本实用新型涉及一种利用光学成像技术进行医学诊断的医疗器械，具体的说是一种利用圆偏振光谱成像探测人体微血管超微结构的装置。
背景技术：
：微循环是指微动脉与微静脉之间的血液与组织细胞进行物质交换的场所。微循环的功能，形态和代谢的完整是维持人体器官正常功能所不可缺少的条件。通过微循环的研究，便于进一步了解人体各脏器的特殊功能，认知疾病的发病机理，有利于疾病预防，诊断和治疗。各种不同的疾病状态包括糖尿病，高血压和冠心病等，都会引起微循环的病态，包括微血管管径，微血管密度以及微血管内的微血管超微结构速度等参数的变化，还能够对微血管内皮细胞以及微血管内流动的血细胞进行观测。因此通过了解微血管超微结构情况来把握微循环质量，对于各类疾病的诊断和治疗有着极其重要的作用。微血管超微结构情况对健康和疾病诊疗如此重要，对微血管超微结构情况进行高精度的数字化定量化，实现精确诊疗就有重大的必要性。为了实现利用微血管超微结构的精确诊疗，必不可少的需要能够在无创的情况下对微血管超微结构进行实时高清晰成像并数字化的“无创动态微血管超微结构观测系统”。在医学领域，透过皮肤无创地对身体内部进行成像的方式有很多，例如，计算机断层成像(CT)技术以及核磁共振成像(MRI)技术等等。虽然这些技术产生的早，发展成熟，但是由于设备体积大，分辨率低，实时性差等缺点并不适合对微血管超微结构以及微血管超微结构成像进行使用。其中，正交偏振光谱(OPS)成像技术是对于微血管超微结构进行成像的一种新技术。能够在无创的情况下实时对活体微血管超微结构进行观察的成像系统在1999年被提出[1]：正交偏振光谱(OPS)成像技术。该技术的原理图如图1所示。具体的说：正交偏振光谱成像技术中，首先利用特殊波长的光作为成像光源，这样的光源既能够在一定程度上透过皮肤并在其内部进行散射又能够被微血管中的红血球所吸收。光源发出的光本身是非偏振光，需要透过偏振板(A)成为线性偏振光。然后，线性偏振光源通过位于系统中心的分光镜反射到皮肤表面。线性偏振光照射到皮肤表面时会产生两种光：与照射光偏振方向相同的偏振反射光以及照射到内部发生散射而失去统一偏振性的非偏振散射光。非偏振散射光在皮肤内部形成照射光源，又透过皮肤同偏振反射光一起通过分光镜照射到位于数字相机传感器CCD前方的偏振板(B)上。这时，非偏振散射光因为反映了内部微血管超微结构情况而需要被成像，但偏振反射光则需要被作为噪声过滤掉。因为偏振板B与偏振板A的偏振方向成正交，也就是与偏振反射光的偏振方向成正交。根据偏振板的特性，偏振反射光会被偏振板B反射回去而非偏振散射光会通过偏振板B而在CCD表面成像。这样，通过正交偏振的原理就可以在无创的情况下实时观测到微血管超微结构的影像了，这里因为红血球对光源具有一定的吸收作用，所以能够观察到微血管较暗，其他组织较亮的影像。中国专利CN1897870A《用于进行正交偏振光谱成像(OPSI)的装置和方法》以及中国专利CN104783767A《一种利用正交偏振光谱成像探测人体微循环的装置及方法》均公开了两块旋转角度相正交的偏光板和一块非偏振分光器构成的正交偏振光谱进行成像，实质上是采用了线偏振光作为光源。这样的成像清晰度不高，并且以上两个专利均无法对人体微血管的超微结构进行观测。技术实现要素：为克服上述不足之处，本实用新型的目的在于提供一种成像清晰度高的利用圆偏振光谱成像探测人体微血管超微结构的装置。为实现上述目的，本实用新型的技术方案在于：一种利用圆偏振光谱成像探测人体微血管超微结构的装置，其特征在于：至少包括光源模块、分光单元、镜头模块、偏振板和呈像模块；光源模块包括光源和位于光源照射方向上用于将光线转成为柱状直线传播的准直单元；镜头模块包括成像单元、用于将被观测对象放大成像的镜头单元和用于将线偏振光调制成圆偏振光的调光单元；呈像模块为数字相机。