CN205338906U - 一种用于小动物眼底成像的柔性接触式镜头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于小动物眼底成像的柔性接触式镜头。本实用新型的柔性接触式镜头包括：锥形镜筒、平凸透镜、垫圈、卡环、透明填充介质、透明弹性薄膜和密封压环；本实用新型的柔性接触式镜头，后端与成像系统相连，前端与小动物眼球接触，固定了从小动物眼球到成像设备镜头的距离，便于快速调整小动物眼球的角度，从而使光线正确入射，聚焦在视网膜上；柔性接触面可以根据小动物眼球的尺寸做微变形，使其和眼球更好的贴合，并不会给眼球造成太大的压力而造成眼球变形；本实用新型既适用于共聚焦扫描眼底设备CSLO，也适用于光学断层成像设备OCT；同时，本实用新型所使用的材料简单易得，制作简便，成本低廉，具有实用价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及小动物眼底成像技术，具体涉及一种用于小动物眼底成像的柔性接触式镜头。
背景技术
小动物(特别是大鼠和小鼠)作为医学和生命科学研究最常用的实验动物模型，在眼科领域也不例外。目前世界范围内的四大致盲眼病——青光眼、老年黄斑变性、糖尿病性视网膜病变(简称糖网病)以及白内障，有三种都会产生眼底病变，对眼底进行成像研究，在临床诊断治疗、疾病机理研究和治疗药物或方法的疗效评估上都起到关键作用。
目前的眼底成像技术主要包括眼底相机、共聚焦扫描眼底成像(Confocalscanninglaserophthalmoscope,CSLO)和光学相干层析成像(Opticalcoherencetomography,OCT)，由于大鼠和小鼠的眼球尺寸小，光学参数也与人眼有很大差别，临床眼科成像设备直接用于小动物眼底成像有诸多不便，成像质量也不高。美国的Phoenix公司推出了小动物的眼底相机，可扩展OCT模块，日本Kowa公司也推出了小动物眼底相机。而CSLO设备暂时没有专门针对小动物设计的，目前在商业共聚焦成像设备上补偿小动物眼球屈光度从而完成动物眼底成像常用的方法有两种：一是在文章“Imagingretinalbloodflowwithlaserspeckleflowmetry”(A.I.Srienc,Z.L.Kurth-Nelson,andE.A.Newman,Frontiersinneuroenergetics,22010.)和文章“non‐invasive,functionalimagingofthemammalianCNSwithcellularresolution”(S.Prilloff,J.Fan,P.Henrich‐Noack,andB.A.Sabel,Invivoconfocalneuroimaging(ICON),EuropeanJournalofNeuroscience,31(3),521-528,2010)中，将一个平凹透镜附在动物眼球上，用长工作距显微物镜(通常是4×镜)通过共聚焦显微镜来进行观测；二是在文章“Invivoconfocalimagingoftheretinainanimalmodelsusingscanninglaserophthalmoscopy”(M.W.Seeliger,S.C.Beck,N.Pereyra-S.Dangel,J.-Y.Tsai,U.F.O.Luhmann,etal.,VisionResearch,45(28),3512-3519,2005)和文章“Imagingaxonaltransportintheratvisualpathway”(C.J.Abbott,T.E.Choe,T.A.Lusardi,C.F.Burgoyne,L.Wang,andB.Fortune,Biomedicalopticsexpress,4(2),364-386,2013)中提到的定制硬性隐形眼镜配合聚焦透镜应用在商业CSLO系统(主要是海德堡的HRT或HRA系列产品)上。方法一中的平凹透镜一般为现成的商业透镜，凹面曲率半径和大鼠、小鼠眼不能完全贴合，平面一侧又会在系统中形成一个反射亮斑，影响成像质量。而且，动物置于显微镜的载物台上不方便调整体位，找到眼底的感兴趣区。