升降调节支架；22—角度调节支架；23—安装板；24—光纤夹具；
41.211—底座；212—外套筒；213—内套筒；214—第一锁紧螺丝；
42.221—l型固定座；222—l型活动座；223—第一顶球；224—拉簧组件；225—调节顶丝；2211—第一弹簧安装孔；2212—固定卡槽；2213—第一锥形孔；2221—第二弹簧安装孔；2222—第二锥形孔；2241—弹簧连接柱；2242—拉簧；2243—卡柱；2251—第二顶球；2252—调节帽；
43.231—安装孔；
44.241—底板；242—u型夹；243—第二锁紧螺丝；244—透光小孔；2421—第一夹块；2422—第二夹块。
具体实施方式
45.下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
46.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
47.实施例1
48.参照图1
‑
图3，本实施例的一种共聚焦内窥镜成像装置，包括：
49.内窥物镜31、内窥光纤束2、耦合物镜3、第一透镜4、第二透镜5、高速扫描振镜6、激光器7、二向色镜8、第三透镜9、针孔10、光电倍增管11以及计算机12
50.激光器7发出的激光经二向色镜8反射至高速扫描振镜6，然后依次通过第二透镜5、第一透镜4、耦合物镜3后与内窥光纤束2的第一端耦合，再经内窥光纤束2第二端的内窥物镜31照射到组织上；组织的反射光原路返回至二向色镜8，反射光透射二向色镜8后再依次通过第三透镜9、针孔10后到达光电倍增管11，光电倍增管11将采集的反射光信号传输至计算机12中进行成像。
51.本发明中通过设置内窥光纤束2和内窥物镜31，可以伸入到人体内部进行检测(如消化道内)，并利用共聚焦成像的高分辨率特点，可在细胞层面实现内部组织(如消化道)的病变检测，能够克服目前用于临床的内窥镜成像深度普遍较小、对深层组织的成像效果较差的缺点。
52.其中，耦合物镜3用于收集激光，耦合至内窥光纤束，以及将内窥光纤束返回的样品光再传输至第一透镜4。
53.其中，内窥物镜31为微型耦合物镜3，例如，在一种实施例中，内窥光纤束外径是1mm，内窥物镜31的外径是2.3mm。
54.在优选的实施例中，激光器7为近红外波长激光器7，近红外光源对深层组织成像效果好，再结合光纤束和微型耦合物镜3作为探测前端，具有体积小、分辨率高的特点。
55.实施例2
56.作为实施例1的基础上的进一步改进，参照图4
‑
图12，本实施例中，该共聚焦内窥镜成像装置还包括光学平台13以及设置在光学平台13上的光纤束调整架20，内窥光纤束2的第一端设置在光纤束调整架20上。光纤束调整架20用于对内窥光纤束2的第一端的位置进行调节，以保证内窥光纤束2与耦合物镜3正对，以实现高效的光束耦合。
57.其中，光纤束调整架20包括连接在光学平台13上的升降调节支架21、设置在升降调节支架21上的角度调节支架22、设置在角度调节支架22上的安装板23以及设置在安装板23上的用于固定内窥光纤束2的第一端的光纤夹具24。
58.在一种实施例中，升降调节支架21包括底座211、连接在底座211上的外套筒212、可伸缩插设在外套筒212中的内套筒213以及设置在外套筒212上的第一锁紧螺丝214。内套筒213可在外套筒212内上下滑动，第一锁紧螺丝214与外套筒212螺纹连接，且可穿过外套筒212的内壁伸入到内部顶压到内套筒213的外壁上，从而可锁紧内套筒213。
59.在一种实施例中，角度调节支架22包括连接在内套筒213上的l型固定座221、可活动连接在l型固定座221上的l型活动座222、设置在l型固定座221和l型活动座222之间的第一顶球223、连接在l型固定座221和l型活动座222之间的两个拉簧2242组件224以及设置在l型固定座221的两端的用于对l型活动座222进行顶压的两个调节顶丝225，安装板23通过螺丝连接在l型活动座222上。
