光学探头系统技术方案

本发明专利技术涉及一种光学探头系统(100)，所述光学探头系统包括：光学探头(18)，其具有带光电设备(15)的光学转换器电路(10)。所述光电设备被布置用于将来自辐射源(6)的第一辐射束(2)转换为电能，并且用于接收被包括在所述第一辐射束中的第一数据。所述光学转换器电路(10)能由所述第一辐射束(2)中的所述电能供电。所述光电设备还被布置用于向光探测器(5)发射第二辐射束(3)，所述发射能由入射的所述第一辐射束诱发，所述第二辐射束包括第二数据。本发明专利技术有利于获得能够以相对高效率并同时以小尺寸在所述光学探头系统的远端获得较高的数据传输和/或相对高的功率的经改进的光学探头系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光学探头系统，并且更具体地涉及包括被布置用于将第一辐射束转换为电能的光电设备的光学探头系统，本专利技术涉及对应的光学探头，并且本专利技术还涉及对应的方法。
技术介绍
有一种明显的和持续的趋势是利用微创(MI)介入替换常规外科手术过程。减少的创伤、更短的住院时间以及降低的成本是采用微创技术的最重要的驱动因素。为了实现医学仪器的进一步创新一一从而实现更先进和更有挑战性的MI介入一一需要将用于体内成像和生理测量的微型传感器集成在如导管和导丝的仪器中。将数据和功率递送到长而细的设备(例如用于成像、感测、致敏或者甚至消融的医学导管或导丝)的端部可能是困难的。最重要的是，包括高数据速率返回通道甚至更成问题。这是由于以下几个原因。首先，医学介入所必需的小横截面(即小直径)与导丝或导管的大长度的组合严重限制了可以被集成在这样的仪器中的电线的总数。其次，对(多根)电线的集成折损仪器的灵活性，而灵活性是这类仪器的关键属性。第三，对于诸如在端部处的超声换能器或敏感测量所要求的高数据速率，常需要同轴线缆，与单芯线相比较，所述同轴线缆需要甚至是更多的空间。第四，由于导致连接的电子设备中的电磁干扰并且还可能导致组织加热的电线中的共振/电线的共振，具有电线的仪器典型地不兼容对MRI的使用。另外，细的电缆典型地不可以支承在导管远端使用的相对高的电量。再者，由于它们的一次性使用，导管和导丝必须被以相对简单和高成本效益的方式来制造。美国专利7831152公开了一种光学收发器，所述光学收发器用于探测入射光束，并且用于沿公共光学轴发送出射光束，出射光束可以含有控制信号或信息信号。这样的光学收发器提供一种适合于广泛的各种应用(例如导管或其他类型的探头)的紧凑的收发器。在一些实施例中，光功率被提供到光学探测器，所述光功率被转化为在光学探头的远端使用的电能。这种设备的一个缺点是例如对特定的多结和/或堆叠光电设备的使用。另外，该设备是基于GaAs/AlGaAs的，因此其具有相对低的带隙，并且因此产生的电压太低以至于不能仅利用一个结来对硅基电子器件供电。另外，As的毒性对在医学设备中的使用可能是一个问题。本专利技术的专利技术人已经认识到，经改进的光学探头系统是有益的，并且因此设计了本专利技术。
技术实现思路
实现经改进的光学探头系统将是有利的。还期望使得光学探头系统能够更快地和/或更精确地工作，特别是具有较高的数据传送和/或在探头的远端处提供的相对较高的功率。一般地，本专利技术优选寻求单独地或以任意组合来缓和、减轻或消除上述缺点中的一个或多个。具体地，本专利技术的目的可以被看作是提供一种解决现有技术的上述问题或其他问题的系统和方法。其他问题可以是允许导管/探头的端部处的小光电设备以使得有创医学设备保持相对较细并且还使得组织加热被避免和/或被最小化的效率和/或高功率密度。为了更好地解决这些考虑中的一个或多个，在本专利技术的第一方面中，提供了一种光学探头系统，所述系统包括:能够发射第一福射束的福射源，所述第一福射束包括光能和第一数据，光探测器，所述光探测器被布置为用于探测第二辐射束，以及光学探头，所述光学探头在其近端被光学连接到所述光探测器和所述辐射源，所述探头具有能够将远端与所述近端连接的光导，所述光学探头在其远端处具有光学转换器电路，所述电路包括:-应用设备，所述应用设备被布置用于在所述探头的所述远端处进行监测和/或操纵，所述应用设备被布置用于生成指示所述应用设备的功能的第二数据，以及-光电设备，所述光电设备被布置用于将所述第一辐射束转换为电能，并且用于接收所述第一数据，所述第一数据与所述应用设备的所述功能相关，所述光电设备还被布置用于向所述光探测器发射所述第二辐射束，所述第二辐射束包括所述第二数据，所述光电设备还被布置用于:-将所述第一辐射束转换为电能并且用于接收所述第一数据，并且-向所述光探测器发射所述第二辐射束，所述发射能由入射的所述第一辐射束诱发，其中，所述光学转换器电路能由所述第一辐射束中的所述电能供电。