MEMS optical scanners điều khiển điện áp thấp - Luận án tiến sĩ

Luận án tiến sĩ nghiên cứu scanner quang học MEMS điều khiển điện áp thấp cho hình ảnh y sinh nội soi, kết hợp công nghệ phản xạ và khúc xạ ánh sáng.

Trường ĐH

University of Florida

Chuyên ngành

Kỹ thuật Vi cơ điện tử và Y sinh

Tác giả

Luan An

Thể loại

Luận án

Năm xuất bản

Số trang

182

Thời gian đọc

28 phút

Lượt xem

0

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

50 Point

Tóm tắt nội dung

I. MEMS Optical Scanners Cho Nội Soi Y Sinh

MEMS optical scanners đại diện cho bước đột phá trong công nghệ nội soi y sinh hiện đại. Các thiết bị vi cơ điện tử này cho phép hình ảnh sinh học với độ phân giải cao trong không gian hạn chế. Công nghệ MEMS kết hợp cơ cấu cơ học siêu nhỏ với mạch điện tử tích hợp, tạo ra scanner quang học nhỏ gọn. Ứng dụng chính tập trung vào optical coherence tomography và confocal endomicroscopy. Các hệ thống này yêu cầu điện áp vận hành thấp để đảm bảo an toàn cho bệnh nhân. Kích thước nhỏ gọn cho phép tích hợp vào ống nội soi tiêu chuẩn. Micromirror actuators đóng vai trò cốt lõi trong việc điều hướng chùm tia quét. Công nghệ này mở ra khả năng chẩn đoán sớm bệnh lý ở cấp độ tế bào.

1.1. Nguyên Lý Hoạt Động Của MEMS Scanner

MEMS scanner hoạt động dựa trên nguyên lý phản xạ và khúc xạ ánh sáng. Micromirror actuators điều khiển góc quét theo hai trục độc lập. Electromagnetic MEMS scanners sử dụng lực từ trường để tạo chuyển động. Electrostatic comb drive tận dụng lực tĩnh điện giữa các điện cực hình lược. Piezoelectric actuators chuyển đổi điện năng thành biến dạng cơ học. Mỗi cơ chế có ưu điểm riêng về tốc độ quét và độ chính xác. Resonant frequency scanning tối ưu hóa hiệu suất năng lượng. Lissajous scanning pattern tạo quỹ đạo quét phức tạp với hai tần số khác nhau.

1.2. Ứng Dụng Trong Endoscopic OCT Imaging

Endoscopic OCT imaging yêu cầu scanner siêu nhỏ với hiệu suất cao. MEMS scanners cho phép quét nhanh với độ phân giải vi mô. Optical coherence tomography tạo hình ảnh cắt lớp mô sinh học. Công nghệ này phát hiện bệnh lý ở giai đoạn tiền ung thư. Raster scanning mechanism quét tuần tự theo dạng lưới đều. Confocal endomicroscopy cung cấp hình ảnh huỳnh quang ở cấp độ tế bào. Kết hợp MEMS với OCT nâng cao khả năng chẩn đoán lâm sàng.

1.3. Yêu Cầu Kỹ Thuật Cho Nội Soi Y Sinh

Thiết bị nội soi y sinh đòi hỏi tiêu chuẩn nghiêm ngặt về kích thước. Đường kính scanner phải nhỏ hơn 3mm để phù hợp ống nội soi. Điện áp vận hành thấp đảm bảo an toàn sinh học tuyệt đối. Tần số quét cao cần thiết cho hình ảnh thời gian thực. Độ bền cơ học chống lại môi trường ẩm ướt và nhiệt độ cơ thể. Tương thích sinh học ngăn ngừa phản ứng miễn dịch. Độ tin cậy cao đảm bảo hoạt động ổn định trong thủ thuật lâm sàng.

