CN102122066A - 全自动双ccd感光元件数字显微镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动双ccd感光元件数字显微镜，其同时利用彩色ccd感光元件以及黑白ccd感光元件进行标本图像信息采集，以获得标本的多焦面全息三维图像，同时根据黑白ccd感光元件采集的细胞核积分光密度信息输出标本的阅片结论，最终输出标本图文报告。另本发明采用上下片装置、水平移动夹持装置自动完成标本载玻片的更换，然后对采用三维机架对载玻片进行三维定位，以便于彩色ccd感光元件以及黑白ccd感光元件对标本的图像信息采集。因此，本发明不仅可以对标本进行形态学观察，还可以对经过染色的组织切片进行数码拍照，形成多焦面全息三维图像，便于多层次、多焦面地观察细胞的全部信息，大大地提高了早期诊断的准确性。

Description

全自动双ccd感光元件数字显微镜

技术领域

本发明涉及一种显微镜，尤其是一种全自动控制的双ccd感光摄像的数字显微镜，主要应用于医学以及生物学显微诊断技术领域，还适用于其他需要显微镜检的领域。

背景技术

医学发展尤其是病理学发展，主要依靠光学显微镜的放大作用，以为医生及科研人员对组织标本做细微观察提供硬件基础。在病理学研究领域以及日常医疗实践过程中，对于复杂数据的处理、记录保存或者归档系统的应用以及对检查结果交互咨询的可能性都存在日益增长的需求。

为提高病理学研究速度以及病理诊断的精度，出现了载玻片数字化的显微镜，其能够进行载玻片的自动化供给，如中国专利200480017398.4所述的载物片供给设备，其分别采用涡轮蜗杆机构进行承装有载玻片的载玻片盒在垂直高度上的升降、齿轮齿条机构进行载玻片盒的横向移动，以使得载玻片盒到达合适位置，便于丝杠驱动的机械手进行载玻片的夹持供给，由此可知：该设备首先采用载玻片盒进行载玻片的集体运输，然后再采用机械手进行载玻片的逐片供给，因此，其结构相对较为复杂，传动效率低，同时复杂的机械结构易产生精度累积误差，采用机械手进行载玻片的夹持供给时，丝杠驱动机械手前臂移动以对载玻片进行夹持时，其夹持力不宜控制，极易导致夹取载玻片以及释放载玻片时，造成载玻片碎裂，影响镜检工作的正常进行；而且，对载玻片盒进行横向、纵向移动，可能存在机构失控时，造成载玻片破损。再如中国专利200420018021.8所公开的显微自动搜寻仪换片机，其同样是将载玻片盛装在玻片盒内，接着利用玻片盒运动机构带动玻片盒进行垂直运动到有玻片的位置，然后玻片运动机构进行水平移动，带动端片板将载玻片从玻片盒端出，同时三维载物台沿X方向快速把玻片夹移动到相应位置，以夹持住载玻片，最后，玻片夹随着载物台反向移动以将载玻片带入显微镜下进行镜检操作，由此可知，该换片机存在以下不足：驱动端片板直接将载玻片从玻片盒端出，同时利用玻片运动机构进行该端片板的水平驱动，因此，运输过程中，未对载玻片进行夹持，极易造成载玻片跌落破损，影响镜检正常进行；另外，该机构庞杂繁琐，应用了多个驱动电机，浪费能源的同时，还增大设备体积，安装不便利。

另外，目前最先进的显微镜也就是简单地在目镜外增加一个摄像头接口，起着采集图像投放在显示器上的作用。几乎所有的医学病理显微系统都是只应用一只彩色或黑白的ccd感光元件进行工作，黑白ccd感光元件具有高灵敏度，弱噪音，量子效率等特点适合对灰度值、积分光密度等科学数据的测量尤其是在低照度条件下显微图像的科学分析如dna的分析具有准确，快捷等特点；彩色ccd感光元件是基于R\G\B三原色原理合成的彩色图像，如果通过彩色ccd提取黑白图像只有采取R\G\B三通道中的一个通道进行处理，如此会造成图像数据的丢失，因此在科学研究尤其是显微病理图像进行灰度分析，其结果往往就会失真。同时彩色ccd对于色彩的分辨以及区域面积等参数的测量又具备很理想的优势。由于彩色ccd是根据R、G、B三原色原理还原图像的，其准确的信息判断是基于不同颜色的区分，如果要区分灰度信息其结果是要损失66％的数据信息，同样黑白ccd可以完成灰度的精确识别但是不能区分不同颜色的明显差别。因此，如果只有一种形式的ccd不能够满足显微图像收集的全部信息的需要。即使后期的图像处理软件有多么的强大都不能做到应用彩色ccd感光元件进行标本图像信息采集达到应用黑白ccd感光元件进行灰度分析的精度，或者利用黑白ccd感光元件进行标本图像信息采集达到应用彩色ccd不同颜色区分的敏感。同时由于病理学诊断是建立在医生的经验的前提下，所谓的病理诊断金标准也是建立在个体的经验的前提下，其不具备客观及标准性。另外长时间的显微镜下工作也令人疲倦并效率低下。同时医疗机构缺乏大量的病理科医生也造成社会医疗资源尤其是病理科医生资源极度匮乏。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种全自动双ccd感光元件数字显微镜，该数字显微镜的首要技术目的是同时利用彩色ccd感光元件以及黑白ccd感光元件进行标本图像信息采集，完成标本三维立体拼接，以输出标本的诊断结论。另外，本发明的次要技术目的是采用上下片装置、水平移动夹持装置自动完成标本载玻片的更换，然后采用Y向直线往复移动装置完成水平移动夹持装置所夹持标本载玻片与光源的准确定位，采用Z向直线往复移动装置调整标本载玻片与物镜之间的间距，以便于彩色ccd感光元件以及黑白ccd感光元件对标本载玻片的图像信息采集。因此，本发明不仅可以对标本进行常规观察，即形态学观察，同时还可以对经过染色的DNA进行数码拍照，形成多焦面全息三维图像，便于多层次、多焦面地观察细胞的全部信息，大大地提高了早期诊断的准确性；另外，本发明能够自动地进行单片标本载玻片的更换，有效地保证显微镜检过程的延续性以及载玻片传送过程衔接，同时还极大地保证了载玻片、光源以及物镜三者之间的三维定位，本发明结构简单，操作简便，镜检精确度高，对于显微镜检结果的准确度具有极大的保障。

