CN103082998B - 一种手持mems光学扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手持MEMS光学扫描装置，包括手柄、探头、连接管及其用于和OCT系统相连接的光电连接线，所述手柄内部有一贯穿的通道，末端有一凹腔，凹腔内安装有插座；所述光电连接线与插座导通连接；所述探头末端连有可与插座相连接的第一插头，探头与连接管内设有与第一插头相连接的光纤线和电连接线，探头与连接管连接后嵌在手柄内，第一插头与插座相连接，实现光电的导通。本发明所述的扫描装置可更换扫描探头，用一柄多探头的使用方式满足不同角度的扫描成像，实现口腔，皮肤、外科等各个区域组织的实时成像扫描，减小了医生的操作难度，大大减少诊断成像扫描时间。

Description

一种手持MEMS光学扫描装置

技术领域

本发明属于医疗设备技术领域，涉及一种OCT成像系统的样品臂，更具体的，涉及一种手持MEMS光学扫描装置。

背景技术

将微机电系统技术(microelectromechanicalsystems，简称MEMS)的扫描微镜与光学相干层析成像(OpticalCoherenceTomography，OCT)技术相结合进行OCT成像系统的开发，已经成为医疗设备技术领域在进行内窥镜成像系统开发过程中普遍采用的一种方法。

专利文献US7,450244中公开了一种MEMS－OCT内窥镜探头，该探头是国际上第一个MEMS－OCT内窥镜探头，是在2001年研发的，该内窥镜采用电热驱动的一维MEMS扫描微镜，成功展示了活体猪膀胱的二维截面OCT图像。在专利文献CN201110367454.9中也公开了一种内窥镜微型光学探头，该光学探头也是采用MEMS微镜，改变了探头基座的内部结构和零部件的组装方式，加工简单，有利于批量化和实现一次性探头。

但是上述两个内窥镜探头和手柄均不可拆卸，一个手柄只能和一个探头相固定，并且不可以更换扫描探头，使用起来不方便，提高了成本，并且不能满足不同角度的扫描成像，不能实现口腔，皮肤、外科等各个区域组织的实时成像扫描，增加了医生的操作难度，延长了诊断成像扫描时间。

另外，上述两个探头都是用倒装胶粘的方式固定MEMS微镜和电路板的连接,占用空间较大，倒装胶粘的方式相对于固定连接稳定性稍差。所述探头用于内窥成像扫描，受工作环境内窥镜孔道的限制，整体必须是软性且小于内窥镜孔道的直径；用于外部口腔、皮肤组织的成像扫描不方便。

基于上述描述，亟需要一种可实现更换扫描探头的MEMS光学扫描装置，用一柄多探头的使用方式满足不同角度的扫描成像，实现口腔，皮肤、外科等各个区域组织的实时成像扫描，减小医生的操作难度，减少诊断成像扫描时间。

发明内容

基于上述问题，本发明的目的在于提供一种手持MEMS光学扫描装置，以解决一个手柄只能和一个探头相固定，并且不可以更换扫描探头，使用起来不方便的问题。该扫描装置用一柄多探头的使用方式满足不同角度的扫描成像，实现口腔，皮肤、外科等各个区域组织的实时成像扫描，减小了医生的操作难度，大大减少诊断成像扫描时间。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种手持MEMS光学扫描装置，包括手柄、探头、连接管及其用于和OCT系统相连接的光电连接线，所示手柄内部有一贯穿的通道，末端有一凹腔，凹腔内安装有插座；所述光电连接线与插座导通连接；所述探头末端连有可与插座相连接的第一插头，探头与连接管内设有与第一插头相连接的光纤线和电连接线，探头与连接管连接后嵌在手柄内后，第一插头与插座相连接，实现光电的导通。

作为优选，所述探头内设置有基座、电路板和光学组件，基座上放设有上凹腔，下方设有下凹腔，下凹腔前端有一凹槽，凹槽底平面上有一和基座端面成特定角度的斜槽；所述电路板安装在基座的下凹腔内，其一端与斜槽角度一致，所述MEMS微镜固定安装在斜槽内，所述电连接线的另一端和电路板末端的焊盘导电连接；所述光学组件安装在基座的上凹腔内，所述光纤线的另一端和光学组件相连接；探头外壳的外表面有一窗口,窗口上安装有窗片。