II. Micromirror Actuators Và Cơ Chế Điều Khiển

Micromirror actuators tạo nền tảng cho MEMS optical scanners hiện đại. Các cơ chế kích hoạt khác nhau mang lại đặc tính quét độc đáo. Electromagnetic MEMS scanners tạo lực lớn với điện áp thấp. Electrostatic comb drive cung cấp độ chính xác cao và tốc độ nhanh. Piezoelectric actuators cho phép điều khiển vị trí tuyến tính. Lựa chọn cơ chế phụ thuộc vào yêu cầu ứng dụng cụ thể. Kích thước gương ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hình ảnh. Góc quét lớn mở rộng vùng quan sát trong nội soi. Tần số cộng hưởng quyết định tốc độ quét tối đa có thể đạt được.

2.1. Electromagnetic MEMS Scanners Thiết Kế

Electromagnetic MEMS scanners sử dụng cuộn dây và nam châm vĩnh cửu. Lực Lorentz tạo mô-men xoắn để quay gương phản xạ. Thiết kế này đạt góc quét lớn với điện áp vận hành thấp. Tiêu thụ năng lượng thấp phù hợp cho thiết bị y tế cầm tay. Tích hợp nam châm vĩnh cửu đòi hỏi quy trình chế tạo đặc biệt. Cuộn dây phẳng giảm chiều cao tổng thể của scanner. Hiệu suất từ trường phụ thuộc vào vật liệu và hình học cuộn dây.

2.2. Electrostatic Comb Drive Hoạt Động

Electrostatic comb drive tận dụng lực hút giữa điện cực hình lược. Điện áp đặt vào tạo gradient trường điện mạnh. Cấu trúc lược tăng diện tích hiệu dụng mà không tăng kích thước. Lực tĩnh điện tỷ lệ với bình phương điện áp đặt vào. Resonant frequency scanning tăng biên độ quét hiệu quả. Thiết kế này cho phép tốc độ quét cực nhanh trên 1kHz. Độ chính xác định vị đạt mức nanometer trong điều kiện tối ưu.

2.3. Piezoelectric Actuators Ứng Dụng

Piezoelectric actuators chuyển đổi điện thế thành biến dạng cơ học. Vật liệu áp điện như PZT cung cấp lực kích hoạt lớn. Đáp ứng tuyến tính đơn giản hóa thuật toán điều khiển. Độ trễ thấp cho phép quét chính xác theo quỹ đạo phức tạp. Tiêu thụ năng lượng tối thiểu trong chế độ tĩnh. Tích hợp màng mỏng PZT vào quy trình MEMS chuẩn. Ổn định nhiệt độ quan trọng cho hiệu suất dài hạn.

III. Resonant Frequency Scanning Và Pattern Quét

Resonant frequency scanning tối ưu hóa hiệu suất MEMS optical scanners. Vận hành tại tần số cộng hưởng giảm điện áp điều khiển cần thiết. Hệ số phẩm chất cao tăng biên độ dao động đáng kể. Lissajous scanning pattern tạo quỹ đạo hai chiều phức tạp. Raster scanning mechanism quét tuần tự theo hàng và cột. Mỗi pattern phù hợp với ứng dụng hình ảnh khác nhau. Tốc độ khung hình phụ thuộc vào tần số quét nhanh. Độ phân giải không gian liên quan đến mật độ điểm quét. Đồng bộ hóa chính xác đảm bảo chất lượng hình ảnh ổn định.

3.1. Lissajous Scanning Pattern Đặc Điểm

Lissajous scanning pattern kết hợp hai dao động hình sin vuông góc. Tỷ số tần số quyết định hình dạng và độ phủ vùng quét. Pattern này không yêu cầu tín hiệu dạng răng cưa phức tạp. Vận hành tại hai tần số cộng hưởng tối đa hóa hiệu suất. Độ phủ đầy đủ đạt được khi tỷ số tần số là số vô tỷ. Thời gian ổn định pattern phụ thuộc vào hệ số phẩm chất. Thuật toán tái tạo hình ảnh phức tạp hơn raster scanning.

