共聚焦显微镜成像系统的制作方法
【专利摘要】一种共聚焦显微镜成像系统，包括：第一台面；万向臂支架，固定在第一台面上，万向臂支架远离第一台面的一端设置有扫描头；万向臂支架包括固定在第一台面上的桌面台及与桌面台连接的第一直杆、第一横臂、第二直杆、第二横臂以及旋转臂，第一直杆、第一横臂、第二直杆、第二横臂以及旋转臂均可旋转；第二台面，设置在第一台面的下面，第二台面上设置有用于控制共聚焦显微镜成像系统的操作系统；电箱，设置在第二台面的下面，电箱内集成有扫描头内光学构件的电子器件，电箱与所述扫描头连接，及第三台面，设置在电箱的下面，所述第三台面上设置有机箱，的第三台面的底部设置有万向轮组。上述共聚焦显微镜成像系统性价比高、适合于临床疾病诊断。
【专利说明】
共聚焦显微镜成像系统
技术领域
[0001]本发明涉及显微光学领域领域，特别涉及一种共聚焦显微镜成像系统。
【背景技术】
[0002]三维皮肤CT是基于光学聚焦原理，利用计算机三维断层成像技术，直观实时、动态的观测皮肤病发生、发展、疗效及其皮损情况的先进检测与治疗复合型的仪器。与传统病理活检相比，它具有无创无痛、病人舒适度高以及检查迅速等优点，患者依从性高。
[0003]目前，美国Lucid公司推出了皮肤CT的系列产品，控制了该产品的绝大部分市场份额，其昂贵的售价和产品不适应性从某种程度上限制了其应用和推广。而国内对该类产品的研究较少，目前只有中科院苏州医工所、上海交通大学、北京大学等高校在开展研究工作，工程化和产品化的推动严重不足。
【发明内容】
[0004]基于此，有必要提供一种高性价比、适合于临床疾病诊断的共聚焦显微镜成像系统。
[0005]一种共聚焦显微镜成像系统，包括:
[0006]第一台面；
[0007]万向臂支架，固定在所述第一台面上，所述万向臂支架远离所述第一台面的一端设置有扫描头;所述万向臂支架包括固定在所述第一台面上的桌面台及与所述桌面台连接的第一直杆、第一横臂、第二直杆、第二横臂以及旋转臂，所述第一直杆、所述第一横臂、所述第二直杆、所述第二横臂以及所述旋转臂均可旋转；
[0008]第二台面，设置在所述第一台面的下面，所述第二台面上设置有用于控制所述共聚焦显微镜成像系统的操作系统；
[0009]电箱，设置在所述第二台面的下面，所述电箱内集成有扫描头内光学构件的电子器件，所述电箱与所述扫描头连接，及
[0010]第三台面，设置在所述机箱的下面，所述第三台面上设置有机箱，所述的第三台面的底部设置有万向轮组。
[0011]在其中一个实施例中，所述扫描头内部的主基板上装配有凹形圆柱工装，所述万向臂支架上设置有凸形杆和与所述凸形杆连接的中间件，所述中间件与所述凹形圆柱工装连接。
[0012]在其中一个实施例中，所述凹形圆柱工装通过螺钉与所述主基板固连，所述中间件的外围圆环端面通过螺钉与所述凹形圆柱工装连接，所述中间件的内侧与所述凸形杆固连。
[0013]在其中一个实施例中，所述扫描头包括底部外壳及固定在所述底部外壳上的光学基板，所述光学基板与所述底部外壳所在的面相互平行，所述光学基板部分呈镂空状。
[0014]在其中一个实施例中，所述光学基板上固定有二维调节座，所述二维调节座的侧面通过夹持头固定有激光器光纤，所述夹持头可调节俯仰角。
[00?5]在其中一个实施例中，所述光学基板上设置有四分之一波片和两个偏振片，所述两个偏振片分别通过底座固定在所述光学基板上，所述两个偏振片用于对激光进行偏振态、光斑质量及形状调整，所述四分之一波片通过镜架固定，所述四分之一波片与所述两个偏振片配合使用调节光斑。
[0016]在其中一个实施例中，所述光学基板上设置有PBS棱镜，所述PBS棱镜通过棱镜底座固定在所述光学基板上，所述棱镜下表面与所述光学基板表面平行设置。
[0017]在其中一个实施例中，所述光学基板上设置有共振振镜和检流计慢镜，所述共振振镜和检流计慢镜分别通过卡座固定在所述光学基板上，所述共振振镜镜面表面镀金，所述慢镜检流计慢镜可调节转动自由度，当激光射在镜面中央位置时，所述共振振镜和慢镜检流计慢镜镜面与所述光学基板平面呈45度角，所述共振振镜和所述检流计慢镜配合对激光进行点扫描。
