CN114748042A - 一种基于l型光路的甲状旁腺探测装置 - Google Patents

一种基于l型光路的甲状旁腺探测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于L型光路的甲状旁腺探测装置,由探头、手柄、光纤线缆和便携式主机组成,其中便携式主机内有L型光路使得发射激光和接收荧光信号通过同一路光纤传送,探头顶端有探头透镜且探头采用可更换设计。本发明具有既可实现提高激发光的有效利用率提高激光密度并且增强荧光信号强度,从而提高甲状旁腺探测识别率,又可实现一次性无菌操作具有重大的临床意义。

Description

一种基于L型光路的甲状旁腺探测装置
技术领域
本发明涉及医疗器械领域,尤其涉及一种基于L型光路的甲状旁腺探测装置。
背景技术
人体有两对甲状旁腺棕黄色形似大豆,分别位于左右两叶甲状腺背面(或埋在其中)的中部和下部,主要功能为分泌甲状旁腺激素(简称PTH),调节机体内、磷的代谢。甲状旁腺功能低下或彻底摘除(如甲状腺手术切除时不慎误摘),则PTH分泌不足,使血钙渐渐下降,而血磷渐渐上升,导致低血钙性抽搐,甚至死亡,补给PTH和钙盐可使症状暂时缓解。由于甲状旁腺重量为35-45mg、大小为2x3x4mm左右,尺寸非常小,而且旁腺的位置也不是一成不变的:上旁腺位置相对恒定,约77%位于环甲关节附近,22%位于甲状腺上极后方,仅约1%位于咽后、食管后;下腺位置变化大,42%位于甲状腺下极前后面,39%位于胸腺舌处(即利用胸甲韧带寻找下旁腺),2%位于上纵隔胸腺内,15%位于甲状腺体附近气管食管沟处,2%存在变异,因此在用于去除甲状腺肿瘤的甲状腺切除术中,很难用肉眼区分甲状旁腺与甲状腺、脂肪等周边组织,带来了很大得隐患。据国内外相关研究显示,甲状旁腺在785nm的激光激发下,会产生峰值在820~830nm波长之间的荧光的基本原理。目前市场上公开的甲状旁腺探测装置相关实现方式,均是通过两路光纤,一路发射光纤和一路接收光纤的方式,分别实现激光传输以及荧光信号接收。该方法的缺点有以下三点:
1、两路光纤的设计虽然接收端与发射端位置很接近但是仍然有位置偏差,在实际使用过程中垂直反射的荧光信号大部分进入到发射端,进入到接收端的荧光信号实际上很微弱,不仅要求光感元件的性能极其优秀,对于后续的电路处理要求也高,增加了***的复杂度,最终影响了甲状旁腺探测的识别率,以及***的综合收益;
2、激光从发射光纤出射出后会发散,导致激光的光密度变弱,从而影响了荧光的激发效率,使得激发效果不理想,也影响了甲状旁腺的探测率;
3、现有产品价格高昂,并且无法实现一次性无菌使用,延长了手术时间,降低了手术效率。
发明内容
本发明针对目前市场上已有的产品,接收光的强度低,性噪比差,发射光发散角大,***复杂,无法实现一次性无菌使用等问题,提出了一种基于L型光路的甲状旁腺探测装置,不仅提高激光密度增强荧光信号强度,极大提高甲状旁腺探测识别率,能够明显区分甲状旁腺与甲状腺、脂肪等周边组织,而且能够实现无菌操作具有重大的临床意义。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于L型光路的甲状旁腺探测装置,由探头、手柄、光纤线缆和便携式主机组成,其特征是:所述的便携式主机由L型光路、激光发射单元、荧光检测单元和控制器组成,所述的L型光路的结构为:有两条垂直的轴线分别为X轴和Y轴,在X轴上放置的依次为2号透镜、二向色镜、荧光滤光片、3号透镜和光电传感器,在Y轴上放置的依次为激光光源、1号透镜、激光滤光片和二向色镜。
优选的所述的光纤线缆为单光纤。
优选的所述的探头顶端有探头透镜。
优选的所述的探头和手柄活动连接,探头与手柄接头处的光纤线缆直接耦合。
优选的所述的便携式主机里有电池。
所述的二向色镜放置在两条轴线的交点位置在激光波段会折射激光,在荧光波段会透射荧光,所述的1号透镜将发射激光准直,所述的2号透镜将发射激光聚焦到光纤上、将接收的荧光信号准直,所述的3号透镜将接收的荧光信号聚焦到光电传感器上。