3.2. Raster Scanning Mechanism Triển Khai

Raster scanning mechanism quét theo dạng lưới Cartesian chuẩn. Trục nhanh quét ngang với tần số cao liên tục. Trục chậm di chuyển từng bước sau mỗi dòng quét. Pattern này tương thích với chuẩn hiển thị video truyền thống. Tín hiệu răng cưa điều khiển trục nhanh với độ tuyến tính cao. Thời gian quay về đòi hỏi thiết kế cẩn thận để tránh méo hình. Đồng bộ hóa hai trục đảm bảo hình ảnh không bị lệch.

3.3. Tối Ưu Hóa Tần Số Cộng Hưởng

Tần số cộng hưởng phụ thuộc vào độ cứng và khối lượng hiệu dụng. Thiết kế lò xo xoắn ảnh hưởng trực tiếp đến tần số tự nhiên. Giảm khối lượng gương tăng tần số cộng hưởng đáng kể. Hệ số phẩm chất cao giảm tiêu thụ năng lượng tại cộng hưởng. Vận hành trong chân không nâng cao hệ số phẩm chất. Nhiệt độ môi trường ảnh hưởng đến độ ổn định tần số. Mạch điều khiển vòng kín duy trì hoạt động tại điểm tối ưu.

IV. Optical Coherence Tomography Tích Hợp MEMS

Optical coherence tomography (OCT) cách mạng hóa chẩn đoán hình ảnh y sinh. Tích hợp MEMS scanners cho phép OCT nội soi siêu nhỏ gọn. Confocal endomicroscopy kết hợp với MEMS tạo hình ảnh huỳnh quang. Endoscopic OCT imaging đạt độ phân giải dưới 10 micromet. Công nghệ này phát hiện sớm ung thư đường tiêu hóa và phổi. MEMS scanners giảm kích thước đầu dò xuống dưới 2.5mm đường kính. Tốc độ quét cao cho phép hình ảnh thời gian thực trong thủ thuật. Độ sâu xuyên thấu đạt 2-3mm trong mô sinh học. Chất lượng hình ảnh vượt trội so với nội soi truyền thống.

4.1. Endoscopic OCT Imaging Nguyên Lý

Endoscopic OCT imaging sử dụng giao thoa ánh sáng kết hợp thấp. MEMS scanner điều hướng chùm tia quét qua mô sinh học. Ánh sáng phản xạ từ các lớp mô tạo tín hiệu giao thoa. Phân tích tín hiệu tái tạo cấu trúc ba chiều của mô. Độ phân giải trục đạt 5-15 micromet tùy nguồn sáng. Độ phân giải ngang phụ thuộc vào đường kính chùm tia. Tốc độ quét 100 khung/giây cho phép quan sát động. Tích hợp MEMS giảm kích thước và tăng độ linh hoạt.

4.2. Confocal Endomicroscopy Với MEMS

Confocal endomicroscopy tạo hình ảnh huỳnh quang ở độ phân giải tế bào. MEMS scanner quét chùm laser kích thích qua mô nhuộm. Lỗ kim chặn ánh sáng ngoài tiêu cự tăng độ tương phản. Hình ảnh thu được tương đương sinh thiết quang học. Chẩn đoán tại chỗ giảm nhu cầu sinh thiết xâm lấn. Tốc độ khung hình 12Hz phù hợp với quan sát lâm sàng. Kích thước đầu dò nhỏ cho phép tiếp cận vị trí khó.

4.3. Ưu Điểm MEMS Trong Nội Soi Y Sinh

MEMS scanners giảm kích thước thiết bị nội soi đáng kể. Điện áp vận hành thấp đảm bảo an toàn tuyệt đối cho bệnh nhân. Không có bộ phận chuyển động vĩ mô tăng độ tin cậy. Quy trình chế tạo hàng loạt giảm chi phí sản xuất. Tích hợp điện tử đơn giản hóa hệ thống điều khiển. Tiêu thụ năng lượng thấp kéo dài thời gian hoạt động. Khả năng tùy chỉnh thiết kế cho ứng dụng đặc thù.