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：

一种全自动双ccd感光元件数字显微镜，包括机架以及分别安装在机架上的显微平台、MCU控制芯片、LED光源、物镜转换座、镜筒、用于扫描载玻片上编码信息的条码扫描装置、用于采集载玻片图像信息的标本图像信息采集装置以及用于更换载玻片的玻片更换装置，待检标本承接于载玻片，所述物镜转换座上安装有物镜，所述显微平台的台面开设有透光孔，所述LED光源位于显微平台下方，且LED光源产生的光线穿过透光孔射出，所述物镜转换座、镜筒、条码扫描装置以及标本图像信息采集装置分别位于显微平台上方，且物镜转换座与镜筒光路连接，所述物镜转换座的光路出口安装分光三棱镜，所述镜筒为双目镜筒，所述标本图像信息采集装置包括黑白ccd感光元件以及彩色ccd感光元件，黑白ccd感光元件以及彩色ccd感光元件分别安装在双目镜筒上，同时黑白ccd感光元件以及彩色ccd感光元件分别与分光棱镜之间设置有一块滤光镜；所述玻片更换装置包括采用输送带进行片匣内载玻片运送的玻片推送装置、夹持住载玻片在显微平台上进行水平移动的玻片水平移动夹持装置以及将载玻片在玻片推送装置与水平移动夹持装置之间进行转送的玻片上下片装置，所述玻片推送装置的出料口与玻片上下片装置的进料口相邻接，而玻片上下片装置的出料口则与玻片水平移动夹持装置相衔接，所述玻片推送装置以及显微平台安装在机架上，而玻片上下片装置则安装在显微平台的侧面，玻片水平移动夹持装置安装在显微平台的台面；所述MCU控制芯片包括图像信息采集模块、图像信息分析处理模块、图像信息输出模块、玻片更换控制模块以及显微平台三维定位控制模块，图像信息采集模块接收黑白ccd感光元件所采集的标本细胞核灰度、积分光密度信息以及彩色ccd感光元件所采集的标本图像彩色特征信号，图像信息分析处理模块根据黑白ccd感光元件所采集的标本细胞核灰度、积分光密度信息以及彩色ccd感光元件所采集的标本图像彩色特征信号，进行标本图片的三维拼接，获得待检标本的多焦面全息三维图像，同时根据积分光密度信息以及标本图像彩色特征信号输出待检标本的阅片结论；图像信息输出模块根据所拼接出的多焦面全息三维图像以及阅片结论，输出图文报告；所述玻片更换控制模块分别自动控制条码扫描装置、玻片推送装置、玻片上下片装置以及玻片水平移动夹持装置的运作，而显微平台三维定位控制模块自动控制Y向直线往复移动装置以及Z向直线往复移动装置的运作。

所述片匣的两端通过直线移动装置与片匣支架连接，所述片匣的内壁等间距地设置有复数个玻片支撑台，载玻片安置在玻片支撑台上，且片匣上开设有出料口，所述玻片推送装置包括第一驱动电机、输送带、主动轮轴、从动轮轴以及推片器，所述第一驱动电机的输出轴与主动轮轴同轴连接，所述输送带包覆于主动轮轴和从动轮轴的外围，所述第一驱动电机、从动轮轴以及主动轮轴皆分别安装在支座上，所述推片器的一端安装在输送带上，另一端则穿过片匣上设置的推料道放置，且输送带与玻片上下片装置的进料口相邻接。

所述玻片上下片装置包括第二驱动电机、凸轮机构、上下片连杆机构以及表面夹片机构，所述凸轮机构包括换片旋转轮以及地图固定凸轮，所述上下片连杆机构包括弯臂以及顶杆，而表面夹片机构则包括固定夹板以及换片夹板，所述第二驱动电机的输出轴与换片旋转轮连接，所述地图固定凸轮与换片旋转轮同轴连接，且地图固定凸轮置于换片旋转轮的内圆，所述弯臂的臂体通过固定轴定位安装在换片旋转轮上，而固定夹板则固定地安装在换片旋转轮上，所述弯臂一端通过滑动轮与地图固定凸轮滑动连接，另一端则与顶杆的一端连接，所述顶杆的另一端则与换片夹板连接，且固定夹板和换片夹板之间设置有第一夹片弹簧。

换片夹板位于固定夹板的上方，所述顶杆穿过固定夹板后与换片夹板连接，且换片夹板和固定夹板之间安装有导向轴。

所述玻片水平移动夹持装置包括滑动块、滑座以及侧面夹片机构，所述滑座通过第一直线往复移动装置与显微平台连接，所述滑动块通过第二直线往复移动装置与滑座连接，所述侧面夹片机构包括动夹片器以及定夹片器，所述动夹片器安装在滑动块上，而定夹片器则安装在滑座上。

