CN105890959A - 染色仪及染色仪的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种染色仪，其用于医院形态学病理检验前的组织切片免疫组化染色，该染色仪包括一工作台以及一可移动的机械头，机械头位于工作台上方，工作台界定了一吸嘴区，一试剂区，一回收区以及一染色区，吸嘴区放置有吸嘴，试剂区内放置了盛装有试剂的试剂瓶，染色区内放置有试片，机械头运动到吸嘴区有效提取一支吸嘴后运动至试剂区吸取试剂，然后将试剂滴加在染色区，再将吸嘴放置在回收区内。本发明还提供一种染色仪的控制方法进行染色操作包括以下步骤：S1：机械头之吸头从吸嘴区获取吸嘴；S2：吸头通过吸嘴吸取试剂瓶内的试剂；S3：将吸嘴内吸取的试剂滴加在试片上；及S4：将吸嘴与吸头分离，把吸嘴放置在回收区。所述染色仪及其控制方法具有简单、自动化程度高等优点。

Description

染色仪及染色仪的控制方法

【技术领域】

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种全自动组织切片染色仪的控制方法。

【背景技术】

在医学与生物学中，为了观察组织样本的细胞、亚细胞水平的组织学形态，经常需要对涂覆于载玻片上的物质如人体等生物组织切片进行染色，但由于组织染色的方法、时间和工序常常随着物质对象及检查目的的不同而不同，因此染色种类繁多，许多医院以及生物医疗学的研究者们通常都是采用手工染色，然而，手工染色的速度慢、效率低而且结果的准确性较差。伴随着医疗技术的发展，染色工序越来越展现了其在医学检测中的重要性，越来越多的疾病诊断，学术研究中需要组织切片染色，故，传统的手工染色已经远远不能满足当代的需求。

当然，伴随着工业科技的发展，各种设备自动化程度的提升，自动染色仪也应运而生。现有的染色仪存在着体积大，自动化程度较低，结构不合理，染色效果差等缺点，染色仪的控制方法同时也存在着控制程序复杂，通用性差等的缺点。

【发明内容】

为克服目前染色仪及染色仪的控制方法所存在的缺点，本发明提供一种全自动的组织切片染色仪的控制方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：提供一种染色仪，其用于给组织切片染色，该染色仪包括一工作台以及一可移动的机械头，机械头位于工作台上方，工作台界定了一吸嘴区，一试剂区，一回收区以及一染色区，吸嘴区放置有吸嘴，试剂区内放置了盛装有试剂的试剂瓶，染色区内放置有试片，机械头运动到吸嘴区有效吸取一支吸嘴后运动至试剂区吸取试剂，然后将试剂滴加在染色区，再将吸嘴放置在回收区内。

优选地，染色仪包括一计量泵与管路，该计量泵通过管路连接至吸头，该管路上设置有一检测管路内压强的压力传感器，所述计量泵设置有独立电源。

优选地，该机械头进一步包括一喷液头与吹气头，喷液头上连接有管路，该管路上设置有液泵和液阀以及流量控制器，吹气头连接有一空压泵。

本发明还提供一种染色仪的控制方法，提供一如上所述的染色仪，其特征在于：该染色仪进行染色操作包括以下步骤：S1：机械头之吸头从吸嘴区获取吸嘴；S2：吸头通过吸嘴吸取试剂瓶内的试剂；S3：将吸嘴内吸取的试剂滴加在试片上；及S4：将吸嘴与吸头分离，把吸嘴放置在回收区。

优选地，在吸头正下方的一侧设置有一吸嘴传感器，吸嘴区内阵列设置有多个吸嘴，当吸嘴传感器检测到吸头下方无吸嘴时，机械头继续运动带动吸头移动到下一支吸嘴的位置处吸取，直到吸头成功吸取到吸嘴为止。