此外，显微镜的成像视野很小，虽然可以观察眼底的细微结构，但是很难定位，操作者需要花费很长时间来找到想要观测的位置，同时，显微镜光源能量较高，实验持续时间越长，眼球越容易发生暂时性白内障。方法二采用CSLO系统成像，可以获得较大视野，硬性隐形眼镜几乎没有度数，主要作用是润湿和保护眼球，有利于延缓暂时性白内障的发生，且提供一个更为均匀和平滑的空气-人工眼球(隐形眼镜外表面)界面，能够提高成像质量。但是，这种方法需要定制隐形眼镜，这对于很多非光学类的科研工作者来说不是一件易事，而且隐形眼镜的尺寸只适合一种尺寸的眼球，动物个体之间的差异、随着年龄增长眼球体积的变化等因素，都会制约此方法的应用。此外，采用这种方法时小动物的眼球和成像系统仍是分离的，仍然需要调整小动物眼球的位置，使光线能够准确进入眼球并进行聚焦。考虑到大鼠和小鼠的瞳孔都很小，准直的工作会耗费大量的时间。
实用新型内容
鉴于以上现有技术中存在的不足，本实用新型提出了一种柔性接触式镜头，镜头的前端与眼球贴合，后端直接与CSLO系统相连，构成一个整体，操作实验时，只需将小动物的眼球贴近镜头，使其眼球与镜头表面完好贴合，调整动物体位，即可完成眼球与CSLO系统的准直调整工作。
本实用新型的目的在于提出一种用于小动物眼底成像的柔性接触式镜头。
本实用新型的透明填充介质可以采用液体，也可以采用弹性胶体。
透明填充介质采用液体，本实用新型的用于小动物眼底成像的柔性接触式镜头包括：锥形镜筒、平凸透镜、垫圈、卡环、透明填充介质、透明弹性薄膜和密封压环；其中，锥形镜筒的中心具有通孔，通孔包括后通孔、中通孔和前通孔三部分，直径依次减小，形成台阶型结构；后端的后通孔的外径与成像设备镜头匹配；中通孔的直径与平凸透镜的直径一致，平凸透镜的凸面面向后端，平面面向前端，放置在中通孔内，放入圆环形的垫圈，通过卡环旋紧，将平凸透镜固定在中通孔内；前通孔的直径与小动物眼球的直径一致，前通孔与平凸透镜的平面之间形成一个空腔；在空腔内填入透明填充介质，透明填充介质为液体；透明弹性薄膜覆盖前通孔，密封压环套在弹性薄膜和锥形镜筒外，将透明填充介质密封在空腔内；柔性接触式镜头的后端与成像设备镜头的前端固定在一起，前端紧贴眼球，透明填充介质与透明弹性薄膜形成柔性接触面完好贴合眼球。
液体的透明填充介质采用折射率介于玻璃和角膜之间的物质，例如生理盐水、磷酸缓冲盐溶液(PBS缓冲液)等。
透明填充介质采用弹性胶体，本实用新型的用于小动物眼底成像的柔性接触式镜头包括：锥形镜筒、平凸透镜、垫圈、卡环和透明填充介质；其中，锥形镜筒的中心具有通孔，通孔包括后通孔、中通孔和前通孔三部分，直径依次减小，形成台阶型结构；后端的后通孔的外径与成像设备镜头匹配；中通孔的直径与平凸透镜的直径一致，平凸透镜的凸面面向后端，平面面向前端，放置在中通孔内，放入圆环形的垫圈，通过卡环旋紧，将平凸透镜固定在中通孔内；前通孔的直径与小动物眼球的直径一致，前通孔与平凸透镜的平面之间形成一个空腔；透明填充介质采用弹性胶体，填充在空腔内；透明填充介质的前表面为曲面；柔性接触式镜头的后端与成像设备镜头的前端固定在一起，前端紧贴眼球，透明填充介质的前表面形成柔性接触面完好贴合眼球。
弹性胶体的透明填充介质采用折射率介于玻璃和角膜之间、透光率超过90％、在常温下为固态的水凝胶，例如琼脂、明胶、超声耦合剂等。
锥形镜筒采用金属加工并发黑处理。锥形镜筒的外径尺寸从后端至前端逐渐减小，由于成像设备镜头的尺寸远大于小动物眼球的尺寸，锥形镜筒的后端的外径与成像设备镜头匹配，从而能够与成像设备镜头前端同轴的固定在一起，锥形镜筒的前端尺寸减小，从而不会对小动物眼球有遮挡，以便快速便捷地将小动物眼球对正柔性接触式镜头的前端。
在平凸透镜与卡环之间设置垫圈，从而保护平凸透镜的表面不被卡环磨损。锥形镜筒的中通孔具有内螺纹，卡环具有外螺纹，从而二者通过螺纹旋紧。
平凸透镜的焦距满足：从成像设备镜头射出的平行光经柔性接触式镜头与小动物眼球共同作用后，聚焦在眼底。
透明填充介质的折射率介于平凸透镜的折射率与眼球的角膜的折射率之间，从而实现折射率匹配，减少界面反射损失，也有效地减小了眼睛的波前像差。
本实用新型的柔性接触式镜头既适用于共聚焦扫描眼底设备CSLO，也适用于光学断层成像设备OCT，因此，成像设备既可以是CSLO，也可以是OCT。
