CN113827183A - 一种基于透明电容薄膜的光声探头出光保护的装置及方法 - Google Patents

一种基于透明电容薄膜的光声探头出光保护的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于透明电容薄膜的光声探头出光保护的装置及方法，其包括探头主体，探头主体与人体接触的表面覆盖有透明电容薄膜，透明电容薄膜具有一初始电容值，透明电容薄膜与人体接触时透明电容薄膜的电容值改变；透明电容薄膜的输出端连接一电容电压转换电路，电容电压转换电路连接光声控制系统，电容电压转换电路将透明电容薄膜的电容值转换为电压信号输出，光声控制系统基于电压信号的不同控制激光器动作。本发明从使用层面避免激光泄露，且不存在操作失误导致的激光泄露风险，在确保安全的前提下不影响正常的光声扫描，可应用在所有角度和体位的光声扫描中。

Description

一种基于透明电容薄膜的光声探头出光保护的装置及方法
技术领域
本发明涉及声光设备技术领域，尤其涉及一种基于透明电容薄膜的光声探头出光保护的装置及方法。
背景技术
光声成像（photoacoustic imaging, PAI）是近年来迅猛发展的一种新型无损伤、无辐射成像方法，其结合了超声检查的高空间分辨率和光学成像的高对比度，能从大多数组织中采集功能和分子信息，提供高特异性的组织影像。
但是PAI设备在临床应用中存在高能激光泄露的风险，当高能激光直射人眼时会对人眼造成不可逆的损伤，目前已有的解决方案仅为佩戴激光防护眼镜，但是因为激光眼镜存在漏戴忘戴可能，所以总体来说在光声设备的激光安全防护方面还存在一些优化空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于透明电容薄膜的光声探头出光保护的装置及方法。
本发明采用的技术方案是：
一种基于透明电容薄膜的光声探头出光保护的装置，其包括探头主体，探头主体与人体接触的表面覆盖有透明电容薄膜，透明电容薄膜具有一初始电容值，透明电容薄膜与人体接触时透明电容薄膜的电容值改变；透明电容薄膜的输出端连接一电容电压转换电路，电容电压转换电路连接光声控制系统，电容电压转换电路将透明电容薄膜的电容值转换为电压信号输出，光声控制系统基于电压信号的不同控制激光器动作。
进一步地，透明电容薄膜包括地极板和检测电极，地极板接地，地极板通过一个自电容Cse与检测电极电连接，检测电极的输出端连接电容电压转换电路；透明电容薄膜接触人体皮肤时，人体皮肤和检测电极、地极板之间分别形成新电容C2、C1，新电容C2、C1叠加至原有自电容Cse使透明电容薄膜电容值增大。
进一步地，激光器输出的激光通过光纤束连接至探头主体的光纤口。
进一步地，探头主体具有一外壳，电容电压转换电路安装在外壳内并通过电缆线连接光声控制系统。
进一步地，本发明还公开一种基于透明电容薄膜的光声探头出光保护方法，采用了所述的一种基于透明电容薄膜的光声探头出光保护的装置，方法包括以下步骤：
步骤1，获取未接触人体皮肤时透明电容薄膜的初始电容值C0并转换得到基准电压U0存储于光声控制系统；
步骤2，执行扫描时，透明电容薄膜输出当前电容值C1，电容电压转换电路将当前电容值C1转换得到当前电压U1，
步骤3，光声控制系统获取当前电压U1，并将当前电压U1与基准电压U0进行比较；当前电压U1大于基准电压U0时，光声控制系统正常驱动激光器出光进行光声扫描；当前电压U1不大于基准电压U0时，光声控制系统控制激光器不对外发射激光脉冲。
进一步地，步骤2中执行扫描时，探头主体的透明电容薄膜接触人体皮肤，透明电容薄膜输出的当前电容C1大于初始电容C0；探头主体离开人体皮肤，透明电容薄膜输出的当前电容C1等于初始电容C0。
本发明采用以上技术方案，在探头主体的接触面覆盖透明电容薄膜，透明电容薄膜与人体接触时透明电容薄膜的电容值改变；透明电容薄膜的输出端连接一电容电压转换电路，电容电压转换电路连接光声控制系统，电容电压转换电路将透明电容薄膜的电容值转换为电压信号输出，光声控制系统基于电压信号的不同控制激光器动作。当执行光声扫描时，探头接触人体皮肤，人体皮肤和检测电极、地极板之间分别形成新电容C2、C1，这两个新电容叠加至原有自电容上，则从检测器测得的电容值将会增大。在检测器检测到电容增大后，会将第一信号回传至光声控制系统，光声控制系统在接收到第一信号后正常驱动激光器出光进行光声扫描；一旦光声探头离开人体皮肤，检测器检测到电容又重新变回Cse，这时检测器会将第二信号回传至光声控制系统，光声控制系统在接收到第二信号后控制激光器不对外发射激光脉冲。本发明从使用层面避免激光泄露，且不存在操作失误导致的激光泄露风险，在确保安全的前提下不影响正常的光声扫描，可应用在所有角度和体位的光声扫描中。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；
图1为本发明一种基于透明电容薄膜的光声探头出光保护的装置的结构示意图；
图2为本发明出光保护方法的原理示意图。
图3为透明电容薄膜的原理示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
如图1至3任一所示，本发明公开了一种基于透明电容薄膜的光声探头出光保护的装置，其包括探头主体1，探头主体1与人体接触的表面覆盖有透明电容薄膜3，透明电容薄膜3具有一初始电容值，透明电容薄膜3与人体接触时透明电容薄膜3的电容值改变；透明电容薄膜3的输出端连接一电容电压转换电路2，电容电压转换电路2连接光声控制系统，电容电压转换电路2将透明电容薄膜3的电容值转换为电压信号输出，光声控制系统基于电压信号的不同控制激光器动作。
具体地，电容电压转换电路2一般选用现有成熟的集成电路，作为可行的实施方式，可根据实际需要选CAV系列的电容转电压集成电路。
进一步地，如图3所示，透明电容薄膜3包括地极板和检测电极，地极板接地，地极板通过一个自电容Cse与检测电极电连接，检测电极的输出端连接电容电压转换电路2；透明电容薄膜3接触人体皮肤时，人体皮肤和检测电极、地极板之间分别形成新电容C2、C1，新电容C2、C1叠加至原有自电容Cse使透明电容薄膜3电容值增大。
进一步地，激光器输出的激光通过光纤束4连接至探头主体1的光纤口。
进一步地，探头主体1具有一外壳5，电容电压转换电路2安装在外壳5内并通过电缆线6连接光声控制系统。
进一步地，本发明还公开一种基于透明电容薄膜3的光声探头出光保护方法，采用了所述的一种基于透明电容薄膜3的光声探头出光保护的装置，方法包括以下步骤：
步骤1，获取未接触人体皮肤时透明电容薄膜3的初始电容值C0并转换得到基准电压U0存储于光声控制系统；
步骤2，执行扫描时，透明电容薄膜3输出当前电容值C1，电容电压转换电路2将当前电容值C1转换得到当前电压U1，
步骤3，光声控制系统获取当前电压U1，并将当前电压U1与基准电压U0进行比较；当前电压U1大于基准电压U0时，光声控制系统正常驱动激光器出光进行光声扫描；当前电压U1不大于基准电压U0时，光声控制系统控制激光器不对外发射激光脉冲。
进一步地，步骤2中执行扫描时，探头主体1的透明电容薄膜3接触人体皮肤，透明电容薄膜3输出的当前电容C1大于初始电容C0；探头主体1离开人体皮肤，透明电容薄膜3输出的当前电容C1等于初始电容C0。
本发明采用以上技术方案，在探头主体1的接触面覆盖透明电容薄膜3，透明电容薄膜3与人体接触时透明电容薄膜3的电容值改变；透明电容薄膜3的输出端连接一电容电压转换电路2，电容电压转换电路2连接光声控制系统，电容电压转换电路2将透明电容薄膜3的电容值转换为电压信号输出，光声控制系统基于电压信号的不同控制激光器动作。当执行光声扫描时，探头接触人体皮肤，人体皮肤和检测电极32、地极板31之间分别形成新电容C2、C1，这两个新电容叠加至原有自电容上，则从检测器测得的电容值将会增大。在检测器检测到电容增大后，会将第一信号回传至光声控制系统，光声控制系统在接收到第一信号后正常驱动激光器出光进行光声扫描；一旦光声探头离开人体皮肤，检测器检测到电容又重新变回Cse，这时检测器会将第二信号回传至光声控制系统，光声控制系统在接收到第二信号后控制激光器不对外发射激光脉冲。本发明从使用层面避免激光泄露，且不存在操作失误导致的激光泄露风险，在确保安全的前提下不影响正常的光声扫描，可应用在所有角度和体位的光声扫描中。
显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (6)

1.一种基于透明电容薄膜的光声探头出光保护的装置，其特征在于：其包括探头主体，探头主体与人体接触的表面覆盖有透明电容薄膜，透明电容薄膜具有一初始电容值，透明电容薄膜与人体接触时透明电容薄膜的电容值改变；透明电容薄膜的输出端连接一电容电压转换电路，电容电压转换电路连接光声控制系统，电容电压转换电路将透明电容薄膜的电容值转换为电压信号输出，光声控制系统基于电压信号的不同控制激光器动作。
2.根据权利要求1所述的一种基于透明电容薄膜的光声探头出光保护的装置，其特征在于：透明电容薄膜包括地极板和检测电极，地极板接地，地极板通过一个自电容Cse与检测电极电连接，检测电极的输出端连接电容电压转换电路；透明电容薄膜接触人体皮肤时，人体皮肤和检测电极、地极板之间分别形成新电容C2、C1，新电容C2、C1叠加至原有自电容Cse使透明电容薄膜电容值增大。
3.根据权利要求1所述的一种基于透明电容薄膜的光声探头出光保护的装置，其特征在于：激光器输出的激光通过光纤束连接至探头主体的光纤口。
4.根据权利要求1所述的一种基于透明电容薄膜的光声探头出光保护的装置，其特征在于：探头主体具有一外壳，电容电压转换电路安装在外壳内并通过电缆线连接光声控制系统。
5.一种基于透明电容薄膜的光声探头出光保护方法，采用了权利要求1至4任一所述的一种基于透明电容薄膜的光声探头出光保护的装置，其特征在于：方法包括以下步骤：
步骤1，获取未接触人体皮肤时透明电容薄膜的初始电容值C0并转换得到基准电压U0存储于光声控制系统；
步骤2，执行扫描时，透明电容薄膜输出当前电容值C1，电容电压转换电路将当前电容值C1转换得到当前电压U1，
步骤3，光声控制系统获取当前电压U1，并将当前电压U1与基准电压U0进行比较；当前电压U1大于基准电压U0时，光声控制系统正常驱动激光器出光进行光声扫描；当前电压U1不大于基准电压U0时，光声控制系统控制激光器不对外发射激光脉冲。
6.根据权利要求5所述的一种基于透明电容薄膜的光声探头出光保护的装置，其特征在于：步骤2中执行扫描时，探头主体的透明电容薄膜接触人体皮肤，透明电容薄膜输出的当前电容C1大于初始电容C0；探头主体离开人体皮肤，透明电容薄膜输出的当前电容C1等于初始电容C0。
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