优选地，在S2步骤前，改变吸嘴内气压检测吸嘴是否堵塞。

优选地，在S2步骤中，吸嘴先探测试剂瓶内试剂的液面高度，根据液面所在高度确定试剂瓶内的试剂量。

优选地，试剂瓶内试剂量多于吸嘴所需要吸取的试剂量时，吸嘴伸入液面以下的指定深度处，该深度由吸嘴所需要吸取的试剂量来确定。

优选地，试剂以划线或画圆或画点的模式滴加在试片上。

优选地，该染色仪的控制方法进一步包括：S0：机械头位置校正；染色仪进一步包括一计算机与一位置感测器，位置感测器感测机械头的实际位置信息，计算机内设定有机械头的位置信息，用户根据位置感测器与机械头的所提供的位置信息进行机械头位置校正。

与现有技术相比，本发明染色仪10或染色仪的控制方法具有以下优点：工作台分区设计，机械头设计在工作台的上方，其通过机械头在工作台上方进行三维移动来完成染色操作，其染色过程实现了完全自动化。各区域位置设计合理，使单次染色过程中，机械头的运动路径较少，提高了效率，降低了机械损耗。此外，工作台的各个区域均为可拆卸结构，其便于用户进行清洁和维护。

机械头上设置有压力传感器，一方面，压力传感器配合计量泵来检测吸嘴质量的好坏，避免吸嘴堵塞的时候无法吸取试剂而导致染色失败；另一方面，其在吸取试剂的过程中采用先″探″后″吸″的步骤，保证了吸取试剂的可靠性和精准度，避免出现吸取试剂量不足等问题的出现，染色仪根据液面位置参数与所需吸取的试剂量已经计算好了吸嘴在试剂瓶中的下降高度，故，其吸取可靠无误。特别的是计量泵仅在检测吸嘴质量以及吸取和滴加试剂的步骤中通电，其防止了计量泵的温升，进一步提升了吸取或滴加试剂的精准度。

在冲洗步骤中，由于本发明采用了三个喷液头，提供了五条不同的供液管路，每一管路通过液阀来控制冲洗液开关，单一喷液头一次喷淋一种冲洗液，其有效降低了冲洗液之间的交叉污染，流量控制器的设置满足了不同切片组织在染色过程中的冲洗强度需求。供液系统上采用的是液泵，其采用单管即可以实现冲洗液的抽取，避免了传统染色仪中复杂的气压泵加压传送冲洗液双管结构，再有，用户只需要将试剂桶内放置一管路即可进行冲洗液的抽取，在更换冲洗液时，直接将管路提出放入指定的试剂桶中即可，与传统的气压传送冲洗液结构相比，无需设置复杂的试剂桶密封结构。

吹气头的排风口尺寸由进风口至出风口逐渐减小，其排风口为一“细缝”，气体在该处形成强有力的风闸，能够有效的将试片上的液体吹落。吹气头与试片之间的高度可调节，其能调整风力强度，使试片上的液体去除的恰到好处，既不过于干燥，也不会残留过多的液体。

机械头上设置了吸嘴传感器，其在吸嘴取放过程中均能够有效检测其动作的有效性，保证了染色操作的有效进行。

吸头能持续提取吸嘴直到该吸嘴是有效且质量是合格的，该种模式使得设备的工作完全自动化，无需人员监控操作。

吸嘴以画圆和/或画点和/或画线的模式将试剂滴加试片上，其采用所述染色模式使试剂尽量全面覆盖样本所在位置，使染色更加彻底。可以有效提升样本的染色效果，在同等染色效果的情况下，其染色速度更快。