本实用新型的优点：
本实用新型的用于小动物眼底成像的柔性接触式镜头，后端与成像系统相连，前端与小动物眼球接触，固定了从小动物眼球到成像设备镜头的距离，便于快速调整小动物眼球的角度，从而使光线正确入射，聚焦在视网膜上；柔性接触面可以根据小动物眼球的尺寸做微变形，使其和眼球更好的贴合，并不会给眼球造成太大的压力而造成眼球变形；同时，本实用新型所使用的材料简单易得，制作简便，成本低廉，具有实用价值。
附图说明
图1为本实用新型的用于小动物眼底成像的柔性接触式镜头的实施例一的示意图；
图2为本实用新型的用于小动物眼底成像的柔性接触式镜头的实施例二的示意图；
图3为本实用新型的用于小动物眼底成像的柔性接触式镜头的实施例一的锥形镜筒的示意图；
图4为本实用新型的实施例二中采用球体放置在柔性接触式镜头的前表面形成曲面的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本实用新型。
实施例一
本实施例中的柔性接触式镜头，用于大鼠的眼底成像，透明填充介质为液体。
如图1所示，本实施例的柔性接触式镜头包括：锥形镜筒1、平凸透镜2、垫圈3、卡环4、透明填充介质5、透明弹性薄膜6和密封压环7；其中，锥形镜筒1的中心具有通孔，通孔包括后通孔11、中通孔12和前通孔13三部分，如图3所示，直径依次减小，形成台阶型结构；后端的后通孔的外径与成像设备镜头匹配；中通孔的直径与平凸透镜2的直径一致，平凸透镜2的凸面面向后端，平面面向前端，放置在中通孔内，放入圆环形的垫圈3，通过卡环4旋紧，将平凸透镜2固定在中通孔内；前通孔的直径与小动物眼球的直径一致，前通孔与平凸透镜2的平面之间形成一个空腔；在空腔内填入透明填充介质5，透明填充介质5为液体；透明弹性薄膜6覆盖前通孔，密封压环7套在弹性薄膜和锥形镜筒1外，将透明填充介质5密封在空腔内；柔性接触式镜头的后端与成像设备镜头前端固定在一起，前端紧贴眼球，透明填充介质5与透明弹性薄膜6形成柔性接触面完好贴合眼球。
本实施例中，平凸透镜2的焦距为12mm，直径12mm。锥形镜筒采用铝。
透明填充介质为生理盐水，折射率为1.338。大鼠的角膜的折射率为1.388，二者之差Δn＝0.05，这远比角膜与空气的折射率之差小，也比N-BK7玻璃(一般透镜的材料，折射率为1.51)与角膜的折射率之差小。折射率之差与波前像差成正比，本实用新型最大限度减小了眼睛的波前像差。透明弹性薄膜6采用保鲜膜。生理盐水和保鲜膜都是日常极易获得的材料，因此本实用新型的柔性接触式镜头的制备工作简便易行。柔性接触式镜头前端的曲面，靠附在眼球表面时的轻微挤压变形而成，由于采用的保鲜膜弹性极大，引起保鲜膜变形的压力不会导致小动物眼球严重形变，在保鲜膜与角膜之间涂上人工泪液，更有利于角膜的保湿及两个表面的贴合。小鼠角膜的折射率为1.410，与生理盐水差距也很小，该方案同样适用于小鼠。
实施例二
本实施例中的柔性接触式镜头，用于小鼠的眼底成像，透明填充介质为弹性胶体。
如图2所示，本实施例的柔性接触式镜头包括：锥形镜筒1、平凸透镜2、垫圈3、卡环4和透明填充介质5；其中，锥形镜筒1的中心具有通孔，通孔包括后通孔、中通孔和前通孔三部分，直径依次减小，形成台阶型结构；后端的后通孔的外径与成像设备镜头一致；中通孔的直径与平凸透镜2的直径一致，平凸透镜2的凸面面向后端，平面面向前端，放置在中通孔内，放入圆环形的垫圈3，通过卡环4旋紧，将平凸透镜2固定在中通孔内；前通孔的直径与小动物眼球的直径一致，前通孔与平凸透镜2的平面之间形成一个空腔；透明填充介质5采用弹性胶体，填充在空腔内；透明填充介质的前表面为曲面；柔性接触式镜头的后端与成像设备镜头的前端固定在一起，前端紧贴眼球，透明填充介质5的前表面形成柔性接触面完好贴合眼球。
本实施例中，平凸透镜2的焦距为7.5mm，直径为6mm。
由琼脂(Agar)制备透明的弹性胶体，本实施例中没有液体流动，实验时不需要进行密封，平时存放时使用薄膜对其前端进行密封，以防其脱水失效。
