一种甲襞微循环成像装置的制作方法

本实用新型涉及医疗器械领域，尤其涉及一种甲襞微循环成像装置。

背景技术：

微循环通常是指人体血管网中微动脉和微静脉之间血管直径较小的血液循环，是人体血液循环的最基本单元。它是血液与各细胞组织进行物质交换的重要途径，微循环的状态代表着人体各组织器官的生理功能是否正常。甲襞是覆盖在指甲根部的皮肤皱折。其表皮为复层鳞状上皮，上皮下为结缔组织突起形成的真皮乳头，每个乳头内一般有一支毛细血管，走向表皮，接近表皮时与表皮平等，在显微镜下容易看见。因此，甲襞是观察微循环的良好部位，也是临床微循环检查最常用的部位，医生可以根据所观察到的微循环图像来判断病人的病情。

现有的甲襞微循环成像系统主要采用的是基于正交偏振光谱成像技术(OPS)的微循环成像装置，其成像光学系统均采用折射式光学系统，可以得到较满意的图像，在一定程度上实现了对微循环的无创、实时监测。但是目前基于正交偏振成像的甲襞微循环成像装置的仍然存在其局限性：上述成像装置往往体积庞大、不便于携带，在检测微循环图像时，需要医生手持装置把手或者用其他配套设备固定装置，且需要病人在使用时手指必须固定不移动，导致上述装置获得微循环图像需要的准备时间长而且无法获得长时间的稳定图像。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种甲襞微循环成像装置，能够减小装置的体积，并且方便使用者的携带，提高了甲襞微循环的观察便利性。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种甲襞微循环成像装置，包括装置本体以及设于所述装置本体内的光源照明装置、成像接收通道和图像接收装置；所述装置本体上设有用于放置待观察甲襞的手指夹持器；所述成像接收通道的一端连接所述手指夹持器，另一端连接所述图像接收装置；所述成像接收通道的一端设有开口，所述开口设于所述手指夹持器的上部；所述光源照明装置设于所述成像接收通道内并邻近所述开口，所述光源照明装置发出的光线从所述开口射出至所述甲襞；所述成像接收通道内设有若干片光学镜片，所述若干片光学镜片将从所述开口射入至所述成像接收通道的光线的成像投射至所述图像接收装置；所述图像接收装置的图像数据发送端与计算机的图像数据接收端通信连接。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的一种甲襞微循环成像装置采用了夹持结构，并将光学成像系统集成在夹持状的结构中。将所述成像接收通道的开口设于所述手指夹持器上部，即所述待观察甲襞的上方，同时将所述光源照明装置设于所述成像接收通道内并邻近所述开口，从而使该开口成为整个光学成像系统的入口，所述光源照明装置发出光线且通过所述开口投射至所述甲襞；所述带有甲襞微循环信息的光线通过所述开口射入所述成像接收通道，即所述成像接收通道通过所述若干片光学镜片收集带有甲襞微循环信息的光线，并将收集的光线的成像投射至所述图像接收装置；所述带有甲襞微循环信息的光线是射入所述甲襞皮下发生散射后返回所述甲襞表皮的光线；所述图像接收装置对接收到的所述光线的成像进行光电转换和模数转换，并将获得的图像数据传输至计算机，由所述计算机进行图像处理，并显示出所述甲襞的微循环图像。将光学成像系统集成在夹持状的结构中，减小了所述甲襞微循环成像装置的体积；且所述甲襞微循环成像装置在使用时只需要将待观察手指用该装置按要求夹住即可，不需要医生手持且能够很快固定在使用者(病人)的手指上，方便使用者的携带，提高了甲襞微循环的观察便利性。

进一步地，所述若干片光学镜片包括一片液体镜片；所述装置本体内还设有液体镜片控制器，所述液体镜片控制器与所述液体镜片电性连接；所述液体镜片控制器的曲率调整指令输入端与所述计算机的曲率调整指令输出端通信连接。

作为上述实用新型实施例的改进方案，考虑到现有技术中的甲襞微循环成像装置每次都需要通过手动调焦的方式进行对焦找到清晰图像，只要使用者稍有抖动，成像系统的像平面便移开，导致需要重新手动调焦，系统对焦时间长，使用起来极其不方便，本实施例提供的一种甲襞微循环成像装置采用了液体镜片自动调焦的技术。当所述带有甲襞微循环信息的光线射入成像接收通道，并经过所述液体镜片成像到所述图像接收装置，经光电转换和模数转换后传到计算机，所述计算机根据当前接收的所述图像数据，通过自动对焦算法计算后快速向所述液体镜片控制器发出曲率调整指令，所述液体镜片控制器根据所述曲率调整指令实时调整所述液体镜片的曲率，从而调整所述液体镜片的焦距，保证光学成像系统可以实时快速对焦，使得在所述图像接收装置中获得的图像对比度达到最大，从而在计算机上显示出稳定的图像或视频。这样，即使使用者的手指稍有抖动，液体镜片也将根据计算机的曲率调整指令进行实时快速调焦，对焦后呈现清晰的微循环图像，实现自动对焦；因此所述甲襞微循环成像装置在获取图像或者视频过程中，使用者的手可以随处移动，该光学成像系统可以随着人手的移动而移动，不会影响系统成像质量，而且无需人工手动调焦，进一步提高了甲襞微循环的观察便利性。且液体镜片结构紧凑、体积小巧，耐用性好；通过电压控制液体镜片内液体的曲率变化进行变焦，变焦范围大、光轴稳定、光线的穿透能力强，且对焦过程不存在机械振动，噪音小。

进一步地，所述若干片光学镜片包括若干片常规光学玻璃镜片和一片液体镜片，所述液体镜片设于所述常规光学玻璃镜片与所述图像接收装置之间；所述装置本体内还设有液体镜片控制器，所述液体镜片控制器与所述液体镜片电性连接；所述液体镜片控制器的曲率调整指令输入端与所述计算机的曲率调整指令输出端通信连接。

作为上述实用新型实施例的改进方案，本实施例提供的一种甲襞微循环成像装置的成像接收通道内还设有若干片常规光学玻璃镜片,由于单片液体镜片无法获取高分辨率图像且共轭距离较小，因此通过常规光学玻璃镜片与单片液体镜片进行匹配设计来保证整个光学成像系统的物象共轭距离，并保证系统的光学分辨率。

进一步地，所述成像接收通道包括第一通道和第二通道，所述第一通道与所述第二通道垂直连通，所述第一通道与所述第二通道连通的拐角处设有反射棱镜；所述第一通道与所述第二通道内设有至少一片常规光学玻璃镜片，所述常规光学玻璃镜片包括定焦镜片。

作为上述实用新型实施例的改进方案，本实施例提供的一种甲襞微循环成像装置的成像接收通道采用直角拐角结构，常规光学玻璃镜片主要是采用在所述第一通道内的定焦镜片，直角拐角处的反射棱镜，以及第二通道内的定焦镜片，使得所述带有甲襞微循环信息的光线依次经过所述常规光学玻璃镜片和所述液体镜片后，能够最终成像到所述图像接收装置中，且所述成像接收通道利用拐角结构让光学成像系统集成在装置本体中时，能够较好的利用空间，从而减小所述甲襞微循环成像装置的体积。

进一步地，所述开口处设有一平板封口玻璃。

作为上述实用新型实施例的改进方案，考虑到使用时，所述开口会与被香柏油覆盖的甲襞相接触，本实施例提供的一种甲襞微循环成像装置通过在开口处设置所述平板封口玻璃，可以防止香柏油流入所述成像接收通道以及所述光源照明装置，避免对所述成像接收通道造成污染或者损坏所述光源照明装置。

进一步地，所述光源照明装置包括围绕所述开口均匀布置的多个LED。

作为上述实用新型实施例的改进方案，本实施例提供的一种甲襞微循环成像装置通过围绕所述开口均匀布置的多个LED可以使所述光线投射至所述甲襞时形成一个照度均匀的区域。

进一步地，所述光源照明装置发出光线的波长λ符合甲襞微循环中的血红蛋白和脱氧血红蛋白的吸收光谱。

作为上述实用新型实施例的改进方案，本实施例提供的一种甲襞微循环成像装置的光源照明装置发出波长为λ的光线并投射至所述待观察甲襞，波长λ符合甲襞微循环中的血红蛋白和脱氧血红蛋白的吸收光谱，例如在血红蛋白和脱氧血红蛋白的吸收光谱中，420nm是血红蛋白和脱氧血红蛋白等的吸收峰，由于该波长的光被红细胞强烈吸收，所以在图像上观察到的微血管呈现为亮背景下的暗图案，可以得到更好的成像效果。