优选的是：所述的调光单元位于分光单元与成像单元之间或者位于成像单元与镜头单元之间或者位于镜头单元的前端。优选的是：所述的调光单元为1/4波长板或者1/4相位差膜。优选的是：所述的准直单元为非球面透镜或平凸透镜。优选的是：所述的分光单元为半透镜或者非偏振分光器。优选的是：所述分光单元的侧部设置有阻断透过分光单元的光线的遮光板(7)。优选的是：所述的镜头单元为显微镜物镜或可变焦镜头。优选的是：所述的光源为能够发出线偏振光的镀偏振膜的LED或者半导体激光器。优选的是：所述准直单元与分光单元之间设有直角反射平面镜。优选的是：所述光源模块、分光单元、镜头模块、偏振板和呈像模块的外部设有固定框架。本实用新型的有益效果在于：(1)通过1/4波长板或者1/4相位差膜将垂直线偏振光转变为圆偏振光，并照射到人体皮肤上，使得入射光具有更好的透射能力和成像清晰度，因此，本装置具有比传统成像装置更好的成像性能；(2)通过准直单元将从光源中发出的以辐射式传播的直线光转变为柱状直线光，提高入射光的光效，以提高成像的清晰度；(3)通过外部的固定框架，将本装置容纳在整体装置中，并设置成手持设备，使用方便；(4)通过直角反射平面镜将光源模块的方向与呈像模块的方向一致，使得整个设备更加紧凑。(5)通过镜头单元能够对微血管内皮细胞以及血细胞等超微结构进行观测，通过镜头单元中的可变焦镜头既能够在大视野范围对微血管进行宏观观测也能够在小视野范围对微血管的超微结构进行微观观测。附图说明图1是现有技术的原理示意图；图2a是本实用新型的第一实施例的光线原理图一；图2b是本实用新型的第一实施例的光线原理图二；图2c是本实用新型的第一实施例的光线原理图三；图2d是本实用新型的第一实施例的光线原理图四；图3a是本实用新型的第一实施例的结构示意图一；图3b是本实用新型的第一实施例的结构示意图二；图3c是本实用新型的第一实施例的结构示意图三；图3d是本实用新型的第一实施例的结构示意图四；图4a是本实用新型的第二实施例的光线原理图一；图4b是本实用新型的第二实施例的光线原理图二；图4c是本实用新型的第二实施例的光线原理图三；图4d是本实用新型的第二实施例的光线原理图四；图5a是本实用新型的第二实施例的结构示意图一；图5b是本实用新型的第二实施例的结构示意图二；图5c是本实用新型的第二实施例的结构示意图三；图5d是本实用新型的第二实施例的结构示意图四；图6a是本实用新型的第三实施例的光线原理图一；图6b是本实用新型的第三实施例的光线原理图二；图6c是本实用新型的第三实施例的光线原理图三；图6d是本实用新型的第三实施例的光线原理图四；图7a是本实用新型的第三实施例的结构示意图一；图7b是本实用新型的第三实施例的结构示意图二；图7c是本实用新型的第三实施例的结构示意图三；图7d是本实用新型的第三实施例的结构示意图四；图8a是本实用新型的第四实施例的光线原理图一；图8b是本实用新型的第四实施例的光线原理图二；图8c是本实用新型的第四实施例的光线原理图三；图8d是本实用新型的第四实施例的光线原理图四；图9a是本实用新型的第四实施例的结构示意图一；图9b是本实用新型的第四实施例的结构示意图二；图9c是本实用新型的第四实施例的结构示意图三；图9d是本实用新型的第四实施例的结构示意图四；图10a是本实用新型的第五实施例的光线原理图一；图10b是本实用新型的第五实施例的光线原理图二；图10c是本实用新型的第五实施例的光线原理图三；图10