[0018]在其中一个实施例中，所述光学基板上设置有扫描透镜和筒镜，所述扫描透镜和所述筒镜形成望远系统，对激光光斑进行扩束。
[0019]在其中一个实施例中，所述光学基板上设置有物镜和鼻管，所述物镜可沿光轴前后移动，所述物镜用于聚焦于样本表面，所述鼻管用于固定样本，所述鼻管带动样本横向移动从而实现大视野层析成像。
[0020]上述共聚焦显微镜成像系统中，采用一体式台车与万向臂相结合的方式，在对患者不同部位进行检测时，可调节自由度以最舒适的方式就诊，配合万向臂末端的扫描头，可对患者检测部位精确定位，同时进行快速扫描，得到组织图像。扫描头内部集成有最精密的光学构件和部分电子构件，紧凑的排列在主基板的上下两侧，同时主基板在与万向臂连接部位稳定连接，整体实现多自由度运动。上述系统高性价比将极大地拓展用户群体，适用于广大医院的皮肤科和护肤美容机构，对皮肤疾病患者进行无创、实时、准确的检测，辅助医生进行诊断。
【附图说明】
[0021 ]图1为一实施方式的共聚焦显微镜成像系统的结构示意图；
[0022]图2为一实施方式的扫描头内部结构示意图；
[0023]图3为一实施方式的扫描头和万向臂支架结构示意图；
[0024]图4为另一实施方式扫描头和万向臂支架结构示意图；
[0025]图5为一实施方式的扫描头内部结构不意图；及
[0026]图6为一实施方式共聚焦显微镜成像系统光路示意图。
【具体实施方式】
[0027]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0028]请参阅图1，一实施方式的共聚焦显微镜成像系统100，包括:第一台面10、万向臂支架20、扫描头30、第二台面40、电箱50、机箱60及第三台面70。
[0029]在一实施方式中，万向臂支架20固定在第一台面10上，万向臂支架20远离第一台面10的一端设置有扫描头30。第二台面40设置在第一台面10的下面，第二台面40上设置有用于控制共聚焦显微镜成像系统操作的操作系统410。操作系统410的键盘和鼠标设置在第二台面40上，鼠标412能收缩抽拉，节省空间，结构巧妙，操作系统的显示器414悬挂于第二台面40的侧面立柱，有效的节省空间，且医生观察视线更好。电箱50设置在第二台面40的下面，置于第三台面70的上面，电箱50与扫描头30连接。电箱50内部集成大部分扫描头内光学构件的电子器件，电箱后端有走线的孔位，与扫描头形成通信及供电等作用。机箱60设置在电箱50的下面，机箱60内设置有操控系统。机箱60搁在第三台面70上，间接地起到配重的作用，同样的，置于第三台面70上层的电箱50也起到配重作用，使得台车整体机构重心更稳。第三台面70设置在机箱60的下面，第三台面70底部设置有万向轮组80。在一实施方式中，共聚焦显微镜成像系统100的底部的万向轮组80包括4个轮子，便于移位和随时停靠。
[0030]上述共聚焦显微镜成像系统对光学构件和机械构件进行了整合和合并，从而提供出一种符合人体工程学、易多种位姿定位、适合于临床疾病诊断的一体式显微镜系统。采用一体式台车与万向臂相结合的方式，在对患者不同部位进行检测时，可调节自由度以最舒适的方式就诊，配合万向臂末端的扫描头机构，可对患者检测部位精确定位，同时进行快速扫描，得到组织图像。
[0031]请参阅图2，在一实施方式中，扫描头30内部的主基板310上装配有凹形圆柱工装312，万向臂支架20上设置有凸形杆210和与凸形杆210连接的中间件220，中间件210与凹形圆柱工装320连接。在一实施方式中，凹形圆柱工装320通过4个M5螺钉与主基板310相固联，中间件220外围圆环端面通过4个M4的螺钉与凹形圆柱工装320连接，同时，其内部圆形端面有4个Φ 3的通孔，在内侧与凸形杆210固联，从而实现扫描头30安装在万向臂支架20的末端。扫描头30内部集成有最精密的光学构件和部分电子构件，紧凑的排列在主基板310的上下两侧，同时主基板310在与万向臂支架20连接部位具有凹凸台配合组件，使得整个扫描头30稳稳的连接在万向臂支架20末端，整体实现多自由度运动。