所述滑座安置于显微平台上开设的滑槽内，所述第一直线往复移动装置包括丝杠机构，该丝杠机构包括第三驱动电机、丝杠以及丝杠螺母，所述的第三驱动电机固定安装在显微平台上，丝杠通过轴承支撑在滑座上所开设的安装槽内，丝杠螺母则与滑动块固定连接，所述丝杠的一端与第三驱动电机输出轴同轴连接，另一端则穿过安装槽的前槽壁后与丝杠螺母配合连接；所述第二直线往复移动装置为二级弹性行程机构，该二级弹性行程机构包括二级行程杆以及套接在二级行程杆上的夹片弹簧，所述二级行程杆的一端与滑动块固定连接，二级行程杆的另一端则穿过安装槽的前槽壁后与置于安装槽内的挡板连接，所述夹片弹簧的两端压设在挡板和安装槽的前槽壁之间，另外，所述滑槽设置有用于阻止滑座平移的止动器。

所述止动器为止动块，该止动块安装在与第三驱动电机相背的滑槽端部。

所述动夹片器包括夹片安装部、夹片以及将夹片安装部以及夹片铰接的阻尼轴，所述阻尼轴包括轴体以及套接在轴体上的阻尼弹簧，该阻尼弹簧的两端分别与夹片安装部以及夹片连接。

根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果：

1、本发明同时采用彩色ccd感光元件以及黑白ccd感光元件对标本的图像信息进行采集，MCU控制芯片的图像信息分析处理模块根据R\G\B三原色原理，将所采集的标本彩色图像信号，拼接合成标本彩色图像，以确定该彩色图像的色彩特征；同时，该图像信息分析处理模块根据黑白ccd感光元件所采集的标本黑白图像的灰度、积分光密度信息，建立标本中心点，以得到标本的数据特征，结合前述标本彩色图像的色彩特征，完成标本三维立体拼接，同时将黑白图片的光密度信息附加在每个细胞的参数当中，经过病理专家的诊断得出结论，据此划分子集，从而反复这个过程建立数据库完善软件达到能够智能筛选的目的。

2、本发明通过MCU控制芯片自动控制玻片推送装置、玻片上下片装置以及玻片水平移动夹持装置的运作，实现载玻片的换片操作，玻片上下片装置实现了载玻片在玻片推送装置以及玻片水平移动夹持装置之间的转移，同时本发明将显微平台与Y向直线往复移动装置以及Z向直线往复移动装置的输出端连接，因此，MCU控制芯片通过分别对玻片水平移动夹持装置、Y向直线往复移动装置以及Z向直线往复移动装置的控制，能够对玻片水平移动夹持装置所夹持的载玻片进行三维定位，从而控制载玻片分别与LED光源、物镜之间的定位，有效地保证了显微镜检的效果和精度。本发明将载玻片安装在玻片水平移动夹持装置上，随着该水平移动夹持装置的往复移动，实现载玻片在显微平台X方向的定位，然后，通过控制Y向直线往复移动装置的运作，促使显微平台带动夹持在水平移动夹持装置上的载玻片做Y方向的定位，通过X方向、Y方向的移动，使得载玻片能够正对LED光源；最后，通过控制Z向直线往复移动装置的运作，促使显微平台带动夹持在水平移动夹持装置上的载玻片做Z方向的定位，以调整载玻片分别与LED光源、物镜之间的间距。与现有技术相比，本发明通过在Y方向、Z方向移动显微平台以及在X方向上移动玻片夹持机构，实现载玻片的三维定位，与现有技术相比，本发明更能实现载玻片的精确定位，同时，有效地避免载玻片在输送过程中碎裂。

3、本发明所述的玻片上下片装置采用凸轮机构以及上下片连杆机构的组合，通过对换片旋转轮的动力驱动，带动弯臂随着换片旋转轮旋转，从而推动顶杆上下移动，即推动换片夹板上下移动，实现对置于换片夹板和固定夹板之间载玻片的夹持；换片旋转轮以及地图固定凸轮之间的配合曲线，限制了换片旋转轮的旋转角度，有效地控制了顶杆的往复移动行程；本发明在换片夹板和固定夹板之间压设第一夹片弹簧，以对换片夹板提供一弹簧预紧力，克服换片夹板的自重以及凸轮机构驱动上下片连杆机构对该换片夹板产生的拉力/推力，即对置于换片夹板和固定夹板之间的载玻片提供合适的夹持力，一方面保证载玻片运送过程中不至脱落，另一方面保证该夹片机构的夹持力不至于过大而将载玻片夹碎。本发明采用凸轮机构进行换片夹板的往复运动控制，结构紧凑，控制易行；另外，本发明通过将夹片机构安装在旋转轮上，则在旋转轮旋转过程中，夹片机构将分别处于上水平位置以及下水平位置两个工位，当夹片机构位于上水平位置时，可以进行载玻片从玻片水平移动夹持装置以及玻片上下片装置之间的转移；当夹片机构位于下水平位置时，可以进行载玻片从玻片推送装置以及玻片上下片装置之间的转移。

4、本发明所述的玻片水平移动夹持装置为二级行程机构，其采用丝杠机构的往复直线移动以及第二夹片弹簧的弹簧回复力的协同作用来推动滑动块在二级行程滑道内移动，以打开或者关闭夹片机构，对应地实现载玻片的脱片或者夹持操作，另外，也利用该丝杠机构的往复直线移动来推动滑座在显微平台上的水平移动，便于夹片机构进行取片或者换片操作，由此可知，该机构巧妙地将丝杠机构以及弹簧相结合，分别实现滑块与滑座、滑座与显微平台两者之间的水平移动，以对载玻片进行X方向定位，其结构简单，功能强大，节能环保。

附图说明

图1是本发明的工作流程模块控制图；

图2是本发明图像信息分析处理模块的流程图

图3是本发明处于换片操作时的立体结构示意图；

图4是本发明处于显微镜检时的立体结构示意图(省略物镜部分)；

图3和图4中：机架1 显微平台2 玻片上下片装置3 物镜转换座81 物镜82 分光棱镜91 镜筒92 彩色ccd感光元件93 黑白ccd感光元件94；

图5是本发明所述玻片上下片装置的结构示意图；

换片夹板31 固定夹板32 顶杆33 地图固定凸轮34 换片旋转轮35 弯臂36 固定轴37 第一夹片弹簧38；

图6是本发明处于换片时所述玻片水平移动夹持装置在显微平台上的工装结构示意图；

图7是本发明处于显微镜检时所述水平移动夹持装置在显微平台上的工装结构示意图；

图8是图6的后视图；

图6至图8中：显微平台2 透光孔21 滑动块41 丝杠42 动夹片器43 二级行程杆44 滑座45 定夹片器46 丝杠螺母47 挡板48；

图9是图8中显微平台的A向视图；

其中：显微平台2 止动块22 滑槽23 安装槽的前槽壁8 丝杠通孔81 二级行程杆通孔82；

图10是本发明玻片推送装置的结构示意图；

其中：载玻片5  玻片支撑台51 片匣6 支座71 主动轮轴72 输送带73 推片板74。

具体实施方式

为了使公众能充分了解本发明的技术实质和有益效果，将在下面结合附图对本发明的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本发明构思作形式而非实质的变化都应当视为本发明的保护范围。

如图1至4所示，本发明所述的全自动双ccd感光元件数字显微镜，包括机架1以及分别安装在机架1上的显微平台2、MCU控制芯片、LED光源、物镜转换座81、镜筒92、用于扫描载玻片5上编码信息的条码扫描装置、用于采集载玻片5图像信息的标本图像信息采集装置以及用于更换载玻片5的玻片更换装置，所述物镜转换座81上安装有物镜82，所述显微平台2的台面开设有透光孔21，所述LED光源位于显微平台2下方，且LED光源产生的光线穿过透光孔21射出，所述物镜转换座81、镜筒92、条码扫描装置以及标本图像信息采集装置分别位于显微平台2上方，且物镜转换座81与镜筒92之间光路连接，所述物镜转换座81的光路出口安装分光三棱镜，所述镜筒92为双目镜筒，所述标本图像信息采集装置包括黑白ccd感光元件94以及彩色ccd感光元件93，黑白ccd感光元件94以及彩色ccd感光元件93分别安装在双目镜筒上，同时黑白ccd感光元件94以及彩色ccd感光元件93分别与分光棱镜91之间设置有一块滤光镜；由此可知，本发明采用黑白ccd感光元件94以及彩色ccd感光元件93同时对同一视野的摄影对象分别进行摄像，因此，得到的载玻片5的数据不存在视差，极大地保证了图文数据输出的准确性；所述玻片更换装置包括采用输送带73进行载玻片5运送的玻片推送装置、夹持住载玻片5在显微平台2上进行水平移动的玻片水平移动夹持装置以及将载玻片5在玻片推送装置与水平移动夹持装置之间进行转送的玻片上下片装置3，所述玻片推送装置的出料口与玻片上下片装置3的进料口相邻接，而玻片上下片装置3的出料口则与玻片水平移动夹持装置相衔接，所述玻片推送装置以及显微平台2安装在机架1上，而玻片上下片装置3则安装在显微平台2的侧面，玻片水平移动夹持装置安装在显微平台2的台面，同时显微平台2分别与Y向直线往复移动装置以及Z向直线往复移动装置的输出端连接；所述MCU控制芯片包括图像信息采集模块、图像信息分析处理模块、图像信息输出模块、玻片更换控制模块以及显微平台2三维定位控制模块，图像信息采集模块接收黑白ccd感光元件94所采集的标本细胞核灰度、积分光密度信息以及彩色ccd感光元件93所采集的标本图像彩色特征信号，图像信息分析处理模块根据黑白ccd感光元件94所采集的标本细胞核灰度、积分光密度信息以及彩色ccd感光元件93所采集的标本图像彩色特征信号，进行标本图片的三维拼接，获得待检标本的多焦面全息三维图像，同时根据积分光密度信息以及标本图像彩色特征信号输出待检标本的阅片结论；图像信息输出模块根据所拼接出的多焦面全息三维图像以及阅片结论，输出图文报告；所述玻片更换控制模块分别自动控制条码扫描装置、玻片推送装置、玻片上下片装置3以及玻片水平移动夹持装置的运作，而显微平台2三维定位控制模块自动控制Y向直线往复移动装置以及Z向直线往复移动装置的运作。