本专利技术特别但非排他性地有利于获得一种经改进的光学探头系统，所述经改进的光学探头系统能够以相对高的效率来在所述光学探头系统的所述远端处获得较高的数据传输和/或相对高的功率。许多同时的优势也可以来自于使用被直接连接到在细长仪器的端部处的双向光电设备的光导，例如光纤。这可能特别在用于导丝或导管的医学领域中是真实的，虽然本专利技术还可以适用于光学探头可以被有益地使用的其他领域中。提出了使用在所述远端处被链接到双向光电设备的光纤，所述双向光电设备仅从近端通过由所述光导或光纤投入并引导的光来寻址和供电。双向光电设备的典型的范例可以是半导体光发射器:它们也可以被用作光探测器。双向光电设备例如是:LED、RCLED (谐振腔发光二极管)、半导体激光器或VCSEL(垂直腔表面发射激光器)ο注意到所有这些设备都由直接带隙材料制成，虽然本专利技术也可以利用间接带隙材料来实施。另一个优势可以从这样的事实看出，即所述探头的所述远端附近的组织的温度升高以及因此的组织上的功率负荷应当被限制。这是为了防止对组织的加热到比42°C的变性温度更高的温度。除了其他因素，这可能要求:-在导管或导丝的所述端部处的有效功率转换。和/ 或-通过水或其他冷却剂流经所述导管来冷却所述端部。这将允许高得多的功率被递送到所述仪器的所述端部，以便于补偿所述光电器件和/或电子器件中、所述导管内、或导管与组织之间的界面上的损失。然而，这种解决方案可能折损仪器中可用的横向空间。应当注意到，在本专利技术的上下文中，激光器或功率LED是较理想的光伏转换器，这是由于它们的低固有串联电阻率以及它们对于窄波长带的优化。当被利用具有优选地比在它们产生光时的正常操作条件下稍短(例如2-20%，如5-10% )的波长的光照射时，LED和类似的激光器两者典型地都产生基本电流。看起来具有405纳米的蓝光盘紫激光器与的组合与通常在440-450纳米上操作的来自Philips Lumileds或Osram的一些高功率蓝色LED很好地一起工作。目前，高功率LED或激光器特别适合于高功率和高功率密度的光伏转换。可以想象，新的、专用的、甚至是更优化的光伏转换设备将在未来被设计出，该光伏装换设备在考虑到本专利技术的通用原理和教导时可以被具体地实现。此外，应当注意，当照射LED(或激光器)时，可能产生所谓的光诱发的电致发光(PIEL)，例如参见 F.Schubert、Q.Dai, J.Xu, J.K.Kim 和 F.Schubert 在 AppliedPhysics Letters,95 卷，191105 (2009)中的“Electroluminescence induced byphoto luminescence excitat1n in GalnN/GaN light-emitting d1des，，，这里通过弓 I 用将其整体并入。该参考文献解释了光诱发的电致发光背后的物理原理，可以有益地将该物理原理应用在根据本专利技术的光学探头中。这种PIEL发光的强度典型地取决于在LED设备终端上的电负载，并且因此可以由在远端处的电子器件来调制，而不需要LED设备的电功率；所述对LED设备的电功率的需要将要求比带隙更高的电压来克服在LED和驱动电路中的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学探头系统(100)，所述系统包括：‑能够发射第一辐射束的辐射源(6)，所述第一辐射束(2)包括光能(O_P)和第一数据(D_F)，‑光探测器(5)，所述光探测器被布置用于探测第二辐射束(3)，以及‑光学探头(18)，所述光学探头在其近端被光学连接到所述光探测器和所述辐射源，所述探头具有能够将远端与所述近端连接的光导(8)，所述光学探头在其远端具有光学转换器电路(10)，所述电路包括：‑应用设备(20)，所述应用设备被布置用于在所述探头的所述远端进行监测和/或操纵，所述应用设备被布置用于生成指示所述应用设备的功能的第二数据(D_R)，以及‑光电设备(15)，所述光电设备被布置用于将所述第一辐射束(2)转换为电能，并且用于接收所述第一数据，所述第一数据与所述应用设备的所述功能相关，所述光电设备还被布置用于向所述光探测器发射所述第二辐射束(3)，所述第二辐射束包括所述第二数据，所述光电设备还被布置用于：‑将所述第一辐射束转换为电能，并且用于接收所述第一数据，并且‑向所述光探测器发射所述第二辐射束，所述发射能由入射的所述第一辐射束诱发，其中，所述光学转换器电路(10)能由所述第一辐射束(2)中的所述电能供电。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·B·范德马克，A·H·范杜斯卓滕，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL