本發(fā)明涉及光學成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微循環(huán)成像裝置。

背景技術(shù)：

人體內(nèi)微動脈和微靜脈之間的血液循環(huán)稱之為微循環(huán)，其為人體血液循環(huán)的最基本單元，是血液與組織進行物質(zhì)交換的場所，微循環(huán)的血液流量直接反應了人體器官的代謝狀況，如果人體微循環(huán)出現(xiàn)障礙將會對組織器官的生理功能產(chǎn)生較大的影響。也就是說人體微循環(huán)的障礙往往預示著一些疾病的征兆。如一些免疫性疾病、心腦血管疾病、燒傷、肺水腫、休克等發(fā)生時微循環(huán)的狀態(tài)發(fā)生較大的變化，因此對人體微循環(huán)進行監(jiān)測觀察對醫(yī)療人員來說將具有非常大的臨床意義。

為了實現(xiàn)對人體無創(chuàng)微循環(huán)的觀察，早在1999年就有國外研究者W Groner等人采用了正交偏振光譜成像技術(shù)(OPS)，并得到了滿意的圖像。隨著技術(shù)的發(fā)展，先后又出現(xiàn)了SDF、IDF等無創(chuàng)光學成像監(jiān)測技術(shù)。上述提到的技術(shù)雖然實現(xiàn)了對人體微循環(huán)的無創(chuàng)觀察，不過使用者發(fā)現(xiàn)每次都通過手動調(diào)焦的方式進行對焦找到清晰圖像，這樣的話只要病人或者使用者稍有抖動成像系統(tǒng)的像平面便移開，從而導致使用者要重新對焦，這樣一來系統(tǒng)對焦時間長，使用不方便。而且以上裝置往往都是要使用者雙手操作。因此一直以來這些裝置困擾著使用人員，在一定程度上阻礙了這些產(chǎn)品的市場推廣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有微循環(huán)光學成像技術(shù)中的不足和缺陷，本發(fā)明提出了一種微循環(huán)成像裝置，可以實現(xiàn)自動調(diào)焦的方式進行對焦找到清晰圖像，使用者無需手動調(diào)焦，無需雙手操作，大大提高了使用時的便利性。

本發(fā)明實施例提供的微循環(huán)成像裝置，包括光源照射裝置、成像接收通道、成像捕獲裝置、計算機輔助成像裝置、液體鏡頭以及液體鏡頭控制器；

光源照射裝置用于提供照明光束并投射到組織表面；

成像接收通道用于收集在組織內(nèi)部散射并返回組織表面的光線，并通過所述液體鏡頭將所述光線投射至所述成像捕獲裝置；

成像捕獲裝置用于對接收到的光線進行處理，獲得圖像數(shù)據(jù)并將其傳送給所述計算機輔助成像裝置；

計算機輔助成像裝置用于對所述圖像數(shù)據(jù)進行數(shù)字處理得到微循環(huán)數(shù)字圖像，以及根據(jù)當前所述微循環(huán)數(shù)字圖像的對比度以及自動對焦算法向所述液體鏡頭控制器輸出曲率調(diào)整指令；

所述液體鏡頭控制器用于根據(jù)所述曲率調(diào)整指令實時調(diào)整所述液體鏡頭的曲率使得所述計算機輔助成像裝置所得到的所述微循環(huán)數(shù)字圖像具有最佳的對比度。

優(yōu)選地，所述微循環(huán)成像裝置還包括裝置主體；所述成像接收通道與所述光源照射裝置設(shè)置在所述裝置主體內(nèi)；所述裝置主體上設(shè)置有開口；所述照明光束穿過所述開口投射到組織表面；在組織內(nèi)部散射并返回組織表面的光線穿過所述開口射入到所述成像接收通道中。

優(yōu)選地，所述開口處可拆卸地設(shè)置有一次性鏡片。

優(yōu)選地，所述成像接收通道具有光線入口和光線出口；所述光源照射裝置設(shè)置在所述成像接收通道內(nèi)并鄰近所述光線入口；所述照明光束依次穿過所述光線入口以及所述開口投射到組織表面；所述光線入口固定設(shè)置有平板封口玻璃。

優(yōu)選地，所述光源照射裝置包括圍繞所述光線入口布置的多個LED。

優(yōu)選地，所述照明光束與所述組織表面的垂線之間的夾角為45°～90°之間的任一角度。

優(yōu)選地，所述成像接收通道內(nèi)設(shè)置有多片常規(guī)光學玻璃透鏡。

優(yōu)選地，所述平板封口玻璃上設(shè)置有具有與所述照明光束相同的波長的增透膜。

優(yōu)選地，所述照明光束的波長為420nm。

優(yōu)選地，所述微循環(huán)成像裝置還包括成像捕獲控制器與光源照射控制器；所述成像捕獲控制器用于控制所述成像捕獲裝置的光線采集頻率；所述光源照射控制器用于控制所述光源照射裝置的光強和照明頻率；所述成像捕獲控制器與所述光源照明控制器的時鐘信號端連接，以使所述光源照射裝置采用與所述成像捕獲裝置的光線采集同步的頻閃照明。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實施例的有益效果在于：本發(fā)明實施例提供了一種微循環(huán)成像裝置，包括光源照射裝置、成像接收通道、成像捕獲裝置、計算機輔助成像裝置、液體鏡頭以及液體鏡頭控制器；光源照射裝置用于提供照明光束并投射到組織表面；成像接收通道用于收集在組織內(nèi)部散射并返回組織表面的光線，并通過所述液體鏡頭將所述光線投射至所述成像捕獲裝置；成像捕獲裝置用于對接收到的光線進行處理，獲得圖像數(shù)據(jù)并將其傳送給所述計算機輔助成像裝置；計算機輔助成像裝置用于對所述圖像數(shù)據(jù)進行數(shù)字處理得到微循環(huán)數(shù)字圖像，以及根據(jù)當前所述微循環(huán)數(shù)字圖像的對比度以及自動對焦算法向所述液體鏡頭控制器輸出曲率調(diào)整指令；所述液體鏡頭控制器用于根據(jù)所述曲率調(diào)整指令實時調(diào)整所述液體鏡頭的曲率使得所述計算機輔助成像裝置所得到的所述微循環(huán)數(shù)字圖像具有最佳的對比度。當病人或者使用者稍有抖動時，計算機輔助成像裝置自動向向液體鏡頭控制器輸出曲率調(diào)整指令，實現(xiàn)自動調(diào)焦，無需使用者重新操作進行手動調(diào)焦，也無需雙手操作，大大提高了使用時的便利性。本發(fā)明實施例采用了液體鏡頭來實現(xiàn)自動對焦采集微循環(huán)數(shù)字圖片。整個過程使用單手操作；液體鏡頭結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧，通過電壓控制液體鏡頭內(nèi)液體的曲率變化進行變焦，從而得到清晰的影像；耐用性好，對焦過程不存在機械振動，噪音小。且光學性能優(yōu)越；變焦范圍大、光軸穩(wěn)定、光線的穿透能力強；造價低廉，耗電量小。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例提供的一種微循環(huán)成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為血紅蛋白(Hb)和含氧血紅蛋白(HbO₂)的吸收光譜圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1，其是本發(fā)明實施例提供的一種微循環(huán)成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。所述微循環(huán)成像裝置，包括光源照射裝置1、成像接收通道2、成像捕獲裝置3、計算機輔助成像裝置4、液體鏡頭5以及液體鏡頭控制器(圖中未示意)；

光源照射裝置1用于提供照明光束并投射到組織表面；

成像接收通道2用于收集在組織內(nèi)部散射并返回組織表面的光線，并通過所述液體鏡頭5將所述光線投射至所述成像捕獲裝置3；

成像捕獲裝置3用于對接收到的光線進行處理，獲得圖像數(shù)據(jù)并將其傳送給所述計算機輔助成像裝置4；

計算機輔助成像裝置4用于對所述圖像數(shù)據(jù)進行數(shù)字處理得到微循環(huán)數(shù)字圖像，以及根據(jù)當前所述微循環(huán)數(shù)字圖像的對比度以及自動對焦算法向所述液體鏡頭控制器輸出曲率調(diào)整指令；

所述液體鏡頭控制器用于根據(jù)所述曲率調(diào)整指令實時調(diào)整所述液體鏡頭5的曲率使得所述計算機輔助成像裝置4所得到的所述微循環(huán)數(shù)字圖像具有最佳的對比度。

皮膚組織表面的角質(zhì)層類似于鏡面，遵守光的反射定律，能強烈地反射光線。皮膚組織100微米深度下是良好的光散射體，遵守光的散射定律，能有效地散射光，在皮膚組織內(nèi)部產(chǎn)生散射光線，散射光線透出皮膚組織后，在皮膚表面產(chǎn)生漫反射光線進入成像接收通道2中；成像接收通道2將所述漫反射光線通過所述液體鏡頭5投射至成像捕獲裝置3；成像捕獲裝置3對所述漫反射光線進行光電轉(zhuǎn)換得到圖像數(shù)據(jù)，并傳送給計算機輔助成像裝置4；計算機輔助成像裝置4根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)進行數(shù)字處理得到微循環(huán)數(shù)字圖像，并向液體鏡頭控制器輸出曲率調(diào)整指令；液體鏡頭控制器控制所述液體鏡頭5改變曲率，從而改變液體鏡頭5的焦距，使得所述計算機輔助成像裝置4所得到的所述微循環(huán)數(shù)字圖像具有最佳的對比度。因此，當病人或者使用者稍有抖動時，計算機輔助成像裝置4自動向向液體鏡頭控制器輸出曲率調(diào)整指令，實現(xiàn)自動調(diào)焦，無需使用者重新操作進行手動調(diào)焦，也無需雙手操作，大大提高了使用時的便利性。