如图2所示：具体地说，本发明所述双ccd感光元件生物数字显微镜进行摄影图像处理时，包括以下步骤：(1)图像信息采集采用黑白ccd感光元件94以及彩色ccd感光元件93分别对待检标本的同一标本区域同时进行图像信息采集，黑白ccd感光元件94采集该待检标本细胞核的灰度信息和积分光密度信息，彩色ccd感光元件93采集该待检标本的图像彩色特征信号；(2)图像信息分析处理A、根据R/G/B三原色原理，将彩色ccd感光元件93所采集的图像彩色特征信号，拼接合成待检标本的彩色图像，以确定该待检标本彩色图像的色彩特征；同时根据黑白ccd感光元件94所采集的该待检标本细胞核的灰度信息和积分光密度信息，建立待检标本的中心点，以得到待检标本的细胞核DNA数据特征；B、将A步骤中所获得的待检标本的彩色图像色彩特征以及细胞核DNA数据特征结合，完成待检标本的三维立体拼接，获得待检标本的多焦面全息三维图像，同时根据所获得的细胞核积分光密度信息以及标本图像彩色特征信号输出待检标本的判断结论；(3)图像信息输出根据步骤(2)中获得的待检标本的多焦面全息三维图像以及判断结论，输出待检标本的图文报告。另外，为实现智能筛选，提高阅片效率，本发明所述步骤(2)的B步骤中，作出待检标本的判断结论具体为：将所获得的待检标本的细胞核积分光密度信息与组织结构标准信息数据库中各组织结构关联信息进行比对，所述组织结构标准信息数据库按照组织结构的不同建立各相应组织结构子数据库，且所述的各组织结构子数据库中每一个组织结构的关联信息包括与其相对应的细胞核积分光密度信息、标本图像彩色特征信息以及组织结构判断结论，所述组织结构判断结论根据相应组织结构的细胞核积分光密度信息以及标本图像彩色特征信息得出，若待检标本的细胞核积分光密度信息、标本图像彩色特征信息与组织结构标准信息数据库中相应组织结构子数据库的某一个组织结构T₁的积分光密度信息、标本图像彩色特征信息相似度大于90％，则自动地将组织结构T₁的组织结构判断结论附加到待检标本的多焦面全息三维图像中，以生成待检标本的图文报告；若待检标本的细胞核积分光密度信息或者标本图像彩色特征信息与组织结构标准信息数据库中的任一个组织结构T_i的积分光密度信息或者标本图像彩色特征信息相似度皆小于90％，则自动地筛选出该待检标本，即是说，当待检标本的细胞核积分光密度信息与组织结构标准信息数据库中的任一个组织结构T_i的积分光密度信息的相似度小于90％，或者当待检标本的标本图像彩色特征信息与组织结构标准信息数据库中的任一个组织结构T_i的标本图像彩色特征信息的相似度小于90％时，都会自动地筛选出待检标本，以进行人工阅片，并将人工阅片结论附加到待检标本的多焦面全息三维图像中，以生成待检标本的图文报告；同时将待检标本的细胞核积分光密度信息、标本图像彩色特征信息以及人工阅片结论一起存储到相应的组织结构子数据库，以对组织结构标准信息数据库进行扩充/更新。

如图10所示，本发明所述片匣6的两端通过直线移动装置与片匣6支架连接，该直线移动装置可以采用齿轮齿条机构，也可以采用直线电机、丝杠机构等能够实现直线移动的机构，所述片匣6的内壁等间距地设置有复数个玻片支撑台51，该玻片支撑台51由相对地安装在片匣6内壁上的一组玻片支撑块组成，则载玻片5的两端安置在玻片支撑台51上，另外，为使得载玻片5安装时方便、不易脱落，本发明将玻片支撑块靠近端面的上平面设置成半凹槽，因此，两相对设置的玻片支撑块即可组成凹槽状，只是中间存在间隙。片匣6上开设有出料口，所述玻片推送装置包括第一驱动电机、输送带73、主动轮轴72、从动轮轴以及推片器，该推片器为推片板74，所述第一驱动电机的输出轴与主动轮轴72同轴连接，所述输送带73包覆于主动轮轴72和从动轮轴的外围，所述第一驱动电机、从动轮轴以及主动轮轴72皆分别安装在支座71上，所述推片器的一端安装在输送带73上，另一端则穿过片匣6上设置的推料道放置，且输送带73与玻片上下片装置3的进料口相邻接。因此，使用时，在直线移动装置的驱动下，载玻片5随着片匣6在片匣6支架上向下移动，直到与穿过片匣6上所设置推料道放置的推片板74相触，然后，在第一驱动电机的驱动下，推片板74将载玻片5从片匣6出料口处运出，以推送到玻片上下片装置3的进料口。

本发明中，所述片匣6与玻片推送装置相邻的端面敞口设置，则推料道即为与玻片推送装置相邻的敞口端面，同时，所述片匣6位于输送带73输送方向前端的端面也敞口设置，则片匣6的出料口即为与输送带73输送方向前端一致的敞口端面。

如图5所示，本发明所述的所述玻片上下片装置3包括第二驱动电机、凸轮机构、上下片连杆机构以及表面夹片机构，所述凸轮机构包括换片旋转轮35以及地图固定凸轮34，所述上下片连杆机构包括弯臂36以及顶杆33，而表面夹片机构则包括固定夹板32以及换片夹板31，所述第二驱动电机的输出轴与换片旋转轮35连接，所述地图固定凸轮34与换片旋转轮35同轴连接，且地图固定凸轮34置于换片旋转轮35的内圆，所述弯臂36的臂体通过固定轴37定位安装在换片旋转轮35上，而固定夹板32则固定地安装在换片旋转轮35上，所述弯臂36一端通过滑动轮与地图固定凸轮34滑动连接，另一端则与顶杆33的一端连接，所述顶杆33的另一端则与换片夹板31连接，且固定夹板32和换片夹板31之间设置有第一夹片弹簧38。其中，所述换片夹板31位于固定夹板32的上方，所述顶杆33穿过固定夹板32后与换片夹板31连接，且换片夹板31和固定夹板32之间安装有导向轴。因此，采用玻片上下片装置3进行载玻片5的运送时，表面夹片机构的两夹片板是夹持在载玻片5的表面，故不易将载玻片5夹碎，另外，控制夹持力时，存在第一夹片弹簧38的缓冲作用，进一步保证载玻片5在运输过程中的完好。