进一步地，所述装置本体内还设有光源控制器，所述光源控制器与所述光源照明装置电性连接；所述光源控制器的开关控制指令输入端与所述计算机的开关控制指令输出端通信连接。

作为上述实用新型实施例的改进方案，本实施例提供的一种甲襞微循环成像装置采用了与所述图像接收装置采集同步的频闪照明光源；所述计算机根据所述图像接收装置的采集频率向所述光源控制器发出开关控制指令；所述光源控制器根据所述开关控制指令控制所述光源照明装置实现与所述图像接收装置采集同步的频闪照明；采用频闪照明可以减小LED的功耗，大大减少了光源照明装置的发热程度；与图像接收装置同步的频闪光源可以提高系统对快速移动的物体进行高分辨率成像，减小成像时候运动物体产生的拖影。

进一步地，所述图像接收装置为电荷耦合元件图像传感器或互补金属氧化物半导体图像传感器。

附图说明

图1是本实用新型较佳实施例提供的一种甲襞微循环成像装置的结构示意图；

图2是本实用新型较佳实施例提供的一种甲襞微循环成像装置的液体镜片自动对焦系统原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，其是本实用新型较佳实施例提供的一种甲襞微循环成像装置的结构示意图。

本实用新型实施例提供的一种甲襞微循环成像装置包括装置本体1以及设于所述装置本体1内的光源照明装置2、成像接收通道3和图像接收装置4；

所述装置本体1上设有用于放置待观察甲襞的手指夹持器5；所述成像接收通道3的一端连接所述手指夹持器5，另一端连接所述图像接收装置4；所述成像接收通道3的一端设有开口33，所述开口33设于所述手指夹持器5的上部；所述光源照明装置2设于所述成像接收通道3内并邻近所述开口33，所述光源照明装置2发出的光线从所述开口33射出至所述甲襞；所述成像接收通道内设有若干片光学镜片(在本实施例中包括第一定焦镜片301、反射棱镜302、第二定焦镜片303和液体镜片304)，所述若干片光学镜片将从所述开口33射入至所述成像接收通道3的光线的成像投射至所述图像接收装置4；所述图像接收装置4的图像数据发送端与计算机6的图像数据接收端通信连接。

即所述光源照明装置2发出光线且通过所述开口33投射至所述甲襞；所述带有甲襞微循环信息的光线通过所述开口射入所述成像接收通道3，所述成像接收通道3通过所述若干片光学镜片收集带有甲襞微循环信息的光线，并将收集的光线的成像投射至所述图像接收装置4；所述带有甲襞微循环信息的光线是射入所述甲襞皮下发生散射后返回所述甲襞表皮的光线；所述图像接收装置4对接收到的所述光线的成像进行光电转换和模数转换，并将获得的图像数据传输至计算机6，由所述计算机6进行图像处理，并显示出所述甲襞的微循环图像。

其中，所述若干片光学镜片包括若干片常规光学玻璃镜片(在本实施例中包括第一定焦镜片301、反射棱镜302和第二定焦镜片303)和一片液体镜片304，即所述成像接收通道3内设有若干片常规光学玻璃镜片和一片液体镜片304，所述液体镜片304设于所述常规光学玻璃镜片(在本实施例中指第二定焦镜片303)与所述图像接收装置4之间；所述装置本体1内还设有液体镜片控制器7(图1中未示意)，所述液体镜片控制器7与所述液体镜片304电性连接；所述液体镜片控制器7的曲率调整指令输入端与所述计算机6的曲率调整指令输出端通信连接；即所述计算机6还根据当前图像接收装置4获得的图像数据向所述液体镜片控制器7发出曲率调整指令；所述液体镜片控制器7根据所述曲率调整指令实时调整所述液体镜片304的曲率R，使得所述图像接收装置4获得的图像对比度达到最大。