d是本实用新型的第五实施例的光线原理图四；图11a是本实用新型的第五实施例的结构示意图一；图11b是本实用新型的第五实施例的结构示意图二；图11c是本实用新型的第五实施例的结构示意图三；图11d是本实用新型的第五实施例的结构示意图四；图12a是本实用新型的第六实施例的光线原理图一；图12b是本实用新型的第六实施例的光线原理图二；图12c是本实用新型的第六实施例的光线原理图三；图12d是本实用新型的第六实施例的光线原理图四；图13a是本实用新型的第六实施例的结构示意图一；图13b是本实用新型的第六实施例的结构示意图二；图13c是本实用新型的第六实施例的结构示意图三；图13d是本实用新型的第六实施例的结构示意图四；图14是本实用新型双胶合消色差透镜的结构示意图。图中，1-光源；2-准直单元；3-分光单元；4-成像单元；5-镜头单元；6-调光单元；7-遮光板；8-偏振板；9-呈像模块；10-固定框架；11-直角反射平面镜；12-双面凸透镜；13-凹凸透镜。具体实施方式下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明。本实用新型涉及一种利用圆偏振光谱成像探测人体微血管超微结构的装置，至少包括光源模块、分光单元3、镜头模块、偏振板8和呈像模块9；其中，光源模块包括光源1和位于光源1照射方向上用于将光线转成为柱状直线传播的准直单元2；镜头模块包括成像单元4、用于将被观测对象放大成像的镜头单元5和用于将线偏振光调制成圆偏振光的调光单元6；呈像模块9为数字相机。本实用新型根据调光单元的位置分为3种情况，以下根据调光单元的位置不同进行详细描述。实施例1如图2-3所示的利用圆偏振光谱成像探测人体微血管超微结构的装置，至少包括光源模块、分光单元3、镜头模块、偏振板8和呈像模块9；其中，光源模块包括光源1和位于光源1照射方向上用于将光线转成为柱状直线传播的准直单元2；镜头模块包括成像单元4、用于将被观测对象放大成像的镜头单元。其中，调光单元6位于镜头单元5的前端。采用非球面透镜的附图参见图2的a、c和图3的a、c；采用平凸透镜的附图参见图2的b、d和图3的b、d。采用半透镜的附图参见图2的c、d和图3的c、d；采用非偏振分光器附图参见图2的a、b和图3的a、b。进一步的，调光单元6为1/4波长板或者1/4相位差膜，可以实现将入射的线偏振光调整为穿透力更强成像效果更清晰的圆偏振光。其中，优选1/4相位差膜。1/4相位差膜又称为1/4聚合物相位延迟膜，有一种高度耐用的双折射聚合物片制作，能够修改透射光的偏振状态，具有1/4波长板的功能，同时1/4相位差膜耐用且价格低廉，极大增强了设备的可维护性以及降低了成本。具体参照表1关于1/4波长板和1/4相位差膜的比对情况。表11/4波长板或者1/4相位差膜各参数比对情况1/4波长板1/4相位差膜材料形状圆形方形材料面积[mm]76.2(直径)100×100材质水晶双折射聚合物透过率>98％>90％厚度[mm]90.075价格￥16462.5￥142.5由表1可知，在保证成像效果相差不大的情况下，1/4相位差膜的价格远远低于1/4波长板的价格，因此，采用1/4相位差膜可以大大降低本装置的维护和使用成本。另一方面，1/4相位差膜几乎没有厚度，而1/4波长板的厚度将近1cm，对于其安装在本装置前端的效果来说，也是1/4相位差膜优于1/4波长板。进一步的，准直单元2为非球面透镜或平凸透镜。非球面透镜为双胶合消色差透镜，包括沿光源照射方向上依次设置的凹凸透镜和双面凸透镜，双面凸透镜的曲率半径小于凹凸透镜的曲率半径；平凸透镜为沿光源照射方向上的平面和凸面；由于双胶合消色差透镜相对于平凸透镜的球面像差小，实现光线准直精度高，因此优选双胶合消色差透镜。