V. Quy Trình Chế Tạo MEMS Optical Scanners

Chế tạo MEMS optical scanners yêu cầu quy trình vi gia công tiên tiến. Công nghệ bán dẫn cung cấp nền tảng cho sản xuất hàng loạt. Photolithography xác định cấu trúc với độ chính xác nanometer. Khắc ion phản ứng sâu (DRIE) tạo cấu trúc ba chiều. Lắng đọng màng mỏng tạo lớp phản xạ và điện cực. Liên kết wafer tích hợp nhiều lớp chức năng khác nhau. Giải phóng cấu trúc tạo các bộ phận chuyển động tự do. Kiểm tra chất lượng đảm bảo hiệu suất đồng đều. Đóng gói bảo vệ thiết bị khỏi môi trường khắc nghiệt.

5.1. Photolithography Và Pattern Transfer

Photolithography chuyển pattern từ photomask lên wafer silicon. Quay phủ photoresist tạo lớp nhạy sáng đồng đều. Chiếu sáng UV qua mask tạo pattern tiềm ẩn. Hiển ảnh hóa học loại bỏ vùng photoresist đã chiếu sáng. Độ phân giải đạt dưới 1 micromet với hệ thống hiện đại. Căn chỉnh nhiều lớp mask đòi hỏi độ chính xác cao. Kiểm tra quang học đảm bảo chất lượng pattern chuyển.

5.2. Deep Reactive Ion Etching Ứng Dụng

DRIE tạo cấu trúc silicon sâu với thành đứng gần 90 độ. Quy trình Bosch xen kẽ khắc và thụ động hóa. Độ sâu khắc đạt hàng trăm micromet với tỷ lệ cao. Tốc độ khắc 3-5 micromet/phút tùy điều kiện. Kiểm soát nhiệt độ quan trọng cho độ đồng đều. Lựa chọn mask phù hợp chịu được plasma khắc. Cấu trúc giải phóng hoàn toàn sau khi loại bỏ silicon oxide.

5.3. Lắng Đọng Màng Mỏng Và Đóng Gói

Lắng đọng vật lý hơi (PVD) tạo lớp kim loại phản xạ. Lớp vàng hoặc nhôm cung cấp độ phản xạ cao trên 90%. Lắng đọng hóa học hơi (CVD) tạo lớp cách điện và bảo vệ. Độ dày màng kiểm soát chính xác bằng thạch anh cộng hưởng. Đóng gói wafer-level giảm chi phí và tăng độ tin cậy. Môi trường chân không hoặc khí trơ bảo vệ cấu trúc. Wire bonding kết nối điện từ chip đến package.

VI. Thách Thức Và Hướng Phát Triển Tương Lai

MEMS optical scanners cho nội soi y sinh đối mặt nhiều thách thức kỹ thuật. Giảm điện áp vận hành xuống dưới 5V vẫn là mục tiêu quan trọng. Tăng góc quét cơ học mà không làm tăng kích thước thiết bị. Cải thiện độ tin cậy dài hạn trong môi trường sinh học ẩm ướt. Tích hợp nhiều chức năng hình ảnh trên một chip duy nhất. Phát triển vật liệu tương thích sinh học mới cho coating bảo vệ. Tối ưu hóa thuật toán điều khiển cho quét chính xác cao. Giảm chi phí sản xuất để thương mại hóa rộng rãi. Hợp tác đa ngành giữa kỹ sư và bác sĩ lâm sàng.

6.1. Giảm Điện Áp Và Tiêu Thụ Năng Lượng

Điện áp vận hành thấp quan trọng cho an toàn thiết bị y tế. Electromagnetic MEMS scanners đạt góc quét lớn với dưới 3V. Tối ưu hóa thiết kế cuộn dây tăng hiệu suất từ trường. Sử dụng nam châm hiếm đất mạnh giảm dòng điện cần thiết. Vận hành tại tần số cộng hưởng giảm công suất đáng kể. Mạch điều khiển hiệu suất cao giảm tổn hao năng lượng. Nguồn pin nhỏ gọn cung cấp đủ năng lượng cho thủ thuật.

