一种共聚焦内窥探头的装配方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种共聚焦内窥探头的装配方法及装置，使用镜面定位仪对微小距离进行微距的准确定位，本装配方法中所独特设计的多段式的保护套结构，完美配合本发明专利技术的装配流程，在保护内部光纤束和GRIN透镜的同时，实现对其位置的固定，并且可以实现屏蔽外部光信号干扰的功能，使本发明专利技术的共聚焦内窥探头的装配方法更具可行性和实用性。自主探索了微小镜头的设计与装配工艺，开发了一套完整的微小镜头装配流程，达到1.07μm的横向分辨率，整体成像视场达到230μm，能够紧贴样品表面进行成像，有利于实现对病变组织的细胞级成像。为后续侧向、红外大深度的镜头设计装配打下基础，有利于实现核心元器件的国产化，降低医疗设备成本，提升国民医疗水平。升国民医疗水平。升国民医疗水平。

【技术实现步骤摘要】
一种共聚焦内窥探头的装配方法及装置


[0001]本专利技术涉及内窥成像领域，尤其是涉及共聚焦内窥探头的装配方法及装置。

技术介绍

[0002]近年来癌症已经逐渐成为导致人类死亡的主要原因之一。研究表明，治疗癌症的关键在于如何提升对于早期癌症的诊断效率。基于电子内窥的切片活检仍然是当今公认的诊断癌症的唯一金标准。医生通过体内抽检，体外识别的方式判断肿瘤良恶性，但这种抽样检测存在漏检和误检现象。近年来共聚焦成像以其高分辨以及高信噪比的特点受到人们的广泛关注。与其他内窥镜相比，光纤束的单根纤芯直径只有几微米，可以达到亚细胞级的分辨率，能实时在体的对病变细胞的良恶性做出准确判断，会大幅度增加诊断的效率和精度；其次，医生们在使用光纤束共聚焦内窥镜进行医学检查时，因其直径可以做到1mm以下，可以降低对于患者们的侵入性损伤，加快患者们的术后恢复；另一面也有利于内窥镜进入胆胰管等更加狭窄的区域进行探查。因此人们开始将共聚焦技术应用于内窥成像中，有望实现对病变组织的在体实时高分辨成像。
[0003]目前，共聚焦显微镜已经成为应用最为广泛的生物细胞组织学观测显微镜。由于其超高的光学分辨率以及良好的图像信噪比，它能够在亚细胞级的尺度上对细胞形态进行观测。另外，医生们通过将组织细胞与荧光探针相结合的方式获得组织细胞内部的荧光图像，对其膜电位、钙离子信号等生理信息进行实时检测，从而极大促进了病理学、细胞生物学、免疫学等多学科的发展。
[0004]但是如此微小的光纤束共聚焦内窥探头的装配成了一大难点，一般GRIN透镜与显微系统结合，可以作为探头进入人体，进行精密观测，由于GRIN透镜小，又需要离组织有一定的距离，容易振动，以至于像面发生抖动，因此需要牢牢固定GRIN透镜，精准控制GRIN透镜与观测物体的位置及与光纤束端面的位置。
[0005]文献（王成,刘勇,任秋实.内窥式激光共聚焦显微镜[J].激光生物学报,2005,14(5):388
‑
392.）中设计了用于共聚焦成像的微小型内窥镜结构，将探头部分的光学元件集成在2 mm直径的熔石英管内，实现了对样品的三维扫描。但是其直径略大，存在探头处外界光信号干扰。2018年，文献（Youyou He, Cuifang Kuang, Qing Yang,
ꢀ“
Research on fiber bundle confocal fluorescence microendoscope based on sub
‑
pixel”, The West Lake Photonics Symposium, Hangzhou, China, Oct. 26, 2018.）中提出了一种方法，通过光学的方式来测量两者之间的距离，即通过宽场成像的方式来监测调节过程。宽场成像设备包括CCD、物镜与场镜组成的4f系统、五维调节架、分辨率板、视场标定板和内窥探头元件。在粘接过程中，需要调整的参数包括物方工作距离和像方工作距离，也就是样品与物镜之间的距离和物镜与光纤之间的距离。首先调节光纤束端面在物镜焦面上。然后在小物镜的焦面上放置分辨率板和视场标定板，小物镜和分辨率板中间滴适量去离子水，然后用CCD观察成像，在空气中调节光纤束、物镜和样品的位置使成像最清晰。之后对光纤探头的封装还需要使用紫外固化胶将光纤束和物镜进行粘接，而滴胶后像方折射率会发生改