60.其中，l型固定座221上开设有第一弹簧安装孔2312211以及与第一弹簧安装孔2312211连通的固定卡槽2212；
61.l型活动座222上开设有第二弹簧安装孔2312221；
62.拉簧2242组件224包括连接在第二弹簧安装孔2312221内的弹簧连接柱2241、第一端与弹簧连接柱2241连接的拉簧2242以及连接在拉簧2242的第二端的卡柱2243，拉簧2242的第二端设置在第一弹簧安装孔2312211内，卡柱2243设置在固定卡槽2212内。
63.其中，调节顶丝225与l型固定座221螺纹连接，调节顶丝225的内端连接有用于顶压l型活动座222的第二顶球2251，调节顶丝225的外端连接有调节帽2252，方便旋转调节顶丝225。
64.其中，l型固定座221和l型活动座222上分别开设有第一锥形孔2213和第二锥形孔2222，第一锥形孔2213和第二锥形孔2222正对，第一顶球223配合设置在第一锥形孔2213和第二锥形孔2222之间形成的空间内。
65.l型固定座221和l型活动座222均通过锥形孔与第一顶球223接触，第一顶球223作为l型活动座222绕l型固定座221转动的支点，锥形孔与第一顶球223的配合能便于l型活动座222绕第一顶球223顺畅转动而又不会脱离。
66.两个拉簧2242组件224对l型活动座222施加朝向l型固定座221的拉力，使l型活动
座222紧贴l型固定座221的接触点(第一顶球223和两个第二顶球2251)，通过旋转调节顶丝225，使调节顶丝225内端的第二顶球2251对l型活动座222施加背向l型固定座221的推力，从而使得l型活动座222相对l型固定座221进行旋转，通过使两个调节顶丝225顶入不同的深度即可实现l型活动座222旋转角度的调节，从而实现l型活动座222上的安装板23的角度调节，最终实现内窥光纤束2的第一端的角度调节；配合光纤束调整架20对内窥光纤束2的第一端的竖直位置的调节，从而能方便内窥光纤束2的第一端与耦合物镜3的对准。
67.在一种实施例中，安装板23上开设有安装孔231，光纤夹具24包括设置在安装孔231内的底板241、连接在底板241上的u型夹242以及连接在u型夹242上的第二锁紧螺丝243；u型夹242包括与底板241固接的第一夹块2421以及与第一夹块2421连接的第二夹块2422，第一夹块2421的第一端与第二夹块2422的第一端连接，第一夹块2421和第二夹块2422之间留有间隙，第二夹和底板241之间留有间隙，底板241上开设有透光小孔244。
68.第一夹块2421和第二夹块2422的内侧均开设有弧形槽，两个弧形槽正对形成用于设置内窥光纤束2的第一端的安装槽；第二锁紧螺丝243螺纹连接在第一夹块2421的第二端和第二夹块2422的第二端之间。
69.第一夹块2421和第二夹块2422的第一端相互连接，第一夹块2421和第二夹块2422的第二端不连接，且第二夹块2422与安装板23也不连接，第一夹块2421和第二夹块2422之间的连接位置具有一定的弹性，使得安装槽的大小能够调节；使用时，先旋松第二锁紧螺丝243，将第一夹块2421和第二夹块2422稍掰开，然后将内窥光纤束2的第一端插入安装槽内，再旋紧第二锁紧螺丝243，即可使内窥光纤束2的第一端牢固的安装在光纤夹具24上。
70.在一种可选的实施例中，耦合物镜3、第一透镜4、第二透镜5、二向色镜8、激光器7、针孔10均通过常规的调整架(本实施例中选择常规现有产品即可，不做详细描述)安装在光学平台13上，利用调整架对各个光学元件进行位置和/或角度调节，以满足光路需求。
71.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。