6.2. Tăng Độ Tin Cậy Trong Môi Trường Y Sinh

Môi trường ẩm ướt và nhiệt độ cơ thể thách thức độ bền MEMS. Coating Parylene bảo vệ cấu trúc khỏi ẩm và ion ăn mòn. Đóng gói hermetic ngăn ngừa thâm nhập chất lỏng sinh học. Kiểm tra gia tốc tuổi thọ dự đoán hiệu suất dài hạn. Vật liệu biocompatible như titan cho bề mặt tiếp xúc. Thiết kế chịu lực đảm bảo hoạt động ổn định khi uốn cong. Chu kỳ làm sạch và khử trùng không ảnh hưởng chức năng.

6.3. Tích Hợp Đa Chức Năng Và AI

Tích hợp OCT và confocal microscopy trên một đầu dò. MEMS scanner chia sẻ cho nhiều mode hình ảnh khác nhau. Cảm biến hình ảnh tích hợp giảm kích thước hệ thống tổng thể. Trí tuệ nhân tạo phân tích hình ảnh thời gian thực. Thuật toán deep learning phát hiện bất thường tự động. Hỗ trợ quyết định lâm sàng cải thiện độ chính xác chẩn đoán. Kết nối không dây truyền dữ liệu đến hệ thống lưu trữ.

Xem trước tài liệu
Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Luận án tiến sĩ: Low voltage, MEMS-based reflective and refractive optical scanners for endoscopic biomedical imaging

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (182 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

LOW VOLTAGE, MEMS-BASED REFLECTIVE AND REFRACTIVE OPTICAL SCANNERS FOR ENDOSCOPIC BIOMEDICAL IMAGING By ANKUR JAIN A DISSERTATION PRESENTED TO THE GRADUATE SCHOOL OF THE UNIVERSITY OF FLORIDA IN PARTIAL FULFILLMENT OF THE REQUIREMENTS FOR THE DEGREE OF DOCTOR OF PHILOSOPHY UNIVERSITY OF FLORIDA 2006 UMI Number: 3228738 INFORMATION TO USERS The quality of this reproduction is dependent upon the quality of the copy submitted. Broken or indistinct print, colored or poor quality illustrations and photographs, print bleed-through, substandard margins, and improper alignment can adversely affect reproduction. In the unlikely event that the author did not send a complete manuscript and there are missing pages, these will be noted. Also, if unauthorized copyright material had to be removed, a note will indicate the deletion.

® UMI UMI Microform 3228738 Copyright 2006 by ProQuest Information and Learning Company. All rights reserved. This microform edition is protected against unauthorized copying under Title 17, United States Code. ProQuest Information and Learning Company 300 North Zeeb Road P.

Box 1346 Ann Arbor, MI 48106-1346 Copyright 2006 by Ankur Jain To my parents, Ranjan and Poonam, to my brother Prateek, and to my fiancée Kavitha for their constant love, unwavering support, confidence and encouragement. ACKNOWLEDGMENTS I would like to thank my advisor, Dr. Huikai Xie, for the constant support and guidance he has given me over the past few years. I first met Huikai in August 2002, and subsequently joined his research group as a PhD student in the fall semester.

I am grateful for all the insight he has provided, and am thankful to him for introducing me to the areas of MEMS and endoscopic biomedical imaging. I have personally gained technical expertise, as well as professional know-how through my interactions with him, and | will forever be indebted to him for mentoring me towards becoming a better microsystems technology engineer. The research presented in this dissertation was also painstakingly reviewed by other members of my PhD committee, Dr. Toshikazu Nishida, Dr.

Ramakant Srivastava, and Dr. William Ditto, and for that I am grateful. I have enjoyed many conversations with Dr. Nishida, both personally and professionally.

Working as a graduate teaching assistant for Dr. Srivastava was a pleasure, and I am grateful for our personal friendship. Ditto has provided me with unique insights related to the biomedical application aspect of this project. I want to acknowledge technical and personal discussions with Dr.

Mark Sheplak and Dr. David Arnold, as their advice helped improve my research work and their pleasant company at MEMS conferences is always welcome. Further appreciation goes out to Dr. Peter Zory for his valuable friendship, for always being a mentor, and for his indispensable lessons on how to maintain a good research notebook.

