[發明專利]一種用于光聲成像的電控調焦超聲探測器及其電控調焦方法

在審

• 申請號: 201611140429.6
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN106580255A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 楊思華;馬海鋼;邢達
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 李斌

技術領域

本發明涉及光聲成像的研究領域，特別涉及一種用于光聲成像的電控調焦超聲探測器及其電控調焦方法。

背景技術

超聲診斷是將超聲檢測技術應用于人體，通過測量了解生理或組織結構的數據和形態，發現疾病并做出提示的一種診斷方法。超聲診斷是一種無創、無痛、方便及直觀的有效檢查手段，但是它的成像方法依賴與生物組織的聲阻抗，由于有些腫瘤組織的聲阻抗無明顯的差異，這就限制超聲成像技術的運用范圍并且它的重組圖像的對比度很低。

光聲成像技術是近年來發展的一種無損檢測醫學成像技術，它結合光學成像和超聲成像的優點，正逐步成為醫學無損檢測的一個新的研究方向。該成像技術以短脈沖激光作為激勵源，以及由此激發的超聲信號作為信息載體，通過相應的圖像重建算法重建組織內部結構和功能信息的成像方法。該技術結合了光學成像和聲學成像的特點，可提供深層組織高分辨率和高對比度的組織層析圖像，在生物醫學臨床診斷以及在體成像領域具有廣泛的應用前景。

目前，光聲顯微成像技術中所用到的超聲探測器很難實現聲學電控調焦，難以獲得更高的橫向分辨率和深度分辨率，不能在深度方向上實現多層次成像；在光聲成像技術中所用到的超聲探測器大多數是非環形超聲探頭，很難保證入射光與超聲探頭同軸，最終會影響光聲顯微成像系統的分辨率和檢測靈敏度；更特別地，對于光聲顯微技術中的散斑光源，非調焦超聲探頭難以獲得更高的信噪比，檢測靈敏度不高。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種用于光聲成像的電控調焦超聲探測器及其電控調焦方法，該電控調焦超聲探測器具有較佳的成像效果，可電控調焦的性能能夠使光聲顯微成像系統在深度方向上實現多層次成像，獲得更高的橫向分辨率和深度分辨率。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供了一種用于光聲成像的電控調焦超聲探測器，包括：

金屬外殼，

環形超聲換能器，其具有生成/接收超聲波的發射/接收表面，

以及電控調焦聲透鏡，所述電控調焦聲透鏡包括疏水介電層、極性導電液體(A)、非極性絕緣液體(B)、第一及第二電極；所述金屬外殼設有出線孔，所述的環形超聲換能器與電控調焦聲透鏡同軸設置于金屬外殼內部；

所述疏水介電層設置在所述的金屬外殼內部的下端，

所述極性導電液體(A)和非極性絕緣液體(B)相互隔離，在彎月面上接觸，并且具有不同的折射率，

所述第一電極，其由所述的金屬外殼充當，通過疏水介電層與極性導電液體(A)和非極性絕緣液體(B)分離；

第二電極，其對極性導電液體(A)起電潤濕效應作用；

所述疏水介電層具有對非極性絕緣液體(B)的可電潤濕性，該可電濕潤性在將電壓施加于第一電極和第二電極之間的情況下變化，從而使彎月面的形狀依賴于所述電壓而變化，

其中當沒有電壓被施加于第一和第二電極之間，對非極性絕緣液體(B)的疏水介電層的可電潤濕性在彎月面與介電層相交的兩側上基本上相等。

作為優選的技術方案，所述環形超聲換能器包括環形壓電元件、環形背襯、匹配層及環形吸聲板，所述的環形壓電元件、環形背襯、匹配層及環形吸聲板同軸配置。

作為優選的技術方案，所述的環形壓電元件是圓環結構,主頻為20～50MHz，帶寬為85％～115％，靈敏度為-35～-60dB；

所述的環形吸聲板的材質為玻璃纖維材料，厚度為1～5mm，內徑為3mm的圓環結構，表面光滑平整；

所述的匹配層為環氧樹脂防水膠，采用噴涂方式涂在PVDF壓電薄膜的發射/接收超聲波的表面，匹配層厚度為1～3μm。

作為優選的技術方案，所述的極性導電液體(A)與非極性絕緣液體(B)均為無色透明液體，透光率不小于95％，且二者的密度相等。

作為優選的技術方案，所述疏水介電層包括凸型光學鏡片、類椎體光學鏡片及疏水介電層圓管，所述凸型光學鏡片、類椎體光學鏡片及疏水介電層圓管依次粘合于一體；所述類椎體光學鏡片上部設置有凹弧型槽。

作為優選的技術方案，所述的環形超聲換能器同軸設置于凸型光學鏡片上部；所述的第二電極由金屬環充當，金屬環同軸設置于凸型光學鏡片下部；電控調焦聲透鏡的電源線由所述的第一和第二電極組成，從金屬外殼的出線孔引出。

作為優選的技術方案，所述的凸型光學鏡片、類椎體光學鏡片及疏水介電層圓管采用聚苯乙烯材料，其透光率不小于95％、透聲率不小于92％。