液體鏡頭5的自動變焦原理如下：傳統(tǒng)的變焦鏡頭是通過調(diào)整兩個固定焦距的鏡頭之間的距離來實現(xiàn)變焦的。而液體鏡頭5使用兩種不能融合的液體，每一種液體擁有不同的折射率，生成一種與傳統(tǒng)的高質(zhì)量的光學鏡頭一樣的可變聚焦鏡頭，而鏡頭大小卻可以減少到10mm，甚至更小。兩種液體，其中一種是導電的水性溶液，另一種是不導電的油。這兩種液體被裝在小型管狀容器中，在容器內(nèi)形成相當與玻璃鏡頭的月牙型的曲面，曲面的曲率變化使得液體鏡頭5的焦距發(fā)生變化。油的抗水表面的濕潤效果可以使用電壓來改變(故名電潤濕)，令表面變得更親水(濕潤)或更抗水。由于原先抗水(或親水)的表面現(xiàn)在變得更吸水(或抗水)，油層不得不改變其形式，因此，通過調(diào)整在容器兩端的直流電電壓，就可以改變兩種不同的液體交接處月牙形表面的曲率，也就是鏡頭的焦距。液體鏡頭控制器就是通過改變液體鏡頭5的驅(qū)動電壓來改變其曲率，即液體鏡頭5的焦距。液體鏡頭5的不同驅(qū)動電壓對應不同的曲率R值，驅(qū)動電壓總共有N個，因此對應N個R值(從R0、R1......RN)。

本發(fā)明實施例中，計算機輔助成像裝置4根據(jù)當前獲取到的微循環(huán)數(shù)字圖像的對比度以及自動變焦算法，向液體鏡頭控制器發(fā)送曲率調(diào)整指令，使得所述液體鏡頭控制器根據(jù)所述曲率調(diào)整指令控制所述液體鏡頭5自動變焦。

具體的自動變焦算法如下：

計算機輔助成像裝置4在檢測到所述微循環(huán)數(shù)字圖像的對比度發(fā)生變化時，向所述液體鏡頭控制器發(fā)送曲率調(diào)整控制指令，使所述液體鏡頭控制器控制所述液體鏡頭5的曲率在一個范圍內(nèi)逐漸變化；在這個過程中，計算機輔助成像裝置4不斷檢查所述微循環(huán)數(shù)字圖像的對比度，當找到最高的對比度時，向所述液體鏡頭控制器發(fā)送曲率穩(wěn)定控制指令，使所述液體鏡頭控制器控制所述液體鏡頭5穩(wěn)定在所述最高的對比度所對應的曲率。

優(yōu)選地，所述微循環(huán)成像裝置還包括裝置主體6；所述成像接收通道2與所述光源照射裝置1設(shè)置在所述裝置主體6內(nèi)；所述裝置主體6上設(shè)置有開口；所述照明光束穿過所述開口投射到組織表面；在組織內(nèi)部散射并返回組織表面的光線穿過所述開口射入到所述成像接收通道2中。

優(yōu)選地，所述開口處可拆卸地設(shè)置有一次性鏡片7。由于所述開口用于與組織表面相接觸，通過在開口處設(shè)置一次性鏡片7，在使用完畢后可以進行更換，避免重復使用而引起疾病傳播。

優(yōu)選地，所述成像接收通道2具有光線入口和光線出口；所述光源照射裝置1設(shè)置在所述成像接收通道2內(nèi)并鄰近所述光線入口；所述照明光束依次穿過所述光線入口以及所述開口投射到組織表面；所述光線入口固定設(shè)置有平板封口玻璃8。在本實施例中，所述光源照射裝置1設(shè)置在所述成像接收通道2內(nèi)并鄰近所述光線入口，且所述光線入口固定設(shè)置有平板封口玻璃8，相當于所述成像接收通道2以及所述光源照射裝置1均與所述開口隔絕開來了。由于裝置與組織表面相接觸時，可能會有體液流入裝置內(nèi)，通過以上的結(jié)構(gòu)，可以防止體液流入成像接收通道2以及光源照射裝置1，避免對成像接收通道2造成污染或者損壞光源照射裝置1。