IV The Biophotonics and Microsystems Lab (BML) located in 136 Larsen Hall was home to this project, and I am indebted to my BML group members. Special thanks go out to Hongwei Qu for teaching me the ropes in the cleanroom, and to Shane Todd for helping me with electrothermal modeling. Hongwei has always beena pillar of support within BML, and I enjoyed working with him on various projects. Shane worked with me on various micromirror projects, and I have benefited greatly from our professional interactions and personal friendship.

I would like to acknowledge support from Anthony Kopa, both personally and also for using my 2-D micromirror for imaging purposes. Other BML members who aided me during the course of my research include Deyou Fang, Maojiao He, Mi Huang, Mingliang Wang, Ben Caswell and the newcomers Kemiao “Alex” Jia and Lei Wu. Alex and Lei have proven to be worthy successors for my project, and I will value their camaraderie. All BML members work great as a team, and I have so many good memories about the multilingual jokes told in the lab, and the parties and sports that we all participated in.

BML is just part of the much bigger microsystems group at the University of Florida, known as the Interdisciplinary Microsystems Group (IMG). I am grateful to all IMG members for their support-group-like environment and technical expertise. In particular, I would like to thank my colleagues Venkat Chandrasekaran, Stephen Horowitz, Anurag Kasyap, Chris Bahr, David Martin, Ryan Holman, Erin Patrick, Israel Boniche, Janhavi Agashe, Sheetal Shetye, Jian “Jackie Chan” Liu, Yawei Li, Vijay Chandrasekharan, Lee Hunt, Tai-An Chen, Karthik Kadirvel, Robert Taylor, Brandon Bertolucci, Champak Das and Zheng Xia, to name a few. Venkat introduced me to the world of wire-bonding, while Dave, Ryan and Chris kept our IMG server running 24/7.

Thanks go to Anurag for helping me with the vibrometer, to Erin for help with the PCB milling machine, and to Israel and Janhavi for AutoCAD assistance. I thank Brandon and the Ultimate Frisbee gang for relentlessly organizing sporting events that helped to upkeep the morale of IMG. Finally, credit is due to all other IMG members for general technical assistance, and for maintaining a lively work environment in the office, lab and even inside the cleanrooms. This work would not be complete without help from our external collaborators.

Yingtian Pan and Zhenguo Wang at the State University of New York at Stony Brook for validating the use of my micromirrors for endoscopic optical coherence tomographic (OCT) imaging. I am grateful that they invited me to visit their lab so that I could witness OCT imaging using my endoscopically-packaged micromirrors. Two- photon excitation fluorescence imaging and second harmonic generation nonlinear optical imaging experiments using my micromirrors were demonstrated in collaboration with Dr. Min Gu and Ling Fu at the Swinburne University of Technology, Australia.

I thank Ling for the many hours she has put into this project, and for her personal friendship. I would also like to thank Dr. Michael Bass and Te- Yuan Chung from CREOL, University of Central Florida, Orlando, for letting me use their thermal imager for my research. The MEMS device fabrication was done using the facilities provided by the University of Florida Nanofabrication Facilities (UFNF) and by the UF Microfabritech center.

Therefore, I appreciate the support provided by the UFNF staff Al Ogden, Ivan Kravchenko, Bill Lewis and the UF Microfabritech staff. Scanning electron microscopy (SEM) and white light profilometry were performed using the equipment at the Major vi Analytical Instrumentation Center (MAIC) at the University of Florida. I wish to thank Dr. Luisa Dempere, Wayne Acree, Andrew Gerger and Brad Willenberg of the MAIC for their assistance.

Special thanks go to Tanya Riedhammer who helped me with the Variable-Pressure SEM for imaging my photoresist microlenses. I also want to acknowledge our administrative assistant, Joyce White, for her help and support. Finally, I am eternally grateful to my family and friends for their constant support and encouragement. I would like to thank my parents, Ranjan and Poonam, and my brother, Prateek, for their confidence in me, for their endless love and support, and for keeping me debt-free all through graduate school.

