Miniaturisierte Piezorohre in der hochauflösenden Fiber Scanning Endoscopy

Nicht nur zur Diagnose, sondern auch für die Therapie von Krankheiten kommen feinste Endoskope in der Medizin immer häufiger zum Einsatz. Durch ihre kompakte und flexible Bauweise von nur wenigen Millimetern Durchmesser erlauben sie schonendere minimalinvasive Eingriffe. Entgegen bisheriger Limitationen der Bildqualität in herkömmlichen Endoskopen bietet das innovative Design von Fiber Scanning Endoskopen (FSE) neue Möglichkeiten: FSE erzeugen laserbasierte, vollfarbige Bilder mit höherer Auflösung und einem vergrößerten Sichtfeld, z. B. in der optischen Kohärenztomographie. Die schnelle Auslenkung und Steuerung kleinster Piezorohre führt zu einer Scanbewegung der optischen Faser im FSE. Damit liefern FSE mehr Bildinformation, neue Erkenntnisse in der biomedizinischen Forschung und verbesserte minimalinvasive Verfahren im klinischen Alltag.

Schnellste Faserauslenkung durch miniaturisierte Piezorohre

>> Segmentierte Piezorohre bieten nicht nur eine radiale und axiale Auslenkung, bei gezielter Ansteuerung der Segmente kann eine Scan-Bewegung in der xy-Ebene stattfinden. PI Ceramic fertigt diese Piezoröhrchen in unterschiedlichsten Ausführungen serienmäßig – mit engsten Toleranzen von 0,05 mm und kleinsten Außendurchmessern von bis zu 0,45 mm.

Piezoröhrchen im Fiber Scanning Endoskop (FSE)

Die zentrale Komponente für die Bildgebung im FSE ist eine einzelne optische Single-Mode-Faser, die von einem >> rohrförmigen piezoelektrischen Aktor angetrieben wird. Der anwendungsspezifische Aktor ist bei 0,45 mm Durchmesser lediglich 4 mm lang. >> Miniaturisierte Piezorohre können unter Nutzung des >> inversen Piezoeffekts schnellste Bewegungen realisieren. So kann die optische Faser im FSE in mechanischer Resonanz zwischen 5 und 12 kHz schwingen. Dadurch wird die abzubildende Fläche mit RGB-Laserlicht abgerastert. Die radiale Vibrationsbewegung kann modelliert werden, dann bewegt sich die optische Faser während des Betriebs z. B. in einem spiralförmigen Scanmuster oder in Lissajous-Figuren. Die während des Betriebs des FSE angelegten elektrischen Spannungen sind niedrig, da der rohrförmige Piezoaktor elektrisch einem kleinen Kondensator entspricht – im typischen Betrieb liegt die Spannung unter 50 V. Ähnliche Scanning-Anwendungen sind auch mit Biegeaktoren realisierbar, die selbst bei kleinster Fläche relativ große Auslenkungen erreichen.

Für miniaturisierte Piezorohre, Biegeaktoren und weitere Piezokeramiken ist PI Ceramic Ihr kompetenter Ansprechpartner.

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