【附图说明】

图1是本发明第一实施例染色仪的主视图，其包括一工作台与一机械头。

图2是图1中染色仪的左视图。

图3是图1中工作台的区域俯视结构示意图。

图4是图1中工作台的俯视平面结构示意图，其包括一吸嘴区，一试剂区，一回收区以及一染色区。

图5是图4中的吸嘴区结构示意图。

图6是图4中试剂区的结构示意图，其包括多个试剂瓶。

图7是图6中试剂瓶的立体结构示意图。

图8是图7中试剂瓶的剖切结构示意图。

图9是图4中回收区的结构示意图。

图10是图4中染色区的结构示意图，其包括一试剂架，试剂架上放置有试片。

图11是图10中试剂架的立体结构示意图。

图12是图11中试剂架的俯视结构示意图。

图13(a)是图10中试片为上中下式样的平面示意图。

图13(b)是图10中试片为上中式样的平面示意图。

图13(c)是图10中试片为中下式样的平面示意图。

图13(d)是图10中试片为整片式样的平面示意图。

图14是图1中机械头的主视图，其包括一吸头以及一吹气头。

图15是图14中吸头释放吸嘴操作的剖切结构示意图。

图16(a)是图14中吸头释放吸嘴前的操作结构示意图。

图16(b)是图14中吸头释放吸嘴时的结构示意图。

图17是图14中机械头的剖切结构示意图。

图18(a)是图14中吹气头的平面结构示意图。

图18(b)是图17中吹气头的剖切结构示意图。

图19是染色仪的控制电路结构示意图。

图20是染色仪工作台的主视图。

图21(a)画圆染色模式结构示意图。

图21(b)画线染色模式结构示意图。

图21(c)画点染色模式结构示意图。

图22是染色仪的控制流程示意图。

【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实例，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1与图2，本发明第一实施例染色仪10包括一机壳12，一合盖14和一车架13，机壳12主要由一背板121与两块侧板122所组成，侧板122与背板121通过螺栓(图未视)等元件固定连接，背板121垂直于两侧板122，两侧板122结构尺寸一致，该两者位于背板121同侧且对称设置于背板121的两端，背板121与两侧板122界定一容纳空间，该容纳空间内水平设置有一工作台15与一机械头16，工作台15垂直于背板121与侧板122，机械头16设置在工作台15的上方，机械头16在工作台15上方空间移动进行染色操作。

合盖14两端分别与机壳12之侧板122相连，其可开合转动，合盖14在关闭状态下，其将机壳12与工作台15所界定的空间封闭，反之，在打开状态下，其将机壳12与工作台15所界定的空间向外界敞开，便于操作人员对工作台15进行常规的工作准备、清洁和维护。

车架13为支撑机壳12的底座，其由两个对称的倒″T″字形支架135所组成，支架135具有一定高度，其使得工作台15位于适当高度，便于人员操作与观察。每一支架135的底部设置有两滑轮131与两支机脚133，机脚133为一活动螺杆旋接于支架135底面的螺栓，在需要固定染色仪10位置的状况下，操作人员将螺栓柱逐渐拧出支架135底面直到螺栓柱留在支架135外的长度大于滑轮131的高度，这时，滑轮131被支架135底部的螺栓柱支起而悬空，染色仪10被固定而不能移动，调整机脚133使工作台处于水平状态；在需要挪动染色仪10位置的状况下，操作人员将机脚133旋入支架135底部直到螺栓柱留在支架135外的长度小于滑轮131的高度，这时，滑轮131与地面接触，染色仪10可在滑轮131的滚动下随意移动。车架13不限定于本发明中所描述的具体结构，其也可以是其他固定的支撑或移动装置。

工作台15的下方(在所有实施例中，上、下、左、右等位置限定词仅限于指定视图上的相对位置，而非绝对位置)设置有一下箱体18，在机壳12之侧板122与背板121所界定的空间顶部设置有一上箱体17，上箱体17与下箱体18内部空间用于集成染色仪10的硬件电路以及电机驱动器等。

染色仪10进一步包括一计算机11，该计算机11包括一电脑主机(图未视)，一显示屏111与一鼠键套113，该显示屏111设置在上箱体17的顶部，电脑主机集成在上箱体17的内部，鼠键套113设置在工作台15的下方的抽屉(未标号)内，操作人员可通过鼠键套113控制显示屏111与电脑主机来实现对整个染色仪10的控制。

