CN102138783B - 一种信号采集定位系统 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种信号采集定位系统，包括底座、X轴传动装置、Y轴传动装置、Z轴传动装置、载物台、暗箱、悬臂和探测单元；X轴传动装置固定在载物台和底座之间，载物台随X轴传动装置一起滑动；Y轴传动装置长端部固定在底座内部；Z轴传动装置的下端部与Y轴传动装置短端部固定连接；被检测目标置于暗箱中的载物台上，暗箱固定在载物台上且暗箱与载物台之间为密封连接；悬臂的一端部与Z轴传动装置的上端部连接，悬臂的中部置于暗箱的一侧壁中，悬臂的另一端部位于暗箱中，且悬臂的另一端部与探测单元固接，使探测单元置于暗箱中，探测单元随着Z轴传动装置一同升降，用于调节探测单元与被检测目标之间的距离。适用于密闭空间的图像采集。
Description
技术领域
本发明涉及一种信号采集定位系统，特别涉及一种利用电控平移台进行移动定位的系统，该系统可以用于精准定位检测区域。
背景技术
随着基因组学、蛋白组学和疾病基因组学的迅速发展，疾病的诊断正在从传统的疾病表征观察、常规的生化实验检测，发展到多种基因和分子水平的微观特征认识，其中利用分子影像技术可以从基因、蛋白质水平深刻认识疾病的发生、发展过程，能够实现现有微观分析所无法取代的整体、连续、无创的特异检测方法，生物在体分子影像理论及其技术将会提供全新的预防、诊断和治疗手段。与传统的医学影像技术相比较而言，分子影像学着眼于构成疾病或病变的基础变化和基因分子水平的异常，而不是对由基因分子改变所构成的最终结果进行成像。在特异的分子探针的帮助下，分子影像技术可以在细胞、基因和分子水平上实现生物体内部生理或病理过程的无创实时动态在体成像，从而为疾病相关基因功能定位、细胞生长发育和突变过程的作用机制、新药研发等研究提供详细的定性、定位、定量资料以及有效的信息获取和分析处理的手段。
在体荧光成像是活体体内光成像之一，主要以采用荧光报告基团(GFP、RFP，Cyt及dyes等)进行标记。用特定波长的激发光激发荧光染料，使其吸收入射光产生能级跃迁，到达高能量状态，并发出波长长于入射光的发射光，利用一套非常灵敏的成像装置，对数据进行采集。让研究人员能够直接监控活体生物体内的细胞活动和基因行为。另外，这一技术对肿瘤微小转移灶的检测灵敏度极高，不涉及放射性物质和方法，非常安全。因其操作极其简单、所得结果直观、灵敏度高等特点，已广泛应用于生命科学、医学研究及药物开发等方面。
为了能尽量多地得到逸出体外的光子信息，需要在一个密光性非常好的空间里进行成像。目前，利用成像暗箱得到所需光子信息的设备很多，较普遍的方法是使用一个密封的箱体，箱体内包括一个成像组件和载物台，每次摆放检测物到指定的位置进行成像，这样方法有许多弊端，如：每拍摄一次，都要调整一次成像组件和物体的相对位置，并反复开启成像暗箱，这样的设计显然不利于一次对多个目标进行观察，因为过程很繁琐且容易出错。
发明内容
本发明的目的是克服现有成像系统定位的弊端，提供了一种操作简便、精度高、并节省时间的信号采集定位系统。
为实现上述目的，本发明提供的信号采集定位系统采用的技术方案如下：底座、X轴传动装置、Y轴传动装置、Z轴传动装置、载物台、暗箱、悬臂和探测单元；X轴传动装置固定在载物台和底座之间，载物台随X轴传动装置一起滑动；Y轴传动装置长端部固定在底座内部；Z轴传动装置的下端部与Y轴传动装置短端部固定连接；被检测目标置于暗箱中的载物台上，暗箱固定在载物台上且暗箱与载物台之间为密封连接；悬臂的一端部与Z轴传动装置的上端部连接，悬臂的中部置于暗箱的一侧壁中，悬臂的另一端部位于暗箱中，且悬臂的另一端部与探测单元固接，使探测单元置于暗箱中，探测单元随着Z轴传动装置一同升降，用于调节探测单元与被检测目标之间的距离。
本发明的有益效果：本发明所涉及的信号采集定位系统通过使用控制平台对成像组件的位置进行调节，不需要移动被测物体，也不需要打开暗箱，就能对同一被测物体的多个不同目标进行成像，就可以获得同一物体多个检测区域的清晰图像信息。这样不仅操作简便，还大大节省了时间。特别地，微弱荧光成像通常会用到荧光染料，而荧光染料衰减很厉害，减小了荧光染料信号衰减对信号采集结果的影响。而通过本发明的这种灵活方便的定位系统，可以减小因荧光信号衰减对信号采集结果的干扰。本发明结构合理，设计简单易用，节省操作时间，为信号采集中被测目标的定位提供了有力支持。
附图说明
图1为本发明信号采集定位系统的侧面示意图。
图2为本发明信号采集定位系统的剖面示意图。
图3为本发明利用计算机实现对X轴传动装置、Y轴传动装置和Z轴传动装置定位操作的驱动控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
如图1示出本发明信号采集定位系统，信号采集定位装置采用如下技术方案：该信号采集定位系统采用的技术方案如下：底座1、X轴传动装置21、Y轴传动装置22、Z轴传动装置23、载物台3、暗箱4、悬臂5和探测单元6；X轴传动装置21固定在载物台3和底座1之间，载物台3随X轴传动装置21一起滑动；Y轴传动装置22长端部固定在底座1内部；Z轴传动装置23的下端部与Y轴传动装置22短端部固定连接；被检测目标7置于暗箱4中的载物台3上，暗箱4固定在载物台3上且暗箱4与载物台3之间为密封连接；悬臂5的一端部与Z轴传动装置23的上端部连接，悬臂5的中部置于暗箱4的一侧壁中，悬臂5的另一端部位于暗箱4中，且悬臂5的另一端部与探测单元6固接，使探测单元6置于暗箱4中，探测单元6随着Z轴传动装置23一同升降，用于调节探测单元6与被检测目标7之间的距离。在被检测目标7的定位过程中，在探测单元6连拍模式下获取的实时图像的导航帮助下，调节X轴传动装置21、Y轴传动装置22、Z轴传动装置23使得探测单元6可以移动到被检测目标7的正上方，并调节好探测单元6与被检测目标7之间的距离，知道探测单元6能对被检测目标7清晰成像，从而完成被检测目标7的定位操作。通过此定位系统可以在不移动被检测物体7，且不打开暗箱4的情况下，就能对同一被测物体的多个不同目标进行成像，从而定位到被检测目标7，这样大大简化了操作，节省了采集时间，尤其适用于多目标微弱信号的采集。特别地，微弱荧光成像通常会用到荧光染料，而荧光染料衰减很厉害，尽可能地缩短信号采集时间就显得尤为重要。通过本发明的这种灵活方便的定位系统，可以减小因荧光信号衰减对信号采集结果的干扰，具有实际应用意义。
X轴传动装置21、Y轴传动装置22和Z轴传动装置23由X、Y和Z三个方向的电控平移台组成。悬臂5与暗箱4之间采用密封结构。探测单元6包括相机和镜头。相机为光电探测器。
本发明中暗箱4为微弱信号的采集提供了避光环境，避免了外界光对信号采集的干扰。
本发明还可以通过对X轴传动装置21、Y轴传动装置22和Z轴传动装置23做平行移动，而微小调节探测单元6与被检测目标7的水平相对位置，使被检测目标7处于探测单元6的中央区域，软件驱动调节Z轴传动装置23从而调整探测单元6与被检测目标7之间的垂直距离，用以完成探测单元6的清晰成像，从而实现信号采集装置中探测单元6对被检测目标7的精确三维定位。Z轴传动装置23的可调节精度为0.1mm。通过软件驱动控制X轴传动装置21、Y轴传动装置22和Z轴传动装置23，解决了人为的调节精度较低的问题，且具有很多人性化的优点。
如图2所示，先对被检测者腿部需观测的几个区域附近注射荧光染料，接着被检测者平躺在载物台3上，并将腿部放入暗箱4内。通过探测单元6采集暗箱4内的情况并判断腿部的摆放情况，开启探测单元6含有的相机的连拍功能以及暗箱4内的白光灯，为X轴传动装置21、Y轴传动装置22和Z轴传动装置23的移动导航，调节X轴传动装置21和Y轴传动装置22使探测单元6到被检测者腿部指定的检测区域的中心，即垂直在检测人腿部的正上方；通过调节Z轴传动装置23来控制探测单元6与被检测目标7之间的距离(物距)。通过探测单元6的相机的连拍功能来控制X轴传动装置21、Y轴传动装置22和Z轴传动装置23的移动距离。当X轴传动装置21、Y轴传动装置22和Z轴传动装置23到达要求的位置时，通过软件控制自动调节焦距来得到一个清晰的图像。特别地，通过调节Z轴传动装置23和探测单元6的镜头的焦距还可以完成不同视野大小的转换，以达到整体观察与局部观察的双重要求。这时可以关闭相机连拍功能以及白光灯。然后重新设定曝光时间，在暗箱4中进行荧光信号的采集。
图3示出利用计算机上实现对X轴传动装置21、Y轴传动装置22和Z轴传动装置23定位操作的驱动控制流程图，所述定位操作的驱动控制步骤包括：
步骤S1：计算机对X轴传动装置21、Y轴传动装置22和Z轴传动装置23进行复位，回归机械原点；
步骤S2：开启探测单元6连拍模式；
步骤S3：计算机驱动控制X轴传动装置21和Y轴传动装置22做平行移动，调节探测单元6与被检测目标7的水平相对位置，使被检测目标7处于探测单元6的中央区域的正上方；
步骤S4：计算机驱动控制微调Z轴传动装置23，用于调节探测单元6与被检测目标7之间的距离，使得探测单元6对被检测目标7实现清晰成像；
步骤S5：关闭探测单元6连拍模式，至此完成定位操作。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的权利要求书的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种信号采集定位系统，其特征在于包括：底座(1)、X轴传动装置(21)、Y轴传动装置(22)、Z轴传动装置(23)、载物台(3)、暗箱(4)、悬臂(5)和探测单元(6)；X轴传动装置(21)固定在载物台(3)和底座(1)之间，载物台(3)随X轴传动装置(21)一起滑动；Y轴传动装置(22)长端部固定在底座(1)内部；Z轴传动装置(23)的下端部与Y轴传动装置(22)短端部固定连接；被检测目标(7)置于暗箱(4)中的载物台(3)上，暗箱(4)固定在载物台(3)上且暗箱(4)与载物台(3)之间为密封连接；悬臂(5)的一端部与Z轴传动装置(23)的上端部连接，悬臂(5)的中部置于暗箱(4)的一侧壁中，悬臂(5)的另一端部位于暗箱(4)中且悬臂(5)的另一端部与探测单元(6)固接，使探测单元(6)置于暗箱(4)中，探测单元(6)随着Z轴传动装置(23)一同升降，用于调节探测单元(6)与被检测目标(7)之间的距离；
在被检测目标(7)的定位过程中，在探测单元(6)连拍模式下获取的实时图像的导航帮助下，利用计算机实现对X轴传动装置(21)、Y轴传动装置(22)和Z轴传动装置(23)定位操作的驱动控制步骤包括：
步骤S1：计算机对X轴传动装置(21)、Y轴传动装置(22)和Z轴传动装置(23)进行复位，回归机械原点；
步骤S2：开启探测单元(6)连拍模式；
步骤S3：计算机驱动控制X轴传动装置(21)和Y轴传动装置(22)做平行移动，调节探测单元(6)与被检测目标(7)的水平相对位置，使被检测目标(7)处于探测单元(6)的中央区域的正上方；
步骤S4：计算机驱动控制微调Z轴传动装置(23)，用于调节探测单元(6)与被检测目标(7)之间的距离，在不移动被检测目标(7)，且不打开暗箱(4)的情况下，就能对同一被测物体的多个不同目标进行成像，从而定位到被检测目标(7)，使得探测单元(6)对被检测目标(7)实现清晰成像；
步骤S5：关闭探测单元(6)连拍模式，至此完成定位操作。
2.如权利要求1所述的信号采集定位系统，其特征在于，X轴传动装置(21)、Y轴传动装置(22)和Z轴传动装置(23)由X、Y和Z三个方向的电控平移台组成。
3.如权利要求1所述的信号采集定位系统，其特征在于，悬臂(5)与暗箱(4)之间采用密封结构。
4.如权利要求1所述的信号采集定位系统，其特征在于，探测单元(6)包括相机和镜头。
5.如权利要求4所述的信号采集定位系统，其特征在于，相机为光电探测器。
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