变，从而导致像距发生变化，因此在滴胶后固化前，需用同样的判断方式调节好光纤和物镜的距离，最终样品清晰可见。最后完成固化操作，并通过CCD实时检测固化过程中成像结果的变化，最后在粘接处固定黄铜套管，起到保护作用。但是其探头装配定位调整过程中，同时调整两个间距，变量太多，装配方法复杂，可行性低。且整体外壳为一段黄铜套管，材料本身容易生锈，可用时间短且具有危险性。另外一段黄铜套管起到保护探头作用的同时，不方便装配探头中的透镜，且使用过程中可能会发生液体进入探头的情况。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种共聚焦内窥探头的装配方法及装置。本专利技术探索了微小镜头的设计与装配工艺，开发了一套完整的微小镜头装配方法及装置，使用镜面定位仪对微小距离进行微距的准确定位，本专利技术中所独特设计的多段式的外壳结构，完美配合本专利技术的装配流程，在保护内部光纤束和GRIN透镜的同时，实现对其位置的固定，并且可以实现屏蔽外部光信号干扰的功能，使本专利技术的共聚焦内窥探头的装配方法更具可行性和实用性。同时，本专利技术也可用于侧向GRIN透镜的装配。本专利技术还为红外大深度的镜头设计装配打下基础，有利于实现核心元器件的国产化，降低医疗设备成本，提升国民医疗水平。
[0007]本专利技术采用的技术方案具体如下：一种共聚焦内窥探头的装配方法，包括：步骤一：控制调节一平行平晶与GRIN透镜之间的相对距离，调节过程中使用镜面定位仪测量GRIN透镜成像一侧表面与平行平晶的距离，直至为物方工作距离停止调节并固定平行平晶与GRIN透镜的相对位置；步骤二：将第一不锈钢保护套套设在GRIN透镜外，其中第一保护套的一端面与平行平晶紧密接触，另一端短于GRIN透镜；步骤三：涂胶固化固定GRIN透镜与第一保护套的相对位置；步骤四：将光纤束、GRIN透镜的另一端依次放入第二保护套中；使用分辨率板宽场成像装置测量确定GRIN透镜与光纤束端面之间的像方工作距离，在测量过程中涂胶固化固定相对位置，完成共聚焦内窥探头的装配。
[0008]进一步地，所述步骤一中，采用调节装置分别装载平行平晶和用于夹持GRIN透镜的工装夹具，利用调节装置控制调节一平行平晶与GRIN透镜之间的相对距离。
[0009]进一步地，所述调节装置为三维调节架、四维调节架、五维调节架。
[0010]进一步地，所述工装夹具的夹持部位采用的材料是特氟龙材料。
[0011]进一步地，所述工装夹具采用增材或减材方法制造获得。
[0012]进一步地，所述镜面定位仪是迈克尔逊干涉和显微测量光路等等可以用来精准定位的装置或系统。
[0013]进一步地，所述GRIN透镜是径向GRIN透镜或侧向GRIN透镜。
[0014]进一步地，所述第一保护套、第二保护套的材质为不锈钢。
[0015]一种共聚焦内窥探头的装配装置，包括：夹持模块，包括工装夹具，用于夹持GRIN透镜；定位模块，包括调节装置、镜面定位仪和分辨率板宽场成像装置；其中调节装置用于装载平行平晶和用于夹持GRIN透镜的工装夹具，控制调节一平行平晶与GRIN透镜之间的
相对距离；镜面定位仪用于测量GRIN透镜成像一侧表面与平行平晶的距离；分辨率板宽场成像装置用于测量确定GRIN透镜与光纤束端面之间的像方工作距离。
[0016]进一步地，还包括校准模块，用于校准装配完成的共聚焦内窥探头的成像效果；所述校准模块为分辨率板宽场成像装置。
[0017]相比现有技术，本专利技术的方法具有如下有益效果：本专利技术先使用镜面定位仪可以单独精准定位GRIN透镜的物方工作距离，固定物方工作距离后再使用分辨率板宽场成像系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种共聚焦内窥探头的装配方法，其特征在于，包括：步骤一：控制调节一平行平晶与GRIN透镜之间的相对距离，调节过程中使用镜面定位仪测量GRIN透镜成像一侧表面与平行平晶的距离，直至为物方工作距离停止调节并固定平行平晶与GRIN透镜的相对位置；步骤二：将第一不锈钢保护套套设在GRIN透镜外，其中第一保护套的一端面与平行平晶紧密接触，另一端短于GRIN透镜；步骤三：涂胶固化固定GRIN透镜与第一保护套的相对位置；步骤四：将光纤束、GRIN透镜的另一端依次放入第二保护套中；使用分辨率板宽场成像装置测量确定GRIN透镜与光纤束端面之间的像方工作距离，在测量过程中涂胶固化固定相对位置，完成共聚焦内窥探头的装配。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，采用调节装置分别装载平行平晶和用于夹持GRIN透镜的工装夹具，利用调节装置控制调节一平行平晶与GRIN透镜之间的相对距离。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调节装置为三维调节架、四维调节架、五维调节架。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述工装夹具的夹持部位采...

【专利技术属性】
技术研发人员：许航，郭海中，杨青，徐璟罡，文仲，刘旭，孟雷欣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：