作为优选，所述探头采用侧向扫描工作方式、前向扫描工作方式、侧前向扫描工作方式或者环周向扫描工作方式。

作为优选，所述斜槽和基座端面所成的角度为15度到75度。

作为优选，所述电路板直接在基座的下凹腔底平面上形成，引出焊盘则位于斜槽侧壁上。

作为优选，所述MEMS微镜的焊盘插入到斜槽内，MEMS微镜焊盘与电路板的电连接方式采用打线连接、焊接或导电粘接。

作为优选，还包括一个用于保护探头的探头保护盖。

作为优选，所述连接管前端为一道弯曲结构或多道弯曲结构，探头窗口与弯曲方向同侧或异侧，适应不同场合需要。

作为优选，所示手柄通道的前端有一第二凹腔，第二凹腔与一塑料套形成紧密的过盈配合，塑料套中心有一贯穿并和探头外表面形状相配合的内孔，所述探头穿过塑料套内孔和手柄通道与插座连接，实现光电的导通。

作为优选，所示光电连接线的右端有一插头，插头与插座可拆卸式连接，将探头内的光纤线和电连接线通过插座连接到OCT系统上。

本发明的有益效果为，由于本发明采用手柄、塑料套、探头、探头保护盖、插座、保护盖、光电连接线等组装在一起，扫描探头通过把手内的插座，将探头内部的光电有效的传输到OCT系统上，完成可靠的光电导出连接，并且探头内的插头和插座为可拆卸式连接，所以可实现更换扫描探头，用一柄多探头的使用方式满足不同角度的扫描成像，实现口腔，皮肤、外科等各个区域组织的实时成像扫描，减小了医生的操作难度，大大减少诊断成像扫描时间。由于手柄尾端有一保护盖，所以在探头没有连接的状态下可以保证光电接口的清洁，以免产生噪声。由于MEMS光学扫描装置有一探头保护盖，所以可保护探头在非工作状态下安全无污染。由于扫描探头的连接管可以是弯形，所以可实现复杂区域的组织成像扫描。由于可通过直插或打线的方式安装MEMS微镜，减小了MEMS微镜安装所需要的空间，提高了MEMS微镜的安装成功率，缩短了安装周期，剔除了倒装胶粘的微镜连接方式，相对提高了MEMS微镜安装的成功率和工作的稳定性，再结合口腔和外部组织环境进行外部结构设计，可将MEMS光学扫描探头专业的应用于口腔和外部皮肤组织成像扫描中。由于MEMS微镜亦可采用金丝焊接再直插的方式组装，在拥有以上安装方式优点的前提下，可以实现多种外形结构MEMS微镜的安装，实现不同的扫描范围。由于可通过改变探头基座凹槽内安装MEMS微镜的斜槽角度，来改变MEMS微镜的安装角，所以可改变扫描方向。

附图说明

图1为本发明提供的手持MEMS光学扫描装置示意图；

图2为本发明提供的外形为圆柱状的手持MEMS光学扫描装置示意图；

图3为本发明提供的手持MEMS光学扫描装置的爆炸图；

图4为本发明提供的手持MEMS光学扫描装置光电连接图；

图5为本发明提供的手持探头外形整体结构；

图6为本发明提供的探头剖视图；

图7为本发明提供的探头主体图；

图8为本发明提供的探头主体爆炸图；

图9为本发明提供的MEMS微镜打线安装方式示意图；

图10为本发明提供的MEMS微镜的结构示意图。

图中：

1、探头；101、探头外壳；102、窗口；103、窗片；11、第一插头；12、光钎线；13、电连接线；131、焊锡连接端；14、光学组件；141、端面；15、电路板；16、基座；161、下凹腔；162、上凹腔；163、斜槽；17、MEMS微镜；171、硅框架；172、镜面；173、双薄膜连接件；174、焊盘；18、连接管；2、手柄；21、保护盖；22、插座；3、光电连接线；31、插头；4、探头保护盖；5、塑料套；6、连接管。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

图1为本发明提供的手持MEMS光学扫描装置示意图；图3为本发明提供的手持MEMS光学扫描装置的爆炸图；图4为本发明提供的手持MEMS光学扫描装置光电连接图；图5为本发明提供的手持探头外形整体结构。图1至图5给出了本发明的一种实施例，如图所示，该种手持MEMS光学扫描装置采用模块化的结构设计将其分为两大部分，并有效的结合在一起。MEMS光学扫描装置主要结构由用于握持作用的手柄2，用于连接作用的塑料套5，可形成面扫描作用的探头1，用于与探头1连接后嵌在手柄2内的连接管6，用于保护探头的探头保护盖4，可形成光电连接作用的插座22，带有密封清洁作用的保护盖21，和可实现与OCT系统连接实现扫描作用的光电连接线3组成。

具体的，所示手柄2其内部有一贯穿的通道，手柄2末端有一凹腔，其内安装用于导出光电的插座22。所述手柄2前端有一第二凹腔，第二凹腔与塑料套5左端形成紧密的过盈配合，塑料套5中心有一贯穿并和探头1外表面形状相配合的孔道。

探头1的一端和连接管6连接后嵌在手柄2内，连接管6的末端设置有第一插头11，探头1和连接管6的内部设有与第一插头11相连接的光纤线12和电连接线13，光纤线12和电连接线13分别用于光电传输。

于本实施例中，作为优选，所述连接管6前端为一道弯曲结构或多道弯曲结构，探头窗口与弯曲方向同侧或异侧，适应不同场合需要。

所述光电连接线3是将光钎和电线通过绝缘材料包扎在一起，其右端有一插头31，插头31与插座22左端为可拆卸式导通连接，将探头2内的光纤线12和电连接线13通过插座22连接到OCT系统上，实现可早期诊断的成像系统。

探头1通过塑料套5内孔和手柄2通道与插座22连接，可实现光电的导通。

于本实施例中，作为一种优选，MEMS光学扫描装置还包括一个用于保护探头1的探头保护盖4。

于本实施例中，作为一种优选，在手柄2的尾部设置有一个起密封清洁作用的保护盖21，所述保护盖21上有一供光电连接线3穿过的孔，光电连接线3穿过此孔进入手柄2插在插座22上。

以上所述探头1可更换，将连接管6尾端的第一插头11与插座22分离，从手柄2中拔出，即可更换所需的探头。用一柄多探头的使用方式满足不同角度的扫描成像，实现口腔，皮肤、外科等各个区域组织的实时成像扫描，减小了医生的操作难度，大大减少诊断成像扫描时间。

于本实施例中，所示手柄2的形状可以为圆形或椭圆形，也可以为带有圆角的矩形。以方便握持和使用。所示探头1的形状为圆形、椭圆形或带有圆角的矩形，也可以为弯形，以保证口腔、皮肤组织各部位的成像扫描。如图2所示，即外形为圆柱状的手持MEMS光学扫描装置。

图5为本发明提供的探头剖视图；图6为本发明提供的探头主体图；图7为本发明提供的探头主体爆炸图。图5至图7构成了本发明探头的一种实施例。

如图5至图7所示，探头由MEMS微镜17、光学组件14、电路板15、基座16、光钎线12、电连接线13、第一插头11、连接管18、探头外壳101、窗口102、窗片103等构成。

具体的，所述探头外壳101内设置有基座16，基座16上放设有上凹腔162，下方设有下凹腔161，下凹腔161前端有一凹槽，凹槽底平面上有一和基座端面成特定角度的斜槽163，其角度范围在15度到75度之间。

电路板15安装在基座16的下凹腔161内，并用胶粘加以固定，其左端与探头基座16凹槽底平面上的斜槽163角度一致，与斜槽163右端面保持平齐，焊盘微微凸出。电路板15的末端的焊盘与电连接线13用焊锡导电连接，两者交接处形成一焊锡连接端131。于本实施例中，所述电路板15也可以直接在基座16的下凹腔底平面上形成，引出焊盘则位于斜槽163侧壁上。

所述MEMS微镜17成特定深度的焊盘台阶插入探头基座16的斜槽163内，并用胶水加以固定，与电连接线13导电连接，外部的电流可以通过电连接线13和电路板15上的焊盘有效的传输到MEMS微镜上，形成可面扫描的微镜。MEMS微镜17焊盘与电路板的电连接方式也可以采用打线连接、焊接或导电粘接。所述探头1可以通过改变基座16上特定角度的斜槽163的角度，改变扫描方向，实现侧向扫描和侧前方向扫描。

所述光学组件14安装在基座16的上凹腔162内，其端面141与基座16的上凹腔162的端面平齐，并在上凹腔162内加胶水固定,保证光束可以准确的打在做面扫描的MEMS微镜17上。

光学组件14后端连接的光纤线12，及其与电路板15相连接的电连接线13均与插座22连接，将探头1所需的光电与外部导通。

所述探头1内各零件固定在基座16上，并密闭的固定在探头外壳101和连接管18内。窗口102上有一台阶，窗片103用生物兼容的密封胶水固定在窗口102台阶内，形成整体密闭的成像扫描探头。该装置可形成聚焦光束的聚焦透镜，将聚焦光束打在做面扫描的MEMS微镜17上，通过扫描窗口103结合OCT系统实现实时成像扫描。

于本实施例中，MEMS微镜17也可以以打线安装方式固定在斜槽163内与电路板15上。图8为本发明提供的MEMS微镜打线安装方式示意图。如图8所示，将MEMS微镜17用胶粘的方式固定到电路板15的表平面上，此电路板15为打线电路板。接着通过金丝焊接的方法将MEMS微镜17的焊盘与打线电路板15的焊盘导通连接，输送到其下端的焊盘上；再用直插的方式将协同MEMS微镜17的打线电路板15插入基座16的斜槽163内与电路板15连接，实现导电功能，形成可面扫描的MEMS微镜。

图9为本发明提供的MEMS微镜的结构示意图。如图9所示，MEMS微镜采用焊盘单边排布，整体形状可改变的结构方式，其外形可以是圆形，方形或其他形式。其基本结构由位于MEMS微镜17四周的硅框架171，通过驱动控制可在MEMS微镜17四周的硅框架171内做各种规则摆动镜面172，用于桥接固定镜面172和硅框架171内硅衬底的双薄膜连接件173，将MEMS微镜17进行封装，及其用于对MEMS微镜17进行电连接的焊盘174组成。在硅框架171的支撑下通过焊盘174将电输送到双薄膜连接件173，实现电热驱动MEMS微镜17镜面172的运动。

于本实施例中，所述MEMS光学扫描装置中探头1可更换，亦可采用侧向扫描工作方式、前向扫描工作方式、侧前向扫描工作方式或者环周向扫描工作方式。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种手持MEMS光学扫描装置，其特征在于：包括手柄(2)、探头(1)、连接管(6)及其用于和OCT系统相连接的光电连接线(3)，所示手柄(2)内部有一贯穿的通道，末端有一凹腔，凹腔内安装有插座(22)；所述光电连接线(3)与插座(22)导通连接；所述探头(1)末端连有可与插座(22)相连接的第一插头(11)，探头(1)与连接管(6)内设有与第一插头(11)相连接的光纤线(12)和电连接线(13)，探头(1)与连接管(6)连接后嵌在手柄(2)内后，第一插头(11)与插座(22)相连接，实现光电的导通；

所述探头(1)内设置有基座(16)、电路板(15)和光学组件(14)，基座(16)上方设有上凹腔(162)，下方设有下凹腔(161)，下凹腔(161)前端有一凹槽，凹槽底平面上有一和基座端面成特定角度的斜槽(163)；所述电路板(15)安装在基座(16)的下凹腔(161)内，其一端与斜槽(163)角度一致，所述斜槽(163)内固定安装有MEMS微镜(17)，所述电连接线(13)的另一端和电路板(15)末端的焊盘导电连接；所述光学组件(14)安装在基座(16)的上凹腔(162)内，所述光纤线(12)的另一端和光学组件(14)相连接；探头外壳(101)的外表面有一窗口(102),窗口上安装有窗片(103)。

2.根据权利要求1所述的手持MEMS光学扫描装置，其特征在于：所述探头采用侧向扫描工作方式、前向扫描工作方式、侧前向扫描工作方式或者环周向扫描工作方式。

3.根据权利要求2所述的手持MEMS光学扫描装置，其特征在于：所述斜槽(163)和基座端面所成的角度为15度到75度。

4.根据权利要求2所述的手持MEMS光学扫描装置，其特征在于：所述电路板(15)直接在基座(16)的下凹腔底平面上形成，引出焊盘则位于斜槽(163)侧壁上。

5.根据权利要求2所述的手持MEMS光学扫描装置，其特征在于：所述MEMS微镜(17)的焊盘插入到斜槽(163)内，MEMS微镜(17)焊盘与电路板的电连接方式采用打线连接、焊接或导电粘接。

6.根据权利要求1所述的手持MEMS光学扫描装置，其特征在于：还包括一个用于保护探头(1)的探头保护盖(4)。

7.根据权利要求1所述的手持MEMS光学扫描装置，其特征在于：所述连接管(6)前端为一道弯曲结构或多道弯曲结构，探头窗口(102)与弯曲方向同侧或异侧，适应不同场合需要。

8.根据权利要求1所述的手持MEMS光学扫描装置，其特征在于：所示手柄(2)通道的前端有一第二凹腔，第二凹腔与一塑料套(5)形成紧密的过盈配合，塑料套(5)中心有一贯穿并和探头(1)外表面形状相配合的内孔，所述探头(1)穿过塑料套(5)内孔和手柄(2)通道与插座(22)连接，实现光电的导通。

9.根据权利要求1所述的手持MEMS光学扫描装置，其特征在于：所示光电连接线(3)的右端有一插头(31)，插头(31)与插座(22)可拆卸式连接，将探头(1)内的光纤线(12)和电连接线(13)通过插座(22)连接到OCT系统上。