进一步的，分光单元3为半透镜或者非偏振分光器。半透镜与非偏振分光器均具有分光的功能，即实现光线的部分透射，部分反射。其中，半透镜为薄片形的镜片，而非偏振分光器为立方体形状；且从价格来说，非偏振分光器的价格需要好几千元，且安装的时候因体积较大安装不方便，再者，非偏振分光器容易损坏，且具有较大折射率而影响成像效果，因此，优选半透镜。进一步的，分光单元3的侧部设置有阻断透过分光单元的光线的遮光板7。此处的遮光板7主要是防止激光误摄入人体的眼睛，造成眼睛的损伤。另一方面，激光具有一定的能量，虽然采用的激光器为小功率激光，不会造成热感，也不会照射到别的仪器上造成仪器损坏。但不管激光是否存在伤害性，为了使用安全，都必须对其进行遮光处理。进一步的，镜头单元5为显微镜物镜或可变焦镜头。显微镜物镜包括有限远补正显微物镜以及无限远补正显微物镜，具有很高的光学分辨率，能够实现对被观测物体部分宏观结构以及内部微结构，如血细胞和微血管内皮细胞的清晰成像，但是放大倍率固定，不可调节。可变焦镜头是可以调节放大倍数以实现对观测范围进行扩大和缩小的镜头，不仅能够对被观测对象进行宏观结构的观测，也能够对被观测对象进行内部微结构，如血细胞和血管内皮细胞的清晰成像，但是光学分辨率相对于显微物镜较低。可根据装置的使用目的和使用范围，对显微物镜和可变焦镜头进行选择性使用。例如既需要对大面积范围内的微血管分布密度进行统计，也需要观测血细胞对血流流动情况进行分析时，使用可变焦镜头；仅需要对血管内部血细胞和血管内皮细胞进行观测，并对成像质量要求较高时，使用显微物镜。进一步的，光源1为能够发出线偏振光的镀偏振膜的LED或者半导体激光器。众所周知，LED发出的光线为非偏振光，为了使LED通过调光单元转换为圆偏振光，在LED发光部表面镀偏振膜层，LED发出的光线首先透过偏振膜层，变为偏振光。使用镀偏振膜的LED的优点为LED使用寿命长，照射均匀，不会出现斑点噪声。缺点为其发出的光线直线传播性差。因此，优选的为半导体激光器，半导体激光器和准直单元2组成光源模块，岀射的激光为准直激光，虽然半导体激光器的出射光为直线光，但是仍然是以辐射形式在空间传播，因此，需要在出射光的位置放置准直单元来将激光的传播成为柱状直线传播。激光波长在400-600纳米之间。进一步的，成像单元用于聚焦光线进入镜头单元并接收镜头单元的成像光线使之清晰成像于呈像单元，成像单元为双胶合消色差透镜，由凹凸透镜和双面凸透镜组成，凹凸透镜和双面凸透镜的位置可以互换，例如沿光源照射方向上依次设置凹凸透镜和双面凸透镜，也可为沿光源照射方向上依次设置双面凸透镜和凹凸透镜。这是为了减少由于镜面曲率而造成折射率的误差，提高出射光的准直精度。两面透镜之间通过光学粘合剂粘接。进一步的，光源模块、分光单元3、镜头模块、偏振板8和呈像模块的外部设有固定框架10。通过固定框架10，将整个光学仪器组成一个整体，且由于所选的器件体积较小，可以将整个装置设置成手持设备，便于操作和使用。本装置中采用的偏振板为纳米粒子线性薄膜偏振板，具有极高的消光比。由于近年技术的进步，CMOS传感器的信噪比也有所提升，媲美CCD传感器，且价格低廉，因此本装置中使用CMOS传感器来代替以往的CCD传感器，达到降低成本的目的。如图3的光线原理图可知，由光源1发出的直线光经准直单元2将其转变为柱状直线光。