具体地，所述成像接收通道3包括第一通道31和第二通道32，所述第一通道31与所述第二通道32垂直连通，所述第一通道31与所述第二通道32连通的拐角处设有反射棱镜302，即通过所述第一通道31收集的所述带有甲襞微循环信息的光线经所述反射棱镜302反射后射入所述第二通道32；所述第一通道31与所述第二通道32内设有至少一片常规光学玻璃镜片，所述常规光学玻璃镜片包括定焦镜片，在本实施例中所述第一通道31内设有第一定焦镜片301，所述第二通道32内设有第二定焦镜片302。

所述开口33处设有一平板封口玻璃305。

所述光源照明装置2包括围绕所述开口33均匀布置的多个LED。所述光源照明装置2发出光线的波长λ符合甲襞微循环中的血红蛋白和脱氧血红蛋白的吸收光谱。所述装置本体1内还设有光源控制器8(图1中未示意)，所述光源控制器8与所述光源照明装置2电性连接；所述光源控制器8的开关控制指令输入端与所述计算机6的开关控制指令输出端通信连接，即所述计算机6还根据所述图像接收装置4的采集频率向所述光源控制器8发出开关控制指令；所述光源控制器8根据所述开关控制指令控制所述光源照明装置2实现与所述图像接收装置4采集同步的频闪照明。

所述图像接收装置4为电荷耦合元件图像传感器CCD或互补金属氧化物半导体图像传感器CMOS。

下面将结合附图对本实用新型实施例的工作原理进行详细阐述：

本实用新型实施例提供的一种甲襞微循环成像装置使用时，需要在待观察手指的甲襞上涂上适当的香柏油(如图1所示)，再将手指按要求放置于所述装置本体1的手指夹持器5内，使光源照明装置2发出的光线正好投射至所述待观察甲襞上；打开频闪光源光源照明装置2和光源控制器8以及液体镜片控制器7，所述光源照明装置2发出波长为λ的光线通过所述开口33及其平板封口玻璃305投射至所述甲襞，并穿过所述甲襞表层涂的香柏油，射入所述甲襞皮下，在皮下组织内部发生散射(皮肤组织100微米深度下是良好的光散射体，遵守光的散射定律，能有效地散射光，在皮肤组织内部产生散射光线)；所述带有甲襞微循环信息的光线再次返回所述甲襞表皮，通过所述开口33及其平板封口玻璃305射入所述成像接收通道3的第一通道31，所述带有甲襞微循环信息的光线先通过所述第一定焦镜片301再经所述反射棱镜302反射后进入所述第二通道32，随后依次经过第二定焦镜片303和液体镜片304最终被成像到所述图像接收装置4中(光线路径如图1所示)，经光电转换和模数转换后传到计算机6；所述计算机6对接收的所述图像数据进行图像处理，显示出所述甲襞的微循环图像，同时还根据当前接收的所述图像数据，通过自动对焦算法计算后快速给所述液体镜片控制器7发出曲率调整指令；所述液体镜片控制器7根据所述曲率调整指令改变所述液体镜片304的曲率R，从而调整所述液体镜片304的焦距，使得在所述图像接收装置4中获得的图像对比度达到最大，在计算机6上显示出稳定的图像或视频。

其中，本实用新型实施例提供的一种甲襞微循环成像装置采用了夹持结构，并将光学成像系统集成在夹持状的结构中减小了所述甲襞微循环成像装置的体积；且所述甲襞微循环成像装置在使用时只需要将待观察手指用该装置按要求夹住即可，不需要医生手持且能够很快固定在使用者(病人)的手指上，方便使用者的携带，提高了甲襞微循环的观察便利性。所述甲襞微循环成像装置在使用时，需要在待观察手指的甲襞上涂上适当的香柏油是为了防止所述甲襞表皮的角质层形成镜面效果，产生强烈的反射光线进入光学成像系统。当被测物为皮肤组织时，皮肤组织表面的角质层类似于镜面，遵守光的反射定律，能强烈地反射光线，由于所述反射光线的强度远大于所述带有甲襞微循环信息的光线的强度，因此如果反射光线进入光学成像系统，所述带有甲襞微循环信息的光线将被淹没，造成像不清晰。

