Scanachsen für schnelle und zuverlässige Bildaufnahme in OCT-Geräten für die Ophthalmologie und Dermatologie
OCT ist ein interferometrisches Bildgebungsverfahren, das auf breitbandigem Infrarotlicht im Wellenlängenbereich zwischen 0,8 µm und 1,4 µm basiert, um das Gewebe optimal zu durchdringen. OCT hat bereits den "Goldstandard" in der Augenheilkunde erreicht, findet aber in letzter Zeit zunehmend auch Anwendung in der Dermatologie, z. B. zur Diagnose von Hautkrebs. Im Vergleich zu herkömmlichen invasiven Diagnosemaßnahmen liefert OCT schnellere Ergebnisse und reduziert Nebenwirkungen und Belastungen für die Patienten.
Michelson-Interferometer Aufbau zur Untersuchung von Gewebe
Die OCT-Technologie verwendet breitbandiges IR-Licht (im Wellenlängenbereich zwischen 800 und 1400 nm, welches am besten in das Gewebe eindringt) mit kurzer Kohärenzlänge in einem Michelson-Interferometer Aufbau. Das Signal ergibt sich aus der Interferenz von Sonden- und Referenzstrahl, die auf Reflexionen an den Brechungsindexgrenzen im biologischen Gewebe beruht.
Die OCT-Technik basiert also auf dem präzisen und dynamischen axialen Scannen eines optischen Strahls ((1) - siehe Zeichnung) in einem der Interferometerarme. Zu diesem Zweck bietet PI Nanopositioniertische an, die zu einer maximalen Bildauflösung beitragen. Basierend auf verschiedenen Antriebstechnologien und vorhandenen Produkten kann PI die Scanachse an geräte- und anwendungsspezifische Anforderungen anpassen: Größe, Verfahrbereich (Hub), Antriebsart (Schwingspulen- oder Piezoantrieb) und Auflösung können gezielt auf das Gesamtdesign des OCT-Gerätes abgestimmt werden. Eine ausgefeilte Controllertechnik und eine Vielzahl von Schnittstellen ermöglichen einen einfachen Zugriff auf die Scanachse.
Typische Spezifikationen
Die wichtigste Spezifikation für das axiale Scannen ist die Eindringtiefe (z), die üblicherweise im Bereich von 0,4 mm - 3 mm liegt. Dieser Wert definiert direkt den minimal erforderlichen Verfahrbereich der Scanachse. Weitere Spezifikationen beinhalten:
- Axial Auflösung: 0,5 - 15 µm (halbe Kohärenzlänge!)
- Seitliche Auflösung: 1,3 - 3 µm (Durchmesser der Fokusebene)
- Scan Rate: 85 - 1500 kHz (technologieabhängig)
- 2D/3D Bildfrequenz: 10 - 30 fps (frames per second)
Präzisionsbewegungssysteme für das Scannen
Um den Anforderungen an moderne OCT-Systeme gerecht zu werden, können verschiedene Antriebskonzepte eingesetzt werden.
Piezoelektrische Nanopositionierscanner mit Flexure Festkörpergelenken
Es stehen mehrere piezogetriebene Plattformen zur Verfügung. Die beiden unten gezeigten Beispiele basieren auf piezoelektrischen Stapelaktoren, die über Flexure Festkörpergelenke einen linearen Präzisionspositionierer (rechts) bzw. eine Objektivhalterung für Mikroskopie antreiben. Hebelübersetzte, piezoelektrische lineare Nanopositioniertische bieten die höchstmögliche Auflösung und Präzision; darüber hinaus sind sie sowohl reibungsfrei als auch verschleißfrei und benötigen praktisch keine Energie, um eine Position zu halten.
Linearmotorgetriebene Voice-Coil Scanner
Voice-Coil Motoren basieren auf dem aus Lautsprechern bekannten elektromagnetischen Prinzip. Sie eignen sich am besten für Bewegungsbereiche von ~0,5 mm bis 25 mm. Voice-Coil Motoren sind reibungsfrei, verschleißfrei und können hochdynamische und präzise Bewegungen ausführen. Beim Einsatz in Scan- und Positionierachsen werden sie häufig mit Kreuzrollenschienen kombiniert, um eine hochpräzise Führung zu gewährleisten. In die Scanner integrierte lineare Encoder liefern Rückmeldungen an eine Bewegungssteuerung mit geschlossenem Regelkreis, um eine präzise Positions- und Geschwindigkeitssteuerung zu ermöglichen.
Kundenspezifische Lösungen
Basierend auf der Technologie der oben gezeigten standardisierten Produkte gibt es viele Möglichkeiten, kundenspezifische Lösungen zu entwickeln in Bezug auf:
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