所述的L型光路具有以下的优点:
1、利用二向色镜的折射原理能够将激光信号折射出去,再利用后期的荧光滤光片的过滤作用,最大程度得保证了排除激光信号干扰,过滤出预期的荧光信号;
2、耦合效率高利用凸透镜聚光原理,能够提高激光的有效利用率提高激光密度,能够将荧光信号尽可能多得收集,最后聚焦到光电传感器上;
3、可以实现光纤线缆采用单光纤设计,这样不仅可以增大光纤的孔径提高荧光接收效率,还可以接收更多的荧光信号,因为单光纤的设计发射端面和接收端面为同一端面,接收端面可以接收全部垂直反射来的荧光信号,而且由于光纤的发射端面和接收端面共面可以使之同时位于探头透镜焦点位置,从而提高激光密度和增强荧光信号强度,这是采用多路光纤设计所不能实现的。
所述的探头透镜能够将发射的激光聚焦到待测组织提升激光强度,还能够将侧方不易探测到的微弱的荧光信号聚焦传送到光纤。
所述的光纤线缆穿过手柄一端位于探头透镜焦点位置,另一端位于L型光路内2号透镜焦点位置。
所述的控制器通过锁相放大技术解调光信号,无惧手术环境背景光的影响。
本发明的有益效果是:
1、能够提高激光的有效利用率提高激光密度,并且增强荧光信号强度,极大提高甲状旁腺探测识别率;
2、能够快速检测到微弱的荧光信号,并且无惧手术环境背景光的影响;
3、一次性灭菌耗材设计,在临床使用时无需灭菌最大限度得减少了交叉感染的风险,方便、卫生、经济效益高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2 是300的剖面示意图。
图3是本发明采用的L型光路和光路路径示意图。
图4是本发明的工作原理示意图。
图5是实施例1的结构示意图。
图6是实施例2的结构示意图。
图中1.1号透镜,2.2号透镜,3.3号透镜,4.激光光源,5.激光滤光片,6.二向色镜,7.荧光滤光片,8.光电传感器,9.光纤主机端,10.光纤探头端,100.探头,101. 探头透镜,200.手柄,300.光纤线缆,301.光纤保护层,302.光纤,400.便携式主机,401.L型光路,402.激光发射单元,403.荧光检测单元,404.控制器,405. HMI人机接口,406.无线设备,407.电源***,408.电池, 500.电源适配器。
具体实施方式
如图1所示所述的一种基于L型光路的甲状旁腺探测装置,由探头100、手柄200、光纤线缆300、便携式主机400和电源适配器500组成。
所述的探头100顶端有一个探头透镜101,能够将发射的激光聚焦到待测组织提升激光强度,还能够将侧方不易探测到的微弱的荧光信号聚焦传送到光纤302。
所述的便携式主机400由L型光路401、激光发射单元402、荧光检测单元403、控制器404、HMI人机接口405、无线设备406、电源***407和电池408组成。
所述的HMI人机接口405可以是显示屏显示,也可以有声光报警等表现形式,多种高效得识别展示方式有利用于临床医生快速定位甲状旁腺。
所述的光纤线缆300穿过手柄200一端位于探头透镜101焦点位置另一端位于2号透镜2焦点位置。
所述的电源***407在有外部电源供电时,一边正常供电一边给电池408充电,在特殊情况无外部电源时可以通过电池408给装置供电。
如图2所示所述的光纤线缆300采用单光纤设计,这样不仅可以增大光纤302的孔径提高荧光接收效率,还可以接收更多的荧光信号,因为单光纤的设计发射端面和接收端面为同一端面,接收端面可以接收全部垂直反射来的荧光信号,而且由于光纤的发射端面和接收端面共面可以使之同时位于探头透镜101焦点位置,从而提高激光密度和增强荧光信号强度,这是采用多路光纤设计所不能实现的。
如图3所示L型光路为:有两条垂直的轴线分别为X轴和Y轴,在X轴上放置的依次为2号透镜2、二向色镜6、荧光滤光片7、3号透镜3、光电传感器8,在Y轴上放置的依次为激光光源4、1号透镜1、激光滤光片5、二向色镜6,其中:激光光源4位于1号透镜1的焦点位置,光电传感器8位于3号透镜3的焦点位置,激光滤光片5与荧光滤光片7夹角为90度,二向色镜6放置在两条轴线交汇位置位于激光滤光片5和荧光滤光片7之间、且与两个滤光片夹角均为45度,光纤主机端9位于2号透镜2的焦点位置,光纤探头端10位于探头透镜101的焦点位置。