I want to thank my fiancée Kavitha, for all her love, support, advice, and also for all the car rides to school she provided that ultimately helped my research. Thanks are due to my friends Anuradha Ventakesan and Boman Irani who kept me going throughout graduate school. I also want to acknowledge my friends Kanak Behari Agarwal and Himanshu Kaul whose learned advice helped me through the “mid-PhD crisis”. The MEMS-based endoscopic biomedical imaging project at the University of Florida has been supported by the National Science Foundation Biophotonics Program through award number BES-0423557, and by the Florida Photonics Center for Excellence.

vil TABLE OF CONTENTS page ACKNOWLEDGMENTS 21188 6 ‹‹.1 Limitations of Conventional Cancer Diagnosis Methodologles.2 Emerging Optical Coherence Tomography .3 MEMS-based OCT”. HH HH TH gu ng TH HH ng nàn 4 1.4 MEMS-based OCM.c tk HT HH HH TH TH HH HH rệt 6 1. 9 IS luin9 on. 10 2 OPTICAL BIOIMAGING METHODOLOGIES.1 Optical Coherence Tomographyy.1 OCT System Ïesig1n.- cv nn*nn vn TH TH TH kế re 13 2.2 Key Imaging ParaInef€fS.- ác HH1 2 HH ng ng HH khu 17 2.3 Internal Organ OCT [Imaging.

- c cnn nh ng Hết 20 2.2 Optical Coherence MICTOSCODY. Gv HS ng HT TH ng HE ky nhy 24 2.1 Bench-Top OCM na ---::Öö+1Ã1ÈÐ555.2 MEMS-based OCM 1n.3 Non Linear Optical [maging. eee ee ceecceneeeeeeeneeeseceeeeeeenseseeeeeeeeseeeeeeaees 29 2.1 Two-Photon Excitation Fluorescence [maging.2 Second Harmonic Generation Imaging .3 Nonlinear Optical Imaging System Design .4 Endoscopic Nonlinear Optical Imaging .5 MEMS-based Endoscopic Nonlinear Optical Imaging. ELECTROTHERMAL MICROMIRRORS AND ENDOSCOPIC OCT ñ 6n.

Q11 21119 1121119111911 vn kg HT k tệp 40 3.2 Electrothermal Actuation and ÏÖeSIữn.3 Microfabrication PTOC€SS. HH SH TH TH HH tyu 46 3.4 Bimorph Actuation and Theoretical AnaÌyS1S.1 One-Dimensional Electrothermal MICTOIITTOF.2 Two-dimensional Electrothermal MICrOTmITTOY.3 Laser scanning €Xp€TIINII.6 Micromirror PackaØ1ng. cà v19 v11 TH 1g 19k ng TH TK k tyu 63 3.7 MEMS-based Endoscopic OCT [maging .- --cc c cv vn nay65 3.1 MEMS-based OCT System Ïesign. ác 1k1 SH HH Hy re65 3.2 OCT Imaging ReSuÏfS.

ác c1 2v v1 TH vn T1 ng nh nhờ 71 3. c1 ng TH ki Ti ni ng in gi ngà gà Tà kg vết 73 LARGE-VERTICAL-DISPLACEMENT MICROMIRRORS AND NON- LINEAR OPTICAL TMAGTNG. ác HH Ho HH HH nhe75 4.1 LVD Microactuator €SIET. uc vn 1 119 111 11 0 11x HH g1 g1 1 1E hy 77 VD 0.

