CN103869460B - 防止载玻片被显微镜的物镜挤压的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种防止载玻片被显微镜的物镜挤压的系统。该系统包括：压力传感器、数据采集器、控制器及调焦机构；所述压力传感器设置在所述载物台上与所放置的载玻片对应的区域，用于实时采集所述载玻片对其施加的压力信号；所述数据采集器与所述压力传感器连接，用于接收所述压力信号并将其转换为压力值；所述控制器与所述数据采集器连接，用于接收所述压力值并根据所述压力值判断所述载玻片是否受到所述物镜的挤压，并在当所述载玻片受到所述物镜的挤压时控制所述调焦机构驱动所述载物台与物镜做背向运动。

Description

防止载玻片被显微镜的物镜挤压的系统

技术领域

本发明涉及显微镜技术领域，尤其涉及一种防止载玻片被显微镜的物镜挤压的系统。

背景技术

显微成像系统的自动调焦技术的发展为医学以及生物学带来了极大的便利。电子生物显微镜是一种常用的显微成像系统，显微镜通过工业总线(串口，CAN总线)的形式与控制器连接，控制器控制执行机构(电机)控制显微镜的载物台上下移动，改变其与显微镜物镜之间的距离，从而采集到最清晰的检测样本(制作于载玻片中)的显微图像。然而在调焦的过程中，由于显微镜的物镜与载玻片之间距离太近，在电机的转动过程中，物镜容易与载玻片发生碰撞。轻微的碰撞不会对结果造成很大的影响，但是剧烈的碰撞可能碰损载玻片或镜头，影响检测结果，所以如何避免载玻片受到物镜的挤压有着非常重大的意义。

针对上述问题，现有技术主要通过调焦系统的软件实现。调焦软件通过理论计算和统计电机运转参数的历史信息等方法建立一个镜头安全位置坐标值的数据库。在实际运行中，调焦控制系统控制步进电机转动的步数，同时记下转动步数，并计算出镜头达到的坐标值，然后将其与数据库中的参考坐标值进行对比，判断是否发生碰撞。但是这种技术方案数据库开发成本较高，同时需要做大量的实验积累历史数据，而且电机运动带来的误差会影响坐标值的精度，发生误判。另一种方案采用接近传感器，当镜头与载玻片接近到一定距离时，接近传感器产生相应信号，并反馈给控制系统，控制系统控制电机停转或者反转，以免发生碰撞。但是这种方法只适用于对焦完成时，镜头与载玻片之间还有较大距离的情况。现实情况是，很多显微镜在检测时，镜头与载玻片之间的 距离很近(可低至0.1mm)，在这种情况下，鲜有接近传感器可实现精确的距离检测，而满足条件的传感器的成本则非常高，同时也不好安装。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种防止载玻片被显微镜的物镜挤压的系统，通过压力传感器检测载玻片是否受到显微镜物镜的挤压，并据此控制显微镜的物镜与载玻片之间的距离，从而实现防止载玻片被物镜挤压的目的。本发明是这样实现的：

一种防止载玻片被显微镜的物镜挤压的系统，包括压力传感器、数据采集器、控制器及调焦机构；

所述压力传感器设置在显微镜的载物台上与所放置的载玻片对应的区域，用于实时采集所述载玻片对其施加的压力信号；

所述数据采集器与所述压力传感器连接，用于接收所述压力信号并将其转换为压力值；

所述控制器与所述数据采集器连接，用于接收所述压力值并根据所述压力值判断所述载玻片是否受到所述物镜的挤压，并在当所述载玻片受到所述物镜的挤压时控制所述调焦机构驱动所述载物台与物镜做背向运动。

进一步地，所述控制器根据所述压力值及预先检测的当所述显微镜的物镜未与所述载玻片接触时所述压力传感器受到的所述载玻片的压力值判断所述载玻片是否受到所述物镜的挤压，如果后者小于前者，则判定所述载玻片受到所述物镜的挤压，否则判定所述载玻片未受到所述物镜的挤压。