如图6至8所示，本发明所述的所述玻片水平移动夹持装置包括滑动块41、滑座45以及侧面夹片机构，所述滑座45通过第一直线往复移动装置与显微平台2连接，所述滑动块41通过第二直线往复移动装置与滑座45连接，所述侧面夹片机构包括动夹片器43以及定夹片器46，所述动夹片器43安装在滑动块41上，而定夹片器46则安装在滑座45上，所述滑座45安置于显微平台2上开设的滑槽23内，所述第一直线往复移动装置包括丝杠机构，该丝杠机构包括第三驱动电机、丝杠42以及丝杠螺母47，所述的第三驱动电机固定安装在显微平台2上，丝杠42通过轴承支撑在滑座45上所开设的安装槽内，丝杠螺母47则与滑动块41固定连接，所述丝杠42的一端与第三驱动电机输出轴同轴连接，另一端则穿过安装槽的前槽壁8后与丝杠螺母47配合连接，本发明所指的安装槽前槽壁是指与滑动块41相邻的安装槽槽壁；所述第二直线往复移动装置为二级弹性行程机构，该二级弹性行程机构包括二级行程杆44以及套接在二级行程杆44上的夹片弹簧，所述二级行程杆44的一端与滑动块41固定连接，二级行程杆44的另一端则穿过安装槽的前槽壁8后与置于安装槽内的挡板48连接，所述夹片弹簧的两端压设在挡板48和安装槽的前槽壁8之间，另外，所述滑槽23设置有用于阻止滑座45平移的止动器。该止动器为止动块22，所述止动块22安装在与第三驱动电机相背的滑槽23槽底端部，如图9所示，止动块22的外缘线还与安装槽前槽壁下外缘线相适配，则在工作过程中，安装槽的前槽壁8可以顺畅地穿过止动块22，不工作时，止动块22与安装槽前槽壁的配合可以对安装槽内部的机械结构起到良好的防尘等效果。所述动夹片器43包括夹片安装部、夹片以及将夹片安装部以及夹片铰接的阻尼轴，所述阻尼轴包括轴体以及套接在轴体上的阻尼弹簧，该阻尼弹簧的两端分别与夹片安装部以及夹片连接。进行水平移动时，该侧面夹片机构的两夹片器分别压紧在载玻片5的侧面，由于载玻片5比较薄，因此，本发明采用二级弹性行程机构进行该侧面夹片机构的打开以及闭合，同时在第二夹片弹簧的缓冲作用下，有效地保证夹片时夹持力的控制，避免将载玻片5夹碎。工作时，开启第三驱动电机，第三驱动电机驱动丝杠42旋转，由于丝杠螺母47与滑动块41固定连接，而滑动块41与滑座45之间通过二级弹性行程机构连接成一体，因此，丝杠螺母47带动滑座45、滑动块41一起在滑槽23内移动，即带动侧面夹片机构夹紧置于其间的载玻片5在显微平台2上进行水平移动，直到抵达止动板时，滑座45停止移动；然后，丝杠42在第三驱动电机的带动下继续旋转，由于滑座45不能向前平移，即滑座45因止动块22而被单向止动，因此，丝杠42的继续旋转，促使丝杠螺母47带动滑动块41的平移的动力克服了弹簧的回复力，进而通过二级行程杆44推动滑动块41平移，使得动夹片器43背向定夹片器46移动，打开二级行程，松开侧面夹片机构，释放置于动夹片器43与定夹片器46之间的已经过镜检的载玻片5。然后，将新的载玻片5置于动夹片器43与定夹片器46之间，接着第三驱动电机驱动丝杠42进行反向旋转，在弹簧回复力的作用下，动夹片器43迅速向定夹片器46移动，当完全收回二级行程时，夹片机构将该新的载玻片5夹紧，且止动板对滑座45的止动作用消除，丝杠42的继续反向旋转，在丝杠螺母47的固定作用下，促使滑座45-滑动块41一起向显微平台2的工作区域平移。

本发明的工作原理如下：

启动第二驱动电机，换片夹板31以及固定夹板32皆处于换片旋转轮35的下水平位置，通过输送带73传送过来的载玻片5在输送带73上推片板74的推力作用下，转移到换片夹板31上，第二驱动电机驱动换片旋转轮35逆时针旋转，弯臂36带动顶杆33向上移动，以拉动换片夹板31向固定夹板32移动，即促使夹片机构夹紧置于其上的载玻片5；换片旋转轮35继续进行逆时针旋转，直到换片夹板31处于上水平位置时，弯臂36将带动顶杆33向上移动，以推动换片夹板31背向固定夹板32移动，置于固定夹板32上的载玻片5不再受到夹持力的约束，水平移动夹持装置将该载玻片5夹持住运送到显微平台2的工作区域，完成载玻片5的一次上片操作，同时，水平移动夹持装置将已经过显微镜检的载玻片5运送到夹片底板上，换片旋转轮35继续旋转，带动换片夹板31向固定底板运动，以夹紧置于其间的载玻片5，当换片旋转轮35旋转逆时针旋转180度后，弯臂36将带动顶杆33向上移动，以推动换片夹板31背向固定夹板32移动，置于固定夹板32上的载玻片5不再受到夹持力的约束，在重力作用下向下方脱出，完成载玻片5的一次下片操作，此时也就完成载玻片5的一次上下片操作，可以开始下一片载玻片5的夹持运送。由此可知，本发明在换片夹板31和固定夹板32之间压设弹簧，以对换片夹板31提供一弹簧预紧力，克服换片夹板31的自重以及凸轮机构驱动上下片连杆机构对该换片夹板31产生的拉力/推力，即对置于换片夹板31和固定夹板32之间的载玻片5提供合适的夹持力，一方面保证载玻片5运送过程中不至脱落，另一方面保证该夹片机构的夹持力不至于过大而将载玻片5夹碎。本发明采用凸轮机构进行换片夹板31的往复运动控制，结构紧凑，控制易行。