[0032]请参阅图3，在一实施方式中，万向臂支架20包括固定在第一台面10上的桌面台230及与桌面台230连接的第一直杆240、第一横臂250、第二直杆260、第二横臂270以及旋转臂280，第一直杆240、第一横臂250、第二直杆260、第二横臂270以及旋转臂280均可旋转。请参阅图3和图4，在工作时可提供多个自由度，第二横臂270可横向旋转自由度al为180度、旋转臂280可旋转自由度a2为180度，扫描头30可旋转自由度a3为90度、第二横臂270可纵向旋转自由度a4为90度。
[0033]请参阅图5，在一实施方式中，扫描头30包括底部外壳314及固定在底部外壳314的光学基板316，光学基板316与底部外壳314所在的面相互平行，光学基板316部分呈镂空状，主要是起到减重的作用。
[0034]在一实施方式中，光学基板316上固定有二维调节座318，二维调节座318的侧面通过夹持头320固定有激光器光纤322，夹持头318可调节俯仰角。二维调节座318通过螺纹连接固定于光学基板316上，光学基板316上固定有激光器模块盒323，激光为准直的近红外连续激光，为方便装调和后期校验，提供了高度和侧向两个调节自由度。
[00；35] 在一实施方式中，光学基板316上有四分之一波片324和两个偏振片326，两个偏振片326分别通过底座328固定在光学基板316上，两个偏振片326用于对激光进行偏振态、光斑质量及形状调整，四分之一波片324通过镜架330固定，四分之一波片324与两个偏振片326配合使用调节光斑。
[0036]在一实施方式中，光学基板316上设置有PBS棱镜332，PBS棱镜332通过棱镜底座334固定在光学基板316上，PBS棱镜332的下表面与光学基板316表面平行设置，必须确保PBS棱镜332的下表面与光学基板316表面平行设置有较高的平行度，从而保证平行于光学基板316表面射出的激光在经过PBS棱镜332后还是平行射出。
[0037]在一实施方式中，光学基板316上设置有共振振镜336和检流计慢镜338，共振振镜336和检流计慢镜338分别通过卡座340、341固定在光学基板316上，激光光斑约3mm左右，照射到共振振镜336的镜面，共振振镜336的镜面表面镀金，对近红外激光有较高的反射特性。慢镜检流计慢镜338可调节转动自由度，当激光射在镜面中央位置(共振振镜镜面5*5mm，慢镜镜面8*12mm)时，共振振镜336和检流计慢镜338镜面与光学基板316平面呈45度角，共振振镜336和检流计慢镜338配合对激光进行点扫描，频率分别为8K/S和13/S。
[0038]请参阅图5，在一实施方式中，光学基板316上设置有扫描透镜342和筒镜344，扫描透镜342和筒镜344形成望远系统，对激光光斑进行扩束。扫描透镜342通过透镜底座343固定在光学基板316上。筒镜344通过筒镜底座345固定在光学基板316上。激光通过四分之一波片324与两个偏振片326配合调节光斑，激光进入成像头机构347中，通过物镜346聚焦于皮肤样本表面，鼻管348主要起固定皮肤样本的作用，物镜346可以沿光轴前后移动(轴向直线电机)，鼻管348可带动皮肤二维横向移动(二个横向直线电机)，从而实现大视野层析成像;照射在皮肤表面的激光沿原路返回，直至透过PBS棱镜332，进入针孔透镜350，最后聚焦进50um针孔351中，实现空间滤波，被探测器352接收，从而成像。请参阅图6，实线表示照明光路，虚线表示成像光路。
[0039]上述系统通过对皮肤组织的无创在体三维光学成像，实现皮肤细胞的病理结构和生物化学信息的实时动态观测，能在细胞水平在体观察表皮和真皮浅层，分辨率达I.5μπι，成像深度达120μπι，可满足大多数皮肤疾病的影像学诊断，如黑色素瘤病变、白癜风、银肩病、湿疹、黄褐斑、扁平苔藓、浅表真菌病等，从而为治疗提供有力的依据。适用于广大医院的皮肤科和护肤美容机构，对皮肤疾病患者进行无创、实时、准确的检测，辅助医生进行诊断。
[0040]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种共聚焦显微镜成像系统，其特征在于，包括: 第一台面； 万向臂支架，固定在所述第一台面上，所述万向臂支架远离所述第一台面的一端设置有扫描头;所述万向臂支架包括固定在所述第一台面上的桌面台及与所述桌面台连接的第一直杆、第一横臂、第二直杆、第二横臂以及旋转臂，所述第一直杆、所述第一横臂、所述第二直杆、所述第二横臂以及所述旋转臂均可旋转； 第二台面，设置在所述第一台面的下面，所述第二台面上设置有用于控制所述共聚焦显微镜成像系统的操作系统； 电箱，设置在所述第二台面的下面，所述电箱内集成有扫描头内光学构件的电子器件，所述电箱与所述扫描头连接，及 第三台面，设置在所述电箱的下面，所述第三台面上设置有机箱，所述的第三台面的底部设置有万向轮组。2.根据权利要求1所述的共聚焦显微镜成像系统，其特征在于，所述扫描头内部的主基板上装配有凹形圆柱工装，所述万向臂支架上设置有凸形杆和与所述凸形杆连接的中间件，所述中间件与所述凹形圆柱工装连接。3.根据权利要求2所述的共聚焦显微镜成像系统，其特征在于，所述凹形圆柱工装通过螺钉与所述主基板固连，所述中间件的外围圆环端面通过螺钉与所述凹形圆柱工装连接，所述中间件的内侧与所述凸形杆固连。4.根据权利要求1所述的共聚焦显微镜成像系统，其特征在于，所述扫描头包括底部外壳及固定在所述底部外壳上的光学基板，所述光学基板与所述底部外壳所在的面相互平行，所述光学基板部分呈镂空状。5.根据权利要求4所述的共聚焦显微镜成像系统，其特征在于，所述光学基板上固定有二维调节座，所述二维调节座的侧面通过夹持头固定有激光器光纤，所述夹持头可调节俯仰角。6.根据权利要求4所述的共聚焦显微镜成像系统，其特征在于，所述光学基板上设置有四分之一波片和两个偏振片，所述两个偏振片分别通过底座固定在所述光学基板上，所述两个偏振片用于对激光进行偏振态、光斑质量及形状调整，所述四分之一波片通过镜架固定，所述四分之一波片与所述两个偏振片配合使用调节光斑。7.根据权利要求4所述的共聚焦显微镜成像系统，其特征在于，所述光学基板上设置有PBS棱镜，所述PBS棱镜通过棱镜底座固定在所述光学基板上，所述棱镜下表面与所述光学基板表面平行设置。8.根据权利要求4所述的共聚焦显微镜成像系统，其特征在于，所述光学基板上设置有共振振镜和检流计慢镜，所述共振振镜和检流计慢镜分别通过卡座固定在所述光学基板上，所述共振振镜镜面表面镀金，所述慢镜检流计慢镜可调节转动自由度，当激光射在镜面中央位置时，所述共振振镜和慢镜检流计慢镜镜面与所述光学基板平面呈45度角，所述共振振镜和所述检流计慢镜配合对激光进行点扫描。9.根据权利要求4所述的共聚焦显微镜成像系统，其特征在于，所述光学基板上设置有扫描透镜和筒镜，所述扫描透镜和所述筒镜形成望远系统，对激光光斑进行扩束。10.根据权利要求4所述的共聚焦显微镜成像系统，其特征在于，所述光学基板上设置有物镜和鼻管，所述物镜可沿光轴前后移动，所述物镜用于聚焦于样本表面，所述鼻管用于固定样本，所述鼻管带动样本横向移动从而实现大视野层析成像。
【文档编号】G02B21/00GK106094187SQ201610694825
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月22日 公开号201610694825.7, CN 106094187 A, CN 106094187A, CN 201610694825, CN-A-106094187, CN106094187 A, CN106094187A, CN201610694825, CN201610694825.7
【发明人】缪新, 张运海, 朱磊
【申请人】中国科学院苏州生物医学工程技术研究所