经准直后的入射光照射到分光单元3上，垂直偏振的光线被分光单元3反射，照射到由成像单元4、镜头单元5和调光单元6组成的镜头模块中，当垂直线偏振光通过调光单元6后成为圆偏振光并照射到人体皮肤上，由于圆偏振光比线偏振光具有更好的透射能力以及成像清晰度，因此本装置比以往的成像设备具有更好的成像性能。照射到皮肤上的圆偏振光分为两种，一种是以原来偏振状态反射回的圆偏振反射光，另一种是由皮肤内部微血管发生散射的非偏振散射光。圆偏振反射光再次通过调光单元6形成与入射偏振方向成正交的平行线偏振反射光，非偏散射光通过调光单元6形成旋转方向随机的随机圆偏振散射光。这两种光通过镜头模块成像，并通过分光单元3照射到偏振板8上。这里的偏振板8的偏振方向与平行线偏振反射光成正交，因此可以过滤掉皮肤表面的反射光，而随机圆偏振散射光中具有垂直偏振的成分，因此可以通过偏振板8在呈像模块上呈现图像。实施例2与实施例1不同的是，如图4、5所示，调光单元6位于成像单元4与镜头单元5之间。其余同实施例1。采用非球面透镜的附图参见图4的a、c和图5的a、c；采用平凸透镜的附图参见图4的b、d和图5的b、d。采用半透镜的附图参见图4的c、d和图5的c、d；采用非偏振分光器附图参见图4的a、b和图5的a、b。光线的走向与实施例1相同。实施例3与实施例1不同的是，如图6、7所示，调光单元位6于分光单元与成像单元之间。其余同实施例1。采用非球面透镜的附图参见图6的a、c和图7的a、c；采用平凸透镜的附图参见图6的b、d和图7的b、d。采用半透镜的附图参见图6的c、d和图7的c、d；采用非偏振分光器附图参见图6的a、b和图7的a、b。光线的走向与实施例1相同。实施例4与实施例1不同的是，如图8、9所示，在准直单元2与分光单元3之间设有直角反射平面镜11来反射光源，可将光源的方向与呈像模块的方向平行，使得整个设备更加紧凑。采用非球面透镜的附图参见图8的a、c和图9的a、c；采用平凸透镜的附图参见图8的b、d和图9的b、d。采用半透镜的附图参见图8的c、d和图9的c、d；采用非偏振分光器附图参见图8的a、b和图9的a、b。如图9所示的光线原理图可知，由光源发出的直线光经准直单元2将其转变为柱状直线光。经准直后的入射光由直角反射平面镜11反射，再照射到分光单元3上，后面的光线与实施例1相同。实施例5与实施例2不同的是，如图10、11所示，在准直单元2与分光单元3之间设有直角反射平面镜11来反射光源，可将光源的方向与呈像模块的方向平行，使得整个设备更加紧凑。采用非球面透镜的附图参见图10的a、c和图11的a、c；采用平凸透镜的附图参见图10的b、d和图11的b、d。采用半透镜的附图参见图10的c、d和图11的c、d；采用非偏振分光器附图参见图10的a、b和图11的a、b。如图11所示的光线原理图可知，由光源发出的直线光经准直单元2将其转变为柱状直线光。经准直后的入射光由直角反射平面镜11反射，再照射到分管单元3上，后面的光线与实施例1相同。实施例6与实施例3不同的是，如图12、13所示，在准直单元2与分光单元3之间设有直角反射平面镜11来反射光源，可将光源的方向与呈像模块的方向平行，使得整个设备更加紧凑。采用非球面透镜的附图参见图12的a、c和图13的a、c；采用平凸透镜的附图参见图12的b、d和图13的b、d。采用半透镜的附图参见图12的c、d和图13的c、d；采用非偏振分光器附图参见图12的a、b和图13的a、b。如图13所示的光线原理图可知，由光源发出的直线光经准直单元2将其转变为柱状直线光。经准直后的入射光由直角反射平面镜11反射，再照射到分管单元3上，后面的光线与实施例1相同。当前第1页1 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