显微镜检时，将附有标本的载玻片5放置在水平移动夹持装置的动夹片器43以及定夹片器46之间，并随着滑座45的运动而在显微平台2上进行横向运动，显微平台2通过y向直线往复移动装置进行纵向移动，显微平台2通过z向直线往复移动装置而进行上下移动。当载玻片5移动到显微平台2的左侧，到达玻片上下片装置3的夹片底板上时，水平移动夹持装置的丝杠42机构继续旋转推送滑动块41，促使动夹片器43运动到2级行程远位置，使载玻片5放松停留在夹片底板上，玻片上下片装置3的换片旋转轮35逆时针旋转，同时夹片动板向夹片底板运动夹紧载玻片5，当换片旋转轮35旋转170度时，夹片动板向夹片底板反向运动，放松载玻片5，载玻片5由于重力作用向下方脱出，换片旋转轮35继续逆时针旋转到夹片动板处于换片旋转轮35的下水平位置时，新的载玻片5通过输送带73传送到夹片动板上，旋转轮继续旋转同时夹片动板向底板运动夹紧载玻片5，至夹片底板处于换片旋转轮35的上水平位置时，夹片动板背向夹片底板运动，放松载玻片5，此时动夹片器43由于丝杠42反向旋转关闭2级行程，将载玻片5夹紧，滑动块41与滑座45贴合一起同步向右运动，当载玻片5经过条码扫描装置下方时影像识别附着在载玻片5一侧的条码标识。随后载玻片5在y向直线往复移动装置、z向直线往复移动装置以及水平移动夹持装置的丝杠42机构作用下，进行三维运动到显微平台2工作区域，工作区域下方安装有由MCU控制芯片控制光强的LED光源，该LED光源经过科勒照明系统投射光柱后，透过载玻片5上的标本，经分光棱镜91的分光处理后，进入滤光镜片，将光影投射到彩色ccd感光元件93和黑白ccd感光元件94上，最后经MCU控制芯片的图像信息分析处理模块进行处理，即可打印输出图文报告。其中，载玻片5通过X\Y\Z的三维移动使得标本区域及厚度分层次分别投影到彩色ccd感光元件93和黑白ccd感光元件94上。

本发明在同一标本区域进行彩色ccd感光元件93和黑白ccd感光元件94同时拍照，得到2张分别为黑白及彩色的图像，通过黑白图像中细胞核的灰度、积分光密度的分析得到细胞核中的的数据特征，并建立中心点，结合彩色图中的色彩特征，完成完整标本(一个标本需要400张以上的照片才能完成，因为采用1/2英寸的靶面的ccd是把标本进行200-400倍的放大系统达到ccd的靶面上，因此实际每一张照片上的信息量只是标本平面的1/2英寸的200-400分之1)的拼接，通过建立在细胞核的中心点参数将彩色图片进行三维立体拼接，同时将黑白图片的细胞光密度信息附加在每个细胞的参数当中，经过病理专家的诊断得出结论，据此划分子集，从而反复这个过程建立数据库完善软件达到能够智能筛选的目的。

另外，本发明为使控制过程的连续，通过在凸轮旋转中心孔旁开设一与显微平台2贯穿的通孔，并在该通孔中安置光耦和发光二极管，从而及时地反馈凸轮的旋转角度，自动控制各驱动电机的运行。当然，也可以采用其他的传感器进行凸轮旋转角度控制，以自动地控制各驱动电机运行。

Claims (8)

1.一种全自动双ccd感光元件数字显微镜，包括机架以及分别安装在机架上的显微平台、MCU控制芯片、LED光源、物镜转换座、镜筒、用于扫描载玻片上编码信息的条码扫描装置、用于采集载玻片图像信息的标本图像信息采集装置以及用于更换载玻片的玻片更换装置，待检标本承接于载玻片，所述物镜转换座上安装有物镜，所述显微平台的台面开设有透光孔，所述LED光源位于显微平台下方，且LED光源产生的光线穿过透光孔射出，所述物镜转换座、镜筒、条码扫描装置以及标本图像信息采集装置分别位于显微平台上方，且物镜转换座与镜筒光路连接，其特征在于：

所述物镜转换座的光路出口安装分光三棱镜，所述镜筒为双目镜筒，所述标本图像信息采集装置包括黑白ccd感光元件以及彩色ccd感光元件，黑白ccd感光元件以及彩色ccd感光元件分别安装在双目镜筒上，同时黑白ccd感光元件以及彩色ccd感光元件分别与分光棱镜之间设置有一块滤光镜；

所述玻片更换装置包括采用输送带进行片匣内载玻片运送的玻片推送装置、夹持住载玻片在显微平台上进行水平移动的玻片水平移动夹持装置以及将载玻片在玻片推送装置与水平移动夹持装置之间进行转送的玻片上下片装置，所述玻片推送装置的出料口与玻片上下片装置的进料口相邻接，而玻片上下片装置的出料口则与玻片水平移动夹持装置相衔接，所述玻片推送装置以及显微平台安装在机架上，而玻片上下片装置则安装在显微平台的侧面，玻片水平移动夹持装置安装在显微平台的台面；

所述MCU控制芯片包括图像信息采集模块、图像信息分析处理模块、图像信息输出模块、玻片更换控制模块以及显微平台三维定位控制模块，图像信息采集模块接收黑白ccd感光元件所采集的标本细胞核灰度、积分光密度信息以及彩色ccd感光元件所采集的标本图像彩色特征信号，图像信息分析处理模块根据黑白ccd感光元件所采集的标本细胞核灰度、积分光密度信息以及彩色ccd感光元件所采集的标本图像彩色特征信号，进行标本图片的三维拼接，获得待检标本的多焦面全息三维图像，同时根据积分光密度信息和标本图像彩色特征信号输出待检标本的阅片结论；图像信息输出模块根据所拼接出的多焦面全息三维图像以及阅片结论，输出图文报告；所述玻片更换控制模块分别自动控制条码扫描装置、玻片推送装置、玻片上下片装置以及玻片水平移动夹持装置的运作，而显微平台三维定位控制模块自动控制Y向直线往复移动装置以及Z向直线往复移动装置的运作。

2.根据权利要求1所述的全自动双ccd感光元件数字显微镜，其特征在于：所述片匣的两端通过直线移动装置与片匣支架连接，所述片匣的内壁等间距地设置有复数个玻片支撑台，载玻片安置在玻片支撑台上，且片匣上开设有出料口，所述玻片推送装置包括第一驱动电机、输送带、主动轮轴、从动轮轴以及推片器，所述第一驱动电机的输出轴与主动轮轴同轴连接，所述输送带包覆于主动轮轴和从动轮轴的外围，所述第一驱动电机、从动轮轴以及主动轮轴皆分别安装在支座上，所述推片器的一端安装在输送带上，另一端则穿过片匣上设置的推料道放置，且输送带与玻片上下片装置的进料口相邻接。

3.根据权利要求1所述的全自动双ccd感光元件数字显微镜，其特征在于：所述玻片上下片装置包括第二驱动电机、凸轮机构、上下片连杆机构以及表面夹片机构，所述凸轮机构包括换片旋转轮以及地图固定凸轮，所述上下片连杆机构包括弯臂以及顶杆，而表面夹片机构则包括固定夹板以及换片夹板，所述第二驱动电机的输出轴与换片旋转轮连接，所述地图固定凸轮与换片旋转轮同轴连接，且地图固定凸轮置于换片旋转轮的内圆，所述弯臂的臂体通过固定轴定位安装在换片旋转轮上，而固定夹板则固定地安装在换片旋转轮上，所述弯臂一端通过滑动轮与地图固定凸轮滑动连接，另一端则与顶杆的一端连接，所述顶杆的另一端则与换片夹板连接，且固定夹板和换片夹板之间设置有第一夹片弹簧。

4.根据权利要求2所述的全自动双ccd感光元件数字显微镜，其特征在于：换片夹板位于固定夹板的上方，所述顶杆穿过固定夹板后与换片夹板连接，且换片夹板和固定夹板之间安装有导向轴。

5.根据权利要求1所述的全自动双ccd感光元件数字显微镜，其特征在于：所述玻片水平移动夹持装置包括滑动块、滑座以及侧面夹片机构，所述滑座通过第一直线往复移动装置与显微平台连接，所述滑动块通过第二直线往复移动装置与滑座连接，所述侧面夹片机构包括动夹片器以及定夹片器，所述动夹片器安装在滑动块上，而定夹片器则安装在滑座上。

6.根据权利要求5所述的全自动双ccd感光元件数字显微镜，其特征在于：所述滑座安置于显微平台上开设的滑槽内，所述第一直线往复移动装置包括丝杠机构，该丝杠机构包括第三驱动电机、丝杠以及丝杠螺母，所述的第三驱动电机固定安装在显微平台上，丝杠通过轴承支撑在滑座上所开设的安装槽内，丝杠螺母则与滑动块固定连接，所述丝杠的一端与第三驱动电机输出轴同轴连接，另一端则穿过安装槽的前槽壁后与丝杠螺母配合连接；所述第二直线往复移动装置为二级弹性行程机构，该二级弹性行程机构包括二级行程杆以及套接在二级行程杆上的夹片弹簧，所述二级行程杆的一端与滑动块固定连接，二级行程杆的另一端则穿过安装槽的前槽壁后与置于安装槽内的挡板连接，所述夹片弹簧的两端压设在挡板和安装槽的前槽壁之间，另外，所述滑槽设置有用于阻止滑座平移的止动器。

7.根据权利要求6所述的全自动双ccd感光元件数字显微镜，其特征在于：所述止动器为止动块，该止动块安装在与第三驱动电机相背的滑槽端部。

8.根据权利要求6所述的全自动双ccd感光元件数字显微镜，其特征在于：所述动夹片器包括夹片安装部、夹片以及将夹片安装部以及夹片铰接的阻尼轴，所述阻尼轴包括轴体以及套接在轴体上的阻尼弹簧，该阻尼弹簧的两端分别与夹片安装部以及夹片连接。

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