[发明专利]基于螺旋式快速大范围扫描的光声/超声成像装置和方法

权利要求书

1.基于螺旋式快速大范围扫描的光声/超声成像装置的螺旋式快速大范围扫描的光声/超声成像方法，其特征在于，所述基于螺旋式快速大范围扫描的光声/超声成像装置，包括计算机、脉冲控制电路、脉冲激光器、光纤耦合器、单模光纤、机械扫描组件、放大电路、数据采集电路和电机控制电路；所述的计算机与脉冲控制电路和电机控制电路通信，脉冲控制电路发出脉冲信号控制激光器产生脉冲激光，经过光纤耦合器耦合进单模光纤，单模光纤的另一端连接到机械扫描组件，经机械扫描组件聚焦后的聚焦光照射到被检测样品的表面，产生的光声信号通过放大电路放大后，被数据采集电路所采集；

所述机械扫描组件包括第一带编码器的直流电机、第二带编码器的直流电机、皮带、皮带同步轮、水平传动丝杆、圆柱形中空结构、电机联轴器、滑台、光电滑环、光声/超声一体化成像探头和支架；

所述光声/超声一体化成像探头包括依次同轴连接的GRIN lens和中空的超声换能器，所述GRIN lens镶嵌在超声换能器的中空部位，其中光焦点和声焦点重合；所述脉冲激光器产生的脉冲激光通过光纤耦合器耦合进单模光纤，单模光纤的出光口与GRIN lens连接，经GRIN lens之后聚焦成聚焦光束，聚焦光束通过中空的超声换能器照射到被检测样品的表面，其中，GRIN lens和中空的超声换能器通过固定外壳刚性同轴连接；所述的中空的超声换能器不仅可以进行光声成像，将激光激发改成超声激发就可以进行超声成像；

所述光电滑环的上端通有光声/超声一体化探头导线、单模光纤和第二带编码器的直流电机控制线，所述光声/超声一体化探头导线的一端和第二带编码器的直流电机控制线的一端经过光电滑环之后在光电滑环的下端出来穿过圆柱形中空结构分别与光声/超声一体化成像探头、第二带编码器的直流电机连接，且第二带编码器的直流电机控制线的另一端经过光电滑环与电机控制电路连接；

所述第一带编码器的直流电机与皮带同步轮连接，并固定在支架上；所述光电滑环的上端也固定在支架上；圆柱形中空结构与光电滑环的下端刚性连接，皮带套接在与第一带编码器的直流电机连接的皮带同步轮和光电滑环下端，所述第一带编码器的直流电机转动时通过皮带带动光电滑环下端转动，进而带动圆柱形中空结构进行圆周运动；所述水平传动丝杆与第二带编码器的直流电机通过电机联轴器连接，水平传动丝杆水平横穿圆柱形中空结构；所述滑台设置在圆柱形中空结构内部并与水平传动丝杆刚性连接，第二带编码器的直流电机转动时通过水平传送丝杆的转动转化成滑台的水平运动；所述光声/超声一体化探头与滑台刚性连接，滑台的水平运动带动光声/超声一体化探头水平运动；并由圆柱形中空结构产生的圆周运动结合水平传送丝杆产生的水平运动，最终带动光声/超声一体化探头水平运动进行螺旋运动；

所述螺旋运动的扫描速度由第一带编码器的直流电机、第二带编码器的直流电机的转动速度决定，扫描范围由圆柱形中空结构的大小和第二带编码器的直流电机连接的水平传送丝杆的长度共同决定，通过改变圆柱形中空结构的直径大小和水平传送丝杆的长度来改变扫描范围；

所述螺旋式快速大范围扫描的光声/超声成像方法包括下述步骤：

(1)将机械扫描组件及光电滑环固定在支架上；

(2)机械扫描组件的光声/超声一体化成像探头的中空的超声换能器下端浸入耦合液中，盛放耦合液的耦合槽置于被检测样品的正上方；

(3)计算机控制脉冲激光器产生脉冲激光束，该脉冲激光束通过光纤耦合器耦合进单模光纤，单模光纤的另一端与光声/超声一体化成像探头相连，脉冲激光束经过GRIN lens和中空的超声换能器后照射到样品的表面上，产生的光声信号通过耦合液被样品正上方的中空的超声换能器接收，实现一维A-line信号的采集；

(4)电机控制电路通过控制第一带编码器的直流电机转动，通过皮带带动光电滑环下端转动，进而带动圆柱形中空结构圆周运动，以及控制第二带编码器的直流电机驱动水平传送丝杆运动带动与丝杆刚性连接的滑台运动，最终控制光声/超声一体化成像探头水平运动，形成圆周运动和直线运动结合的螺旋运动，实现三维光声信号的采集。

2.根据权利要求1所述的基于螺旋式快速大范围扫描的光声/超声成像装置的螺旋式快速大范围扫描的光声/超声成像方法，其特征在于，所述耦合液选用蒸馏水，耦合液与被检测样品之间通过透明的PE保鲜膜进行连接。