(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210758828.8 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210016 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 (72)发明人 李韪韬　陶知　陈阳　张丹　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 专利代理师 王安琪 (51)Int.Cl. G01N 21/17(2006.01) G01N 21/01(2006.01) A61B 5/00(2006.01) (54)发明名称 一种手持式快速光声显微成像装置 (57)摘要 本发明公开了一种手持式快速光声显微成 像装置， 包括： 多光纤光路延时模块1、 样品振镜 扫描和信号采集模块2和数据采集和控制模块3； 多光纤光路延时模块1先对光路整形， 再将激光 分成4路耦合进延时光纤送至样品振镜扫描和信 号采集模块2中， 4根光纤插入陶瓷插芯固定使激 光光束对准微透镜进行聚焦， 将样品振镜扫描和 信号采集模块2移动至样品上方， 激光光束经过 反射镜和二维振镜的反射后照射在样本上， 产生 光声信号， 声信号经过二维振镜的反射和声透镜 会聚后， 穿过反射镜被超声换能器接收转换为电 信号， 将该信号送至数据采集和控制模块3先进 行放大处理， 再存储并重建为图像。 本发明能够 实现多点扫描， 节省扫描时间， 提高成像 速度。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 115128009 A 2022.09.30 CN 115128009 A 1.一种手持式快速光声显微成像装置， 其特征在于， 包括： 多光纤光路延时模块(1)、 样 品振镜扫描和信号采集模块(2)和数据采集和控制 模块(3)； 多光纤光路延时模块(1)先对 光路整形， 让出射激光接近圆形以达到更好的耦合效率， 再将激光分成4路耦合进延时光纤 送至样品振镜扫描和信号采集模块(2)中， 4根光纤插入陶瓷插芯固定使激光光束对准微透 镜进行聚焦， 将样品振镜扫描和信号采集模块(2)移动至样品上方， 激光光束 经过反射镜和 二维振镜的反射后照射在样本上， 产生光声信号， 声信号经过二维振镜的反射和声透镜会 聚后， 穿过反射镜被超声 换能器接收转换为电信号， 将该信号送至数据采集和控制模块(3) 先进行放大处理， 再存储并重 建为图像， 其中数据采集和控制模块(3)中的上位机控制多光 纤光路延时模块(1)中脉冲激光器的输出、 样品振镜扫描和信号采集模块(2)中二 维扫描振 镜的移动。 2.如权利要求1所述的手持式快速光声显微成像装置， 其特征在于， 多光纤光路延时模 块(1)包括532nm脉冲激光源(101)、 第一柱面透镜(102)、 光阑(103)、 第二柱面透镜(104)、 第一半波片(105)、 偏振分束镜(106)、 光电传感器(107)、 第一分束镜(108)、 第二分束镜 (109)、 第一平面镜(110)、 第二平面镜(111)、 第三分束镜(112)、 第 二半波片(113)、 第三半 波片(114)、 第四半波片(115)、 第五半波片(116)、 第一光纤耦合器(117)、 第二光纤耦合器 (118)、 第三光纤耦合器(119)、 第四光纤耦合器(120)、 第一光纤(121)、 第二光纤(122)、 第 三光纤(123)、 第四光纤(124)； 532n m脉冲激光源(101)发出的532nm脉冲激光束经过第一柱 面透镜(102)、 光阑(103)、 第二柱面透镜(104)整形为 圆形， 调节第一半波片(105)将532nm 脉冲激光通过偏振分束镜(106)一小部 分送入光电传感器(107)作为触发信号， 另一部 分经 第一分束镜(108)、 第二分束镜(109)、 第一平面镜(110)、 第二平面镜(111)、 第三分束镜 (112)分成4路激光光束， 4路激光光束分别经过第二半波片(113)、 第三半波片(114)、 第四 半波片(115)、 第五半波片(116)调节， 然后分别 通过第一光纤耦合器(117)、 第二光纤耦合 器(118)、 第三光纤耦合器(119)、 第四光纤耦合器(120)将 激光光束耦合进第一光纤(121)、 第二光纤(122)、 第三光纤(123)、 第四光纤(124)， 传送至样品振镜扫描和信号采集模块 (2)。 