ác tt HH HH TH ng ng TH HH HH Hrrkt 80 4.2 Equivalent Circuit Model.2 Frequency response/resonant SCanning.- SG 119v KT HH HH HH Hà 92 4.1 Mirror Design oo.1 Bi-directional SCannInng .ccccc cv HH HH ớt 94 4.2 Two-dimensional dynamic scannIng.3 Vertical displacement motIOT.4 MEMS Mirror-based Nonlinear EndOSCODV. uc vn nhe 102 4.1 Nonlinear Optical Imaging SYSf€Tm.- c1 2211112112 111 11 11111 x11 1xx xe yệt 104 AS SUImAYV. HH ng TK ng kg ng TH tk ki tr 107 MICROLENS SCANNERS AND OPTICAL CONFOCAL MICROSCOPY.1 LVD Microlens S€afiIY.- - c1 SH n9 HH kg HH ty 109 5.1 Microlens Scanner ÏeSIgØ1.-- n vn SH vn 1 chờ 111 5.2 Fabricated Microlens ŠSCanTI€T.2 Millimeter-Range LVD Microlens Scanner .-c kh nh key 119 5.1 Millimeter-Range Scanner ÏeSiỹ1.2 Fabrication PTOC€SS. án ng HH HH ng nh ghi ng Hy 121 5.3 LVD Microlens Packag1ng.

cv 1c 1n SH TH TH TH HH HH ky 152 ho an. A aa sa ha. 134 6 CONCLUSIONS AND FUTURE WORK.1 Research Effort Accomplishments. 158 APPENDIX A NON-CMOS, WAFER LEVEL FABRICATION PROCESS.

140 B ARTICLES GENERATED BY THIS RESEARCH EFEFORT.- 145 LIST OF REFERENCES.- S119 HS g1 TT TT HH Hàng HH th nhu 148 BIOGRAPHICAL SKETCH. 2 L1 1S HH HT TH HH Hết 162 LIST OF TABLES Table page 3-1 Thermomechanical properties of some possible bimorph materials at room /3/185E1011 2202277. acc 45 4-1 Parameters used by the equivalent circuit model of the 1-D LVD micromirror.84 4-2 Actuator characteristics for the 2-D LVD micromirrotr.cceceeeereeeeeeneeeteeees 96 5-1 Microlens charaCf€TISEICS. HH HH ng nghi nh ng nh 113 5-2 Estimated microlens parameters for various desired focal lengths.

126 XI LIST OF FIGURES Figure page 1-1 Schematic of a MEMS-based OCT/OCM system. (a) System block diagram. (b) Optical delay line that uses the LVD micromirror as a reference mirrors for transverse and axial scanning. (c) OCT endoscope that uses a 1-D or 2-D LVD micromurror for transverse scanning of tissue.

(d) OCM endoscope that uses a LVD microlens for axial scanning Of †ISSU€. HH H12 1 11k ghe 7 2-1 OCT schermatiC. Q0 0n ng ng nnnnnn TT n TT ng tà tà tà tà tà tà cà nh tu tu ok vu 13 2-2 OCT tissue scanning modes. ác LH HT HH1 TT ng ng H1 1 Hy ky 15 2-3 Comparison between histology, ultrasound and OCT images of biological tissue.

(a) HE-stained histology, (b) 50-MHz ultrasound, and (c) OCT image of a ¡1 `. 16 2-4 Comparison between ultrasound and OCT images of human coronary artery plaques. (a) Jn vivo OCT image with axial imaging resolution of 13 um.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Từ khóa và chủ đề nghiên cứu


Câu hỏi thường gặp

Luận án "MEMS optical scanners cho biomedical imaging nội soi" nghiên cứu về vấn đề gì?

Luận án tiến sĩ nghiên cứu scanner quang học MEMS điều khiển điện áp thấp cho hình ảnh y sinh nội soi, kết hợp công nghệ phản xạ và khúc xạ ánh sáng.

Luận án "MEMS optical scanners cho biomedical imaging nội soi" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại University of Florida. Năm bảo vệ: 2006.

Luận án "MEMS optical scanners cho biomedical imaging nội soi" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "MEMS optical scanners cho biomedical imaging nội soi" thuộc chuyên ngành Kỹ thuật Vi cơ điện tử và Y sinh. Danh mục: Kỹ Thuật Y Học.

Luận án "MEMS optical scanners cho biomedical imaging nội soi" có bao nhiêu trang?

Luận án "MEMS optical scanners cho biomedical imaging nội soi" có 182 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "MEMS optical scanners cho biomedical imaging nội soi" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter