一种检测浸液的光学探头的制作方法

1.本实用新型属于显微内窥镜领域，更具体地，涉及一种检测浸液的光学探头。


背景技术：

2.在显微内窥镜系统中，微型光学探头是其中的重要部件，也是整个系统的各个部件中唯一和人体内部环境直接接触的部件。
3.人体内部存在各种各样的环境，以消化道为例，胃部、结肠、十二指肠、胰胆管内存在各种分泌物如胃酸、胆汁等。这些环境的存在给微型光学探头提出了很高的耐酸碱、耐腐蚀性的要求。同时，由于微型光学探头不是一次性的，需要在不同的病人上使用，从而使得微型光学探头使用完一次以后必须浸泡消毒，以避免交叉感染。
4.微型光学探头本身结构复杂，元件众多，存在一些粘接的元件。这些粘接处的粘接强度会随着人体内液体的腐蚀和消毒液的侵蚀而降低，当粘接强度降低到一定值时，存在粘接失效，粘接物脱落等风险，可能造成严重的医疗事故。
5.为了避免上风险甚至医疗事故的发生，微型光学探头在研发阶段进行了腐蚀和消毒测试，模拟使用和消毒环境，以明确微型光学探头能安全使用的次数及时间，当使用次数小于安全次数并且使用总时长小于规定值时，探头的使用是绝对安全的。当使用次数达到安全次数或使用总时长大于规定值时，软件系统会在用户界面上弹出提示，甚至限制微型光学探头的使用。
6.因此，如何记录真实的微型光学探头的使用情况，检测其是否浸泡在液体中，并收集相应的数据，来规定出厂后的微型光学探头的安全使用次数及时间，是非常重要的。


技术实现要素：

7.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种检测浸液的光学探头，其目的在于解决如何真实检测并记录微型光学探头使用情况的技术问题。
8.为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种检测浸液的光学探头，包括光学探头和沿光路依次设置的光源、分光镜、耦合透镜、光纤传感器，所述分光镜包括两条分光光路，所述光纤传感器位于其中一条分光光路上，所述分光镜的另外一条分光光路上设置有光电探测器；
9.所述光纤传感器与所述光学探头固定，所述光纤传感器为多模光纤，所述多模光纤内部包括有纤芯，所述光纤传感器远离所述耦合透镜的一端镀有减透膜，所述减透膜的折射率高于所述纤芯的折射率。
10.上述技术方案中，利用了光纤镀膜和反射的原理，在光纤传感器的末端镀减透膜，使得一部分的光在末端透射、一部分的光可以沿原光路返回至分光镜处，然后被光电探测器收集；然后结合空气折射率与液体折射率不同的常识，来进而比较收集的光能量大小，光学探头处于浸液状态时，返回的光的能量会较在空气中显著减少，因此可以明显判断出光学探头是否处于浸液状态。本方案可以应用在现有的共聚焦显微内窥镜、双光子显微内窥
镜和多光子显微内窥镜等，对这些内窥镜系统中的光学探头进行浸液检测。
11.优选地，所述减透膜的厚度为0.01mm-1mm。
12.优选地，所述减透膜的折射率范围为1.6-2.5。
13.优选地，所述光纤传感器靠近所述耦合透镜的一端设置为光纤插头。
14.优选地，还包括外壳，所述光源、分光镜、耦合透镜、光电探测器固定在所述外壳内。
15.优选地，所述外壳和所述光纤传感器之间连接有光纤接头，所述外壳与所述光纤传感器之间通过所述光纤接头进行光传导，所述光纤接头靠近所述耦合透镜的一端接收所述耦合透镜聚焦的光线，靠近所述光纤传感器的一端与所述光纤插头适配。
16.优选地，所述光源提供波长红外光，波长范围为800nm-2000nm。
17.优选地，所述耦合透镜为单个球面透镜，或透镜组。
18.优选地，所述光学探头的周侧设置有管道，所述光学探头和所述光纤传感器被包覆在所述管道内。
19.优选地，所述管道为套管或热缩管。
附图说明
20.图1是本技术的结构示意图；
21.图2是光纤传感器的结构示意图；
22.图3是光学探头与光纤传感器的剖面示意图；
23.图4是现有的内窥镜系统示意图；
24.图5是本技术检测浸液的流程示意图。
25.图中，1、光源；2、分光镜；3、耦合透镜；4、光电探测器；5、光纤接头；6、光纤传感器；7、光学探头；8、纤芯；9、减透膜；10、管道；11、内窥镜主机；12、计算机系统。
具体实施方式
26.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
27.如图1所示，本实用新型提出一种检测浸液的光学探头，包括光学探头7和沿光路依次设置的光源1、分光镜2、耦合透镜3、光纤传感器6，所述分光镜2包括两条分光光路，所述光纤传感器6位于其中一条分光光路上，所述分光镜2的另外一条分光光路上设置有光电探测器4；所述光纤传感器6与所述光学探头7固定，所述光纤传感器6 为多模光纤，所述多模光纤内部包括有纤芯8，所述光纤传感器6远离所述耦合透镜3 的一端镀有减透膜9，所述减透膜9的折射率高于所述纤芯8的折射率。
28.本技术利用了光纤镀膜和反射的原理，光束在两种物质的界面的反射率与两种物质的折射率差异相关，两种物质的折射率差异越大，光在这两种界面的反射率就越高。因此，本技术在多模光纤远离耦合透镜3的一端镀折射率高于纤芯8的减透膜9，可以让更多的光能量返回，然后再通过光电探测器4进行探测。由于空气的折射率小于液体的折射率，当
光学探头7处于浸液状态时，减透膜9远离纤芯8的一侧折射率会大于光学探头7处于空气中时的折射率，因此，通过光电探测器4探测返回的光能量时会发现，浸液状态下返回的光能量比处于空气中时返回的光能量更少，因此可以根据光电探测器 4探测到的返回光能量来判断光学探头7是否处于浸液状态。
29.并且，多模光纤纤芯8直径一般为50μm，体积较小，与光学探头7固定集成在一起后不会明显增大光学探头7的体积，光学探头7仍然可以在人体内较窄的通道中行进、成像。
30.具体的，光源1发出的光会依次经过分光镜2、耦合透镜3、光纤传感器6，然后在减透膜9处部分透射出光纤传感器6，部分发生反射，沿着光纤传感器6返回至耦合透镜3，再到达分光镜2处，最后经分光镜2的另一条分光光路被光电探测器4探测到。减透膜9可以是氧化铝、氧化镁等折射率比光纤折射率高的等材料，采用化学沉积法、热蒸发法等工艺镀在光纤传感器6末端，厚度为0.01mm-1mm，减透膜的折射率范围为1.6-2.5。
31.光纤传感器6靠近耦合透镜3的一端设置为光纤插头，例如st、sc、fc、lc等形式。
32.本技术中还包括有外壳，光源1、分光镜2、耦合透镜3、光电探测器4固定在外壳内，从而可以方便快捷地固定各个零部件。而外壳与光纤传感器6之间连接有光纤接头5，外壳与光纤传感器6之间通过该光纤接头5进行光传导，光纤接头5靠近耦合透镜3的一端接收所述耦合透镜3聚焦的光线，靠近光纤传感器6的一端则与其光纤插头适配，此端为标准接头的形式，例如fc/sc/apc等，整个光纤接头5的中间部分也为多模光纤。
33.光源1提供红外光，波长范围为800nm-2000nm，该红外光源1是被调制的脉冲激光，调制频率可以是数十赫兹到数百赫兹。
34.分光镜2与光源1发出的红外光之间呈45
°
角设置，具体的，光源1发出的红外光经分光镜2透射后，被耦合透镜聚焦，以较大的发散角进入光纤接头5内，然后再通过光纤插头进入光纤传感器6，直到全反射膜出进行全反射后沿光纤传感器6返回，再依次经过光纤接头5、耦合透镜3到达至分光镜2，被分光镜2反射90
°
后到光电探测器4。光纤传感器6的探测面与分光镜2反射过来的光的中线垂直。当然，分光镜2也可以与光源1发出的红外光之间呈10
°
至80
°
之内的夹角设置。分光镜2透射的光的光强与反射的光的光强比值一般为5:5，也可以为7：3或者9：1等比值，且透射的光的光强通常等于或大于反射的光的光强。
35.耦合透镜3的功能是将光束聚焦，可以为单个球面透镜，也可以为经过光学设计的透镜组。
36.光电探测器4可以为雪崩光电二极管、光电二极管等。
37.如图3所示，光学探头7的直径通常小于2mm，光学探头7的周侧设置有管道 10，光学探头7和光纤传感器6被包覆在管道10内。管道10可以为套管或热缩管，具体地，采用以下两种方式包覆：
38.在光学探头7的周侧设置套管，套管的内径大于光学探头7的外径，将光纤传感器6设置有全反射膜的一端与光学探头7用于探测的一端平行贴合在一起，因此，光学探头7和光纤传感器6被包覆在套管内，从而实现两者的固定。
39.或者，在光学探头7的周侧设置热缩管，将光纤传感器6设置有全反射膜的一端与光学探头7用于探测的一端平行贴合在一起，然后用热缩管将光学探头7和光纤传感器6包覆起来。
40.不论采用上述哪一种方式，光纤传感器6设置有光纤插头的一端都远离光学探头
7，以便于与耦合透镜3连接。而外壳则可以进一步集成在现有的内窥镜系统中的内窥镜主机11内部，而光纤传感器6由于与光学探头7集成在一体，它们中间通过光纤接头5 连接传导，对现有的内窥镜系统的结构改动较小，研发设计成本更低。
41.如图4所示，现有的内窥镜系统中包括光学探头7和内窥镜主机11，其中，内窥镜主机11还连接有计算机系统12。如图5所示，在本技术中，光源1发出的光可以通过计算机系统12记录下其功率等数据，同时，计算机系统12还可以记录光电探测器4 的数据，那么，当检测到的光电探测器4的光能量较光源1大幅下降时，计算机系统 12可以判断光学探头7处于浸液状态(即消毒状态或在人体内进行成像的状态)，否则处于未浸液状态。而当处于浸液状态时，还可以利用计算机系统12记录光能量大幅下降的时间，从而获得浸液的时长，消毒时间通常在30～60分钟，成像时间通常小于 30分钟，因此可以根据浸液时长可以判断此时光学探头7是处于消毒状态还是成像使用状态。当计算机系统12判断出处于成像使用状态时，可以自动优化内窥镜主机11 的各类参数，提升图像质量和医护人员使用体验，当计算机判断出处于消毒状态时，则记录下当前的消毒时间并记录此次消毒次数，有利于分析光学探头7的消毒情况，并评估光学探头7的性能与消毒次数、时间之间的关系，为研发人员进一步改善光学探头7 的生产工艺、可靠性提供有力的数据支持。
42.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。