[发明专利]一种高分辨率便携式显微镜系统及其测量方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医学诊断和海洋环境监测领域，涉及一种应用于微生物、致病菌及海洋环境相关参量的测量系统及测量方法，具体地说是一种便携式的高分辨率显微镜系统和测量方法。

背景技术

显微镜是生物医学诊断和海洋环境监测中最常用、最高效的检测仪器。然而由于其较为庞大的尺寸以及高昂的造价，显微镜的应用领域和使用环境一直受局限。在生物医学领域，尤其在偏远山区和不发达地区，常见的疾病检测，如导致人腹泻的水生寄生虫、大肠杆菌，导致血液疾病的血丝虫，以及蚊虫叮咬所造成的疟疾等，由于医疗条件所限，这些疾病的检测成为一个令人困扰的问题，导致这些疾病的发病率逐年攀升，且病死率也居高不下；在海洋环境监测领域，存在着海洋环境微生物，溢油及检测效率较低，成本高昂的问题，需远程采集样本后再带回实验室才能检测的弊端，远洋科考有着实际的检测需求等。这些实际问题促使医学界寻找更适用于这些监测环境的低成本、便携式且高分辨率的检测仪器。目前为止还没有比较权威的产品出现，国外对这类便携式显微镜的研究仍处于实验室研究阶段，而在国内，对本领域的研究还处于初始阶段，各方面都还有很大的提升空间。

根据这类检测需求，国外目前采用的检测方式主要分无透镜式显微镜和有透镜式显微镜两类。国外研究团队研制的基于普通光学显微镜平台手机显微镜结构大多实现了便携、图像远程无线传输等功能，然而在提高分辨率、大视场等方面仍然存在一定缺陷。

发明内容

本发明针对上述显微镜存在的不足，提供一种结构简单，分辨率高，观测视场大，可实现观测图像无线传输的高分辨率便携式显微镜系统，包括调焦螺旋式套筒、透镜组和锥形光纤探头模块，CMOS成像模块以及个人电脑；对样本进行前期处理准备后，放置于锥形光纤阵列入射面，上下旋转螺旋式套筒进行调焦，观察电脑端图像显示界面，待图像清晰后停止调节调焦套筒。

本发明包括两个部分：1、一种适用于安装在手机摄像头端的成像装置，该装置包括可拆卸的光学模块与手机两部分，其中可拆卸的光学模块由外壳和光学组件组成，外壳由调焦螺旋式套筒，纽扣电池盒，光锥调焦螺栓组成，光学组件由辅助LED光源，进行光学耦合的第一级图像放大光传输器件和用于二次图像放大的光传输器件，锥形光纤阵列(简称光锥)组成；

2、一种基于手机设备的图像增强与处理系统。其包括除用于图像获取的手机显微镜系统中的所述部件外，还包括在手机设备上执行的编程以用于对所述部件获得的图像进行增强操作。

有益效果：

1、本发明的系统及方法可以操作简单的方式用于生物医学领域人体致病菌诊断、海洋环境微生物及溢油检测，对于普通粉末类样本及海水样本可以直接放置于锥形光纤阵列入射面进行测试，不需要特殊处理，操作简单，不需要专业化操作，可以输出高分辨率图像。从实验测试结果上看，分辨率可以达到亚微米级，便携化，简单的操作使用体验，决定了其广阔的使用前景和价值。

2、本发明体积较小，可以基本达到普通光学显微镜平台的放大作用及功能，然而体积只有其四分之一，根据光锥放大倍数的不同，可以通过调节光学透镜组放大倍数与光锥的参数，实现几百倍左右的放大倍数。可以与智能手机组成手机显微镜系统，也可直接结合普通光学显微镜目镜进行实验检测，。

附图说明

图1示出了本发明的系统结构图。

图2示出了图像增强步骤的流程图。

图示：

图1中

A、手机成像端B、可拆卸的成像装置

M、第一级光传输器件N、第二级光传输器件0、第三级光传输器件

1.智能手机、2.上级调焦套筒、3.微调螺栓、4.物镜套筒、5.光锥、6.样本、7.聚光透镜、8.聚光透镜、9.LED、10.纽扣电池、11.滤光片、12.下级调焦套筒、13.手机摄像头、14.光锥调节螺栓

图2中

A、手机客户端界面B、服务器端执行的操作

具体实施方式

图1示出了用于本发明的一种便携式的高分辨率手机显微镜系统透视图，其中，手机设备为诺基亚Lumia1020，而用于成像装置的手机设备可以是任意类型的自带摄像头模块智能手机设备。图B部分为手机固定模块，使用可伸缩支架，用于固定具有摄像头模块的智能手机，图A部分为可拆卸的成像装置，用于对检测样本进行初级放大及图像校正。