如图3所示L型光路路径分为激光激发通路和荧光接收通络。
所述的激光激发通路:
1.激光光源4发出激光,激光经过1号透镜1准直;
2.激光经过激光滤光片5过滤其他波长的杂散光;
3.激光经过二向色镜6折射后(二向色镜在激光波段会将激光折射特性);
4.激光经过2号透镜2聚焦到光纤主机端9;
5.激光由光纤传输从光纤探头端10中发出;
6.激光经过探头透镜101将激光聚焦到待测人体组织上。
所述的荧光接收通络:
1.被激发的荧光信号经过探头透镜101聚焦到光纤探头端10;
2.荧光信号由光纤传输到光纤主机端9输出;
3.荧光信号经过2号透镜2荧光信号进行准直;
4.荧光信号由二向色镜6透射(二向色镜在荧光波段会透射荧光信号);
5.荧光信号经过荧光滤光片7,过滤其它波长的杂散光;
6.荧光信号经过3号透镜3聚焦到光电传感器8。
如图4所示本发明的工作原理为操作指令通过HMI人机接口405或无线设备406发送到控制器404,控制器404发出调制信号,由激光光源16发出被调制后的激光信号,经过L型光路401通过探头100照射到甲状旁腺等待测组织上,被激发的荧光信号会发出相似的信号,通过探头100经过L型光路401传输到光电传感器8,再经过锁相放大技术解调,产生荧光强度模拟信号,最后由控制器404采集分析,将探测结果通过HMI人机接口405或无线设备406发送出去。
所述的锁相放大技术为抗干扰技术,由于临床环境中手术灯或者其他光线对甲状旁腺识别容易产生干扰,为了提高甲状旁腺识别率,对激光光源进行调制,荧光会有与之一致的调制信号发出,光电传感器接收到被调制的荧光信号,使用锁相放大原理对其解调,最终产生荧光强度模拟信号。
如图5所示实施例1,所述的探头100与手柄200活动连接,探头100和手柄200接口处的光纤线缆300直接耦合,探头100作为可更换的耗材。
如图6所示实施例2,所述的探头100、手柄200、光纤线缆300固定连接作为可更换的耗材,光纤线缆300端头和便携式主机400活动连接。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,上述优选实施方式不应视为对本发明的限制,本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准;对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的精神和范围内,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于L型光路的甲状旁腺探测装置,由探头(100)、手柄(200)、光纤线缆(300)和便携式主机(400)组成,其特征是:所述的便携式主机(400)由L型光路(401)、激光发射单元(402)、荧光检测单元(403)和控制器(404)组成,所述的L型光路(401)的结构为:有两条垂直的轴线分别为X轴和Y轴,在X轴上放置的依次为2号透镜(2)、二向色镜(6)、荧光滤光片(7)、3号透镜(3)和光电传感器(8),在Y轴上放置的依次为激光光源(4)、1号透镜(1)、激光滤光片(5)和二向色镜(6)。
2.根据权利要求1所述的一种基于L型光路的甲状旁腺探测装置,其特征是:所述的光纤线缆(300)为单光纤。
3.根据权利要求1所述的一种基于L型光路的甲状旁腺探测装置,其特征是:所述的探头(100)顶端有探头透镜(101)。
4.根据权利要求1所述的一种基于L型光路的甲状旁腺探测装置,其特征是:所述的探头(100)和手柄(200)活动连接,探头(100)与手柄(200)接头处的光纤线缆(300)直接耦合。
5.根据权利要求1所述的一种基于L型光路的甲状旁腺探测装置,其特征是:所述的便携式主机(400)里有电池(408)。
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