優(yōu)選地，所述光源照射裝置1包括圍繞所述光線入口布置的多個LED，從而在組織表面形成一個照度均勻的區(qū)域。

優(yōu)選地，所述照明光束與所述組織表面的垂線之間的夾角為45°～90°之間的任一角度。通過設(shè)置所述照明光束與所述組織表面的垂線之間的夾角，可以避免在所述組織表面直接反射的光線進入成像接收通道2，而只讓在組織內(nèi)部散射并返回組織表面的光線進入成像接收通道2，減少了雜散光線，提高了微循環(huán)數(shù)字圖像的清晰度。

優(yōu)選地，所述成像接收通道2內(nèi)設(shè)置有多片常規(guī)光學玻璃透鏡9。由于單片液體鏡頭5的物像共軛距離很小，根據(jù)使用的場景要求，物像共軛距離應該大于140mm，因此常規(guī)光學玻璃透鏡9實際是轉(zhuǎn)了一次像，液體鏡頭5進行第二次成像。這樣保證的整個系統(tǒng)的物像共軛距離，也保證的整個系統(tǒng)的光學分辨率。

優(yōu)選地，所述成像捕獲裝置3為電荷耦合元件圖像傳感器或互補金屬氧化物半導體圖像傳感器。

優(yōu)選地，所述平板封口玻璃8上設(shè)置有具有與所述照明光束相同的波長的增透膜。這樣可以大大提高照明光束進入組織內(nèi)部，而且減少鏡面的反射給系統(tǒng)帶來雜散光影響。

優(yōu)選地，所述照明光束的波長為420nm。傳統(tǒng)的產(chǎn)品裝置的光源都是采用的550nm左右的單波長綠光，而根據(jù)實際和理論可知420nm的紫光在成像效果上優(yōu)于綠光。根據(jù)圖2血紅蛋白(Hb)和含氧血紅蛋白(HbO₂)的吸收光譜圖可知，在420nm處達到了最大消光峰值。

優(yōu)選地，所述微循環(huán)成像裝置還包括成像捕獲控制器(圖中未示意)與光源照射控制器(圖中未示意)；所述成像捕獲控制器用于控制所述成像捕獲裝置3的光線采集頻率；所述光源照射控制器用于控制所述光源照射裝置1的光強和照明頻率；所述成像捕獲控制器與所述光源照明控制器的時鐘信號端連接，以使所述光源照射裝置1采用與所述成像捕獲裝置3的光線采集同步的頻閃照明。采用頻閃的話可以減小LED功耗，大大減少了系統(tǒng)的發(fā)熱程度；與成像捕獲裝置3同步的頻閃光源可以提高系統(tǒng)對快速移動的物體進行高分辨率成像，減小成像時候運動物體產(chǎn)生的拖影。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實施例的有益效果在于：本發(fā)明實施例提供了一種微循環(huán)成像裝置，包括光源照射裝置、成像接收通道、成像捕獲裝置、計算機輔助成像裝置、液體鏡頭以及液體鏡頭控制器；光源照射裝置用于提供照明光束并投射到組織表面；成像接收通道用于收集在組織內(nèi)部散射并返回組織表面的光線，并通過所述液體鏡頭將所述光線投射至所述成像捕獲裝置；成像捕獲裝置用于對接收到的光線進行處理，獲得圖像數(shù)據(jù)并將其傳送給所述計算機輔助成像裝置；計算機輔助成像裝置用于對所述圖像數(shù)據(jù)進行數(shù)字處理得到微循環(huán)數(shù)字圖像，以及根據(jù)當前所述微循環(huán)數(shù)字圖像的對比度以及自動對焦算法向所述液體鏡頭控制器輸出曲率調(diào)整指令；所述液體鏡頭控制器用于根據(jù)所述曲率調(diào)整指令實時調(diào)整所述液體鏡頭的曲率使得所述計算機輔助成像裝置所得到的所述微循環(huán)數(shù)字圖像具有最佳的對比度。當病人或者使用者稍有抖動時，計算機輔助成像裝置自動向向液體鏡頭控制器輸出曲率調(diào)整指令，實現(xiàn)自動調(diào)焦，無需使用者重新操作進行手動調(diào)焦，也無需雙手操作，大大提高了使用時的便利性。本發(fā)明實施例采用了液體鏡頭來實現(xiàn)自動對焦采集微循環(huán)數(shù)字圖片。整個過程使用單手操作；液體鏡頭結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧，通過電壓控制液體鏡頭內(nèi)液體的曲率變化進行變焦，從而得到清晰的影像；耐用性好，對焦過程不存在機械振動，噪音小。且光學性能優(yōu)越；變焦范圍大、光軸穩(wěn)定、光線的穿透能力強；造價低廉，耗電量小。

以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例的全部或部分流程，并依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬于發(fā)明所涵蓋的范圍。