将琼脂粉末溶于去离子水中，制成浓度为0.5％的溶液，搅拌加温至80℃使其充分溶解，降温至40℃，用滴管将溶液从前端注入空腔，选用合适直径的钢珠8附在顶端，如图4所示。待其降温凝固后，即可形成带有一定曲率的固态的透明填充介质。该方法制备的柔性接触式镜头自身带有一定的曲率，能够更好的贴合眼球，同时，琼脂本身就是一种由海藻中提取的多糖体，广泛应用于食品工业和生命科学实验，对生物体无毒无害，对眼球不会有任何伤害。
最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本实用新型，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本实用新型不应局限于实施例所公开的内容，本实用新型要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种用于小动物眼底成像的柔性接触式镜头，其特征在于，所述柔性接触式镜头包括：锥形镜筒、平凸透镜、垫圈、卡环、透明填充介质、透明弹性薄膜和密封压环；其中，所述锥形镜筒的中心具有通孔，通孔包括后通孔、中通孔和前通孔三部分，直径依次减小，形成台阶型结构；后端的后通孔的外径与成像设备镜头匹配；中通孔的直径与平凸透镜的直径一致，平凸透镜的凸面面向后端，平面面向前端，放置在中通孔内，放入圆环形的垫圈，通过卡环旋紧，将平凸透镜固定在中通孔内；前通孔的直径与小动物眼球的直径一致，前通孔与平凸透镜的平面之间形成一个空腔；在空腔内填入透明填充介质，透明填充介质为液体；透明弹性薄膜覆盖前通孔，密封压环套在弹性薄膜和锥形镜筒外，将透明填充介质密封在空腔内；柔性接触式镜头的后端与成像设备镜头的前端固定在一起，前端紧贴眼球，透明填充介质与透明弹性薄膜形成柔性接触面完好贴合眼球。
2.如权利要求1所述的柔性接触式镜头，其特征在于，所述液体的透明填充介质采用折射率介于玻璃和角膜之间的物质。
3.如权利要求1所述的柔性接触式镜头，其特征在于，所述透明填充介质采用生理盐水或磷酸缓冲盐溶液。
4.如权利要求1所述的柔性接触式镜头，其特征在于，所述平凸透镜的焦距满足：从成像设备镜头射出的平行光经柔性接触式镜头与小动物眼球共同作用后，聚焦在眼底。
5.如权利要求1所述的柔性接触式镜头，其特征在于，所述锥形镜筒的外径尺寸从后端至前端逐渐减小。
6.一种用于小动物眼底成像的柔性接触式镜头，其特征在于，所述柔性接触式镜头包括：锥形镜筒、平凸透镜、垫圈、卡环和透明填充介质；其中，锥形镜筒的中心具有通孔，通孔包括后通孔、中通孔和前通孔三部分，直径依次减小，形成台阶型结构；后端的后通孔的外径与成像设备镜头匹配；中通孔的直径与平凸透镜的直径一致，平凸透镜的凸面面向后端，平面面向前端，放置在中通孔内，放入圆环形的垫圈，通过卡环旋紧，将平凸透镜固定在中通孔内；前通孔的直径与小动物眼球的直径一致，前通孔与平凸透镜的平面之间形成一个空腔；透明填充介质采用弹性胶体，填充在空腔内；透明填充介质的前表面为曲面；柔性接触式镜头的后端与成像设备镜头的前端固定在一起，前端紧贴眼球，透明填充介质的前表面形成柔性接触面完好贴合眼球。
7.如权利要求6所述的柔性接触式镜头，其特征在于，所述弹性胶体的透明填充介质采用折射率介于玻璃和角膜之间、透光率超过90％、在常温下为固态的水凝胶。
8.如权利要求7所述的柔性接触式镜头，其特征在于，所述透明填充介质采用琼脂、明胶或超声耦合剂。
9.如权利要求6所述的柔性接触式镜头，其特征在于，所述平凸透镜的焦距满足：从成像设备镜头射出的平行光经柔性接触式镜头与小动物眼球共同作用后，聚焦在眼底。
10.如权利要求6所述的柔性接触式镜头，其特征在于，所述锥形镜筒的外径尺寸从后端至前端逐渐减小。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110991402A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-10 | 湘潭大学 | 一种基于深度学习的皮肤病分类装置及分类方法 |
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2015
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