3.如权利要求2所述的手持式快速光声显微成像装置， 其特征在于， 第一柱面透镜 (102)、 光阑(10 3)、 第二柱面透 镜(104)组成柱透 镜组， 柱透 镜组为同轴对准设计。 4.如权利要求2所述的手持式快速光声显微成像装置， 其特征在于， 4根光纤接口为FC/ PC接口， 直径为126 μm； 第一光纤(121)长度为5m， 第二光纤(122)长度为12m， 第三光纤(12 3) 长度为19m， 第四光纤(124)长度为26m， 4 根光纤脉冲激光输出间隔约为3 5ns。 5.如权利要求1所述的手持式快速光声显微成像装置， 其特征在于， 样品振镜扫描和信 号采集模块(2)包括超声换能器(201)、 光纤固定与光束聚焦装置(202)、 直角棱镜(203)、 直 角反射镜(204)、 声透镜(205)、 封闭水箱(206)、 二维扫描振镜(207)、 成像窗口(208)、 扫描 台支架(209)、 固定杆(210)； 其中光纤固定与光束聚焦装置(202)将第一光纤(121)、 第二光 纤(122)、 第三光纤(123)、 第四光纤(124)末端 固定形成二维阵列并将光束聚焦， 光束在直 角棱镜(203)和直角反射镜(204)接触面反射进入封闭水箱(206)， 再被二维扫描振镜(207) 反射向下通过成像窗口(208)进行扫描， 成像窗口(208)为透明薄膜并密封， 激发出光声信 号后， 光声信号进入封闭水箱(206)， 被二维扫描振镜(207)镜片反射， 再被声透镜(205)聚 焦， 穿过直角棱镜(203)、 直角反射镜(204)被超声换能器(201)采集， 扫描台支架(209)让模权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115128009 A 2块底部水平， 固定杆(210)固定光纤固定与光束聚焦装置(202)。 6.如权利要求5所述的手持式快速光声显微成像装置， 其特征在于， 二维扫描振镜 (207)为防水型， 镜片部分浸入水中； 激光束被振镜反射聚焦于样品表面， 样品表面激发的 超声波信号被振镜反射再被声透 镜(205)聚焦， 激光束和声透 镜都聚焦于样品平面。 7.如权利要求5所述的手持式快速光声显微成像装置， 其特征在于， 多样品振镜扫描和 信号采集模块(2)为一体式设计， 光纤固定与光束聚焦装置(202)通过固定杆(210)与扫描 台支架(209)固定连接， 直角棱镜(203)、 直角反射镜(204)、 声透镜(205)由光学粘合剂粘 连， 二维扫描振镜(207)固定于水箱， 镜片部分进入 水中， 超声换能器(201)、 两个直角镜、 封 闭水箱(20 6)由扫描台支 架(209)支撑 。 8.如权利要求5所述的手持式快速光声显微成像装置， 其特征在于， 直角棱镜(203)为 直角BK7棱镜， 直角反射(204)为电介质镀膜棱镜， 镀膜用于反射 光束和声信号输送。 9.如权利要求5所述的手持式快速光声显微成像装置， 其特征在于， 光纤固定与光束聚 焦装置(202)上半部 分用于固定光纤； 将光纤末端插入陶瓷插芯， 陶瓷插芯长度6.4mm， 内径 126um， 直径1.25mm， 插芯固定在光纤固定与光束聚焦装置(202)的小孔处， 使光纤竖直， 激 光光束垂直于光纤固定与光束 聚焦装置(202)向下； 下半部分为微透镜， 用于光束 聚焦， 小 孔与微透镜子单元同轴对准， 微透镜阵列长宽为28mm ×28mm， 焦距30mm， 共有16 ×16个子单 元。 10.如权利要求1所述的手持式快速光声显微成像装置， 其特征在于， 数据采集和控制 模块(3)包括级联信号放大器(301)、 上位机(302 )、 二维振镜驱动器(303)； 其中上位机 (302)控制532nm脉冲激光源(101)产生脉冲激光， 并控制二维振镜驱动器(303)扫描样本； 级联信号放大器(301)放大由超声换能器(201)采集到的光声信号并存储至上位机(302)， 上位机(302)将光声信号重建为图像； 光电传感器(107)将脉冲激光转换为同频的触发信号 传至上位机(3 02)触发数据采集 卡采集光声信号。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115128009 A 3