本实用新型实施例提供的一种甲襞微循环成像装置还采用了液体镜片自动调焦的技术。参见图2，其是本实用新型较佳实施例提供的一种甲襞微循环成像装置的液体镜片自动对焦系统原理图。当所述带有甲襞微循环信息的光线射入成像接收通道3，并依次经过第一定焦镜片301、反射棱镜302、第二定焦镜片303(常规光学玻璃镜片)和液体镜片304成像到所述图像接收装置4中，经光电转换和模数转换后传到计算机6，所述计算机6还根据当前接收的所述图像数据，通过自动对焦算法计算后快速给所述液体镜片控制器7发出曲率调整指令，该指令指示所述液体镜片控制器7改变所述液体镜片304的曲率R，从而调整所述液体镜片304的焦距，保证光学成像系统可以实时快速对焦，使得在所述图像接收装置4中获得的图像对比度达到最大，从而在计算机6上显示出稳定的图像或视频。

所述液体镜片304使用两种不能融合的液体，其中一种是导电的水性溶液，另一种是不导电的油。这两种液体被装在小型管状容器中，在容器内形成相当与玻璃镜头的月牙型的曲面，曲面的曲率R变化使得液体镜片304的焦距发生变化。油的抗水表面的湿润效果可以使用电压来改变(故名电润湿)，令表面变得更亲水(湿润)或更抗水。由于原先抗水(或亲水)的表面现在变得更吸水(或抗水)，油层不得不改变其形式，因此，通过调整在容器两端的直流电电压，就可以改变两种不同的液体交接处月牙形表面的曲率R，也就是液体镜片304的焦距。液体镜片控制器7就是通过改变液体镜片304的驱动电压来改变其曲率R，从而改变其焦距。液体镜片304的不同驱动电压对应不同的曲率R值，驱动电压总共有N个，因此对应N个R值(从R0、R1......RN)，通过电压控制液体镜片304内液体的曲率R变化进行变焦，变焦范围大、光轴稳定、光线的穿透能力强，且对焦过程不存在机械振动，噪音小。此外，液体镜片304结构紧凑、体积小巧，耐用性好。

所述计算机6在检测到所述甲襞微循环图像的对比度发生变化时，向所述液体镜片控制器7发送曲率调整控制指令，使所述液体镜片控制器7控制所述液体镜片304的曲率R在一个范围内逐渐变化；在这个过程中，所述计算机6不断检测所述甲襞微循环图像的对比度，当找到最高的对比度时，向所述液体镜片控制器7发送曲率稳定控制指令，使所述液体镜片控制器7控制所述液体镜片304稳定在所述最高的对比度所对应的曲率R。

但是，可以理解的，上述采用液体镜片自动调焦技术的实施方式只是作为该实用新型的较优实施方式，是考虑到现有技术中的甲襞微循环成像装置每次都需要通过手动调焦的方式进行对焦找到清晰图像，只要使用者稍有抖动，成像系统的像平面便移开，导致需要重新手动调焦，系统对焦时间长，使用起来极其不方便。因此，通过在光学成像系统中设置一片可自动调焦的液体镜片304，即使使用者的手指稍有抖动，液体镜片304也将根据计算机6的曲率调整指令进行实时快速调焦，对焦后呈现清晰的微循环图像，实现自动对焦；使得所述甲襞微循环成像装置在获取图像或者视频过程中，使用者的手可以随处移动，该光学成像系统可以随着人手的移动而移动，不会影响系统成像质量，而且无需人工手动调焦，进一步提高了甲襞微循环的观察便利性。在其它实施例中，所述甲襞微循环成像装置的光学成像系统还可以采用其他的实施方式，例如所述成像接收通道3内只设有常规光学玻璃镜片而没有所述液体镜片304，只要所述成像接收通道3能够收集带有甲襞微循环信息的光线并最终将收集的光线的成像投射至所述图像接收装置4即可。