进一步地，所述物镜上套设有一套筒，所述套筒的靠近所述载物台的端部比所述物镜的靠近所述载物台的端部更靠近所述载物台。

进一步地，所述物镜通过一弹性元件与所述套筒连接，该弹性元件可在沿所述物镜的轴向方向上对所述套筒产生弹力。

进一步地，所述弹性元件为弹簧或弹性垫圈。

进一步地，所述载物台与物镜做背向运动是指：所述物镜静止不动，所述载物台相对于所述物镜做背向运动。

进一步地，所述压力传感器为薄膜压力传感器。

进一步地，所述薄膜压力传感器为两个，分别设置在所述载物台上与所放置的载玻片对应的区域的两端。

进一步地，所述调焦机构为电机。

进一步地，所述控制器为运动控制卡。

与现有技术相比，本发明技术简单，安装方便，不需要经过复杂的软件运算，控制器只需要检测出压力传感器所受的压力值就可以快速判断出载玻片是否受到显微镜物镜的挤压，从而通过调焦机构控制显微镜的物镜与载物台的相对运动，避免载玻片受到挤压，从而保护检测样本。本发明可广泛应用于显微镜检测技术领域，具有重大意义。

附图说明

图1：本发明实施例提供的防止载玻片被显微镜的物镜挤压的系统结构示意图；

图2：本发明实施例提供的防止载玻片被显微镜的物镜挤压的系统中物镜的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明提供的防止载玻片被显微镜的物镜挤压的系统的结构示意图。根据图1所示，该系统包括：压力传感器1、数据采集器5、控制器6、调焦机构7。

其中，压力传感器1设置在显微镜的载物台4上与所放置的载玻片3对应的区域。压力传感器1采用了薄膜压力传感器，压在载玻片3与载物台4之间。为确保载玻片3的平衡，采用了两个薄膜压力传感器，分别压在载玻片3的两端。薄膜压力传感器厚度非常薄，不会对载玻片3的姿态造成影响，从而确保了对载玻片3中检测样本的观察效果。压力传感器1用于对载玻片3对其施加的压力信号进行实时采集。数据采集器5与压力传感器1连接，用于接收载玻片3采集到的压力信号，该压力信号是一个模拟信号，数据采集器5将该压力信号转换为数字信号，从而将压力信号转换为压力值。控制器6与数据采集器5连接，用于接收所述压力值并根据该压力值判断载玻片3是否受到显微镜的物镜2的挤压，并在当载玻片3受到物镜2的挤压时控制调焦机构7驱动载物台4与物镜2做背向运动。

判断载玻片3是否受到物镜2的挤压是本发明的重点，其判断过程具体描述如下：

首先，在物镜2未与载玻片3接触的情况下，按照上述方法检测压力传感器1所受到的载玻片3的压力。由于物镜2未与载玻片3接触，因此，此时压力传感器1所受到的载玻片3的压力完全来自载玻片3的自身重力，载玻片3也未受到物镜2的挤压。如果物镜2与载玻片3在发生相向运动的过程中发生挤压，则压力传感器1所受到的载玻片3的压力来自两个方面，即前述载玻片3自身重力，以及物镜2对载玻片3的压力。此时的压力肯定大于物镜2未与载玻片3接触时压力传感器1所受到的压力。因此，可以先预先检测当物镜2未与载玻片3接触时压力传感器1所受到的载玻片3的压力，然后再检测实际检测过程中压力传感器1所受到的载玻片3的压力，并将两个压力进行比较，如果后者比前者大，则表明载玻片3受到了物镜2的挤压，如果两者相等，则表明载玻片3未受到物镜2的挤压。也可以在控制器6中，通过软件程序对检测到的压力传感器1所受到的压力值进行修正，即将所检测到的压力传感器1所受到的压力减去预先检测到的当物镜2未与载玻片3接触时压力传感器1所 受到的压力，相减的结果就为物镜2对载玻片3所施加的压力，如果该压力大于0，就表明载玻片3受到了物镜2的挤压，否则则表明载玻片3未受到物镜2的挤压。

如果载玻片3受到物镜2的挤压，则控制器6控制调焦机构7驱动载物台4与物镜2做背向运动。载物台4与物镜2做背向运动包含以下两种情况：

载物台4保持不动，物镜2相对于载物台4背向运动；

物镜2保持不动，载物台4相对于物镜2背向运动。

如图2所示，为保护物镜2不在发生意外挤压时受到损坏，在物镜2上套设一套筒202，并且使套筒202的靠近载物台4的端部比物镜2的靠近载物台4的端部(即物镜2的镜头203的端部)更靠近载物台4。这样，在物镜2向载物台4方向运动的过程中，如果载玻片3受到挤压，将是套筒202首先挤压载玻片3，从而保护了物镜2。物镜2上还设置有一弹性元件，该弹性元件为弹簧201，弹簧201也套设在物镜2上，并与套筒202连接，可在沿物镜2的轴向方向上对套筒202产生弹力。根据图2所示的物镜2的结构可知，从套筒202开始挤压载玻片3时起，套筒202对载玻片3的压力会因为弹簧201的缓冲作用而不至于骤然增大，从而为控制器6控制调焦机构7驱动载物台4与物镜2做背向运动赢得更多的缓冲时间，进一步降低了载玻片3被挤压损坏的可能性。当然，弹簧201也可以换成弹性垫圈，也可以起到缓冲作用。

在本系统中，可采用电机作为调焦机构7，电机可采用步进电机或伺服电机，可采用运动控制卡作为控制器6。同时，还可以将调焦机构7可采用电机，可以是步进电机或伺服电机，控制器6可采用运动控制卡。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防止载玻片被显微镜的物镜挤压的系统，其特征在于，包括压力传感器、数据采集器、控制器及调焦机构；

所述压力传感器设置在显微镜的载物台上与所放置的载玻片对应的区域，用于实时采集所述载玻片对其施加的压力信号；

所述数据采集器与所述压力传感器连接，用于接收所述压力信号并将其转换为压力值；

所述控制器与所述数据采集器连接，用于接收所述压力值并根据所述压力值判断所述载玻片是否受到所述物镜的挤压，并在当所述载玻片受到所述物镜的挤压时控制所述调焦机构驱动所述载物台与物镜做背向运动。

2.如权利要求1所述的防止载玻片被显微镜的物镜挤压的系统，其特征在于，所述控制器根据所述压力值及预先检测的当所述显微镜的物镜未与所述载玻片接触时所述压力传感器受到的所述载玻片的压力值判断所述载玻片是否受到所述物镜的挤压，如果后者小于前者，则判定所述载玻片受到所述物镜的挤压，否则判定所述载玻片未受到所述物镜的挤压。

3.如权利要求1所述的防止载玻片被显微镜的物镜挤压的系统，其特征在于，所述物镜上套设有一套筒，所述套筒的靠近所述载物台的端部比所述物镜的靠近所述载物台的端部更靠近所述载物台。

4.如权利要求3所述的防止载玻片被显微镜的物镜挤压的系统，其特征在于，所述物镜通过一弹性元件与所述套筒连接，该弹性元件可在沿所述物镜的轴向方向上对所述套筒产生弹力。

5.如权利要求4所述的防止载玻片被显微镜的物镜挤压的系统，其特征在于，所述弹性元件为弹簧或弹性垫圈。

6.如权利要求1所述的防止载玻片被显微镜的物镜挤压的系统，其特征在于，所述载物台与物镜做背向运动是指：所述物镜静止不动，所述载物台相对于所述物镜做背向运动。

7.如权利要求1所述的防止载玻片被显微镜的物镜挤压的系统，其特征在于，所述压力传感器为薄膜压力传感器。

8.如权利要求7所述的防止载玻片被显微镜的物镜挤压的系统，其特征在于，所述薄膜压力传感器为两个，分别设置在所述载物台上与所放置的载玻片对应的区域的两端。

9.如权利要求1所述的防止载玻片被显微镜的物镜挤压的系统，其特征在于，所述调焦机构为电机。

10.如权利要求1所述的防止载玻片被显微镜的物镜挤压的系统，其特征在于，所述控制器为运动控制卡。