本实用新型实施例提供的一种甲襞微循环成像装置的成像接收通道3内还设有若干片常规光学玻璃镜片，且所述成像接收通道3采用直角拐角结构，常规光学玻璃镜片主要是采用在所述第一通道31内的第一定焦镜片301，直角拐角处的反射棱镜302，以及第二通道32内的第二定焦镜片303，使得所述带有甲襞微循环信息的光线依次经过上述常规光学玻璃镜片和所述液体镜片304后，能够最终成像到所述图像接收装置4中。

但是，可以理解的，上述在所述液体镜片304前设置若干片常规光学玻璃镜片和采用直角拐角结构的通道设置的实施方式只是作为该实用新型的较优实施方式，是由于单片液体镜片304无法获取高分辨率图像且共轭距离较小，因此通过常规光学玻璃镜片(即第一定焦镜片301、反射棱镜302和第二定焦镜片303)与单片液体镜片304进行匹配设计来保证整个光学成像系统的物象共轭距离，并保证系统的光学分辨率；且所述成像接收通道3利用拐角结构让光学成像系统集成在装置本体1中时，能够较好的利用空间，从而减小所述甲襞微循环成像装置的体积。在其它实施例中，所述甲襞微循环成像装置的光学成像系统还可以采用其他的实施方式，例如所述成像接收通道3内只设有所述液体镜片304，或者所述成像接收通道3不设有直角拐角或设有更多直角拐角，或者所述第一通道31与第二通道32内设有更多的常规光学玻璃镜片。只要所述成像接收通道3能够收集带有甲襞微循环信息的光线并最终将收集的光线的成像投射至所述图像接收装置4即可。

本实施例提供的一种甲襞微循环成像装置的开口33处设有一平板封口玻璃305。但是，可以理解的，上述实施方式只是作为该实用新型的较优实施方式，是考虑到使用时，所述开口33会与被香柏油覆盖的甲襞相接触，通过在开口33处设置所述平板封口玻璃305，可以防止香柏油流入所述成像接收通道3以及所述光源照明装置2，避免对所述成像接收通道3造成污染或者损坏所述光源照明装置2。在其它实施例中，所述开口33处的结构设置还可以采用其他的实施方式。

本实施例提供的一种甲襞微循环成像装置的光源照明装置2包括围绕所述开口33均匀布置的多个LED，且所述光源照明装置2的多个LED发出光线的波长λ符合甲襞微循环中的血红蛋白和脱氧血红蛋白的吸收光谱，例如在血红蛋白和脱氧血红蛋白的吸收光谱中，420nm是血红蛋白和脱氧血红蛋白等的吸收峰。

但是，可以理解的，上述光源照明装置2的结构设置的实施方式只是作为该实用新型的较优实施方式，通过围绕所述开口33均匀布置的多个LED可以使所述光线投射至所述甲襞时形成一个照度均匀的区域；光源照明装置2发出波长为λ的光线并投射至所述待观察甲襞时，由于该波长的光被红细胞强烈吸收，所以在图像上观察到的微血管呈现为亮背景下的暗图案，可以得到更好的成像效果；在其它实施例中，所述光源照明装置2的结构设置还可以采用其他的实施方式。

本实施例提供的一种甲襞微循环成像装置采用了与所述图像接收装置4采集同步的频闪照明光源；通过所述计算机6根据所述图像接收装置4的采集频率向所述光源控制器8发出开关控制指令，该指令指示所述光源控制器8控制所述光源照明装置2的多个LED的开关，且频率与所述图像接收装置4的采集频率相同。

但是，可以理解的，上述采用频闪照明光源的实施方式只是作为该实用新型的较优实施方式，采用频闪照明可以减小LED的功耗，大大减少了光源照明装置2的发热程度；与图像接收装置4同步的频闪光源可以提高系统对快速移动的物体进行高分辨率成像，减小成像时候运动物体产生的拖影。在其它实施例中，所述光源照明装置2还可以采用其他的实施方式，例如不采用频闪。

综上所述，本实用新型实施例提供的一种甲襞微循环成像装置，通过采用夹持状的结构和液体镜片自动调焦的技术来提高甲襞微循环的观察便利性。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本实用新型的保护范围。