请参阅图3，该工作台15表面为一水平板材，其下方与下箱体18之间设置有一定的容纳空间，其上设置有矩形的一吸嘴区151，一试剂区153，一回收区155以及一染色区157，该水平板材在吸嘴区151，试剂区153，回收区155以及染色区157为镂空状态。吸嘴区151，试剂区153以及回收区155并排设置，回收区155位于工作台15里端，吸嘴区151位于其最外端，染色区157位于吸嘴区151，试剂区153以及回收区155一侧。本实施例中所描述的是工作台15结构的最佳实施例，其中，各区域的具体形状以及位置不作限定。

请参阅图4与图5，吸嘴区151内设置有一吸嘴板152，该吸嘴板152上阵列设置有多排定位孔1515，该定位孔1515内用于置放吸嘴154，吸嘴板152的形状大小与吸嘴区151保持一致，吸嘴区151的四周边沿设置有梯形卡槽，吸嘴板152放置在吸嘴区151时，吸嘴板152刚好卡接在梯形卡槽内，此时，吸嘴板152表面与工作台15平面吻合，卡接在定位孔1515中的吸嘴154上端位于吸嘴板152之上，其下端位于吸嘴板152之下并容纳在工作台15下方的空间里。吸嘴板152活动固定于工作台15上的吸嘴区151，在操作人员需要时，可以将吸嘴板152取下，位于吸嘴板152上的吸嘴154也会被连带取下。

请参阅图6，试剂区153内设置有一试剂架156，该试剂架156上阵列有多个矩形定位孔1561，该矩形定位孔1561用于置放试剂瓶158。试剂架156的形状大小与试剂区153保持一致，试剂区153的四周边沿设置有梯形卡槽，该梯形卡槽用于卡接试剂架156。

请参阅图7和图8，试剂瓶158包括一瓶体1583以及一瓶托1585，瓶托1585独立于瓶体1583单独制作。瓶体1583顶部为一瓶嘴1581，瓶嘴1581与瓶体1583一体成型，其为供盛装于瓶体1583内的液体试剂出口。

瓶体1583的上端四周设置有一圈凸檐1587，该一圈凸檐1587的尺寸略大于试剂架156上矩形定位孔1561的尺寸，当试剂瓶158放置在矩形定位孔1561内时，该凸檐1587卡接在试剂架156的表面使整个试剂瓶158架设在试剂架156上，凸檐1587以下的试剂瓶158部分位于试剂架156下方并容纳在工作台15下方的空间内。瓶体1583下端设置有一梯形槽1582，位于该梯形槽1582之上的瓶体1583尺寸大于位于梯形槽1582之下的瓶体1583尺寸。瓶体1583的底部为一向外部突起的锥体，在锥体的最底端也就是瓶体1583的最底端设置有一微小的半球状凸台1586，该凸台1586向瓶体1583外部凸起，其位置正对于瓶嘴1581的位置，该底部结构设置目的在于盛放在试剂瓶158内液体试剂逐渐减少时，试剂瓶158内的液体试剂均会通过试剂瓶158底部设置的锥体结构将剩余的液体试剂导入半球状凸台1586内，由于凸台1586的位置正对于瓶嘴1581的位置，且其尺寸非常小，故，吸取液体试剂的设备能够在凸台1586内将试剂瓶158内的试剂完全吸取，不会存在试剂无法完全吸取而造成试剂浪费的状况。瓶体1583在梯形槽1582位置以下的侧壁上设置有一凸条1584，该凸条1584用于实现瓶体1583与瓶托1585之间的卡接。

瓶托1585为一无上盖的矩形盒体，其内部尺寸与梯形槽1582之下的瓶体1583外部尺寸相匹配，瓶体1583的下端可刚好容入其中。由于试剂瓶158的瓶体1583底部为半球状凸起，其不能直接放置在水平桌面上，但其匹配上瓶托1585后该试剂瓶158即可直接放置在水平桌面上。瓶托1585侧壁上设置有卡槽1588，该卡槽1588的结构，尺寸，位置与瓶体1583上设置的凸条1584相对应，瓶托1585的底部还设置有卡孔1589，该卡孔1589用于容纳瓶体1583底部的半球状凸台1586。

将瓶体1583的下端容入瓶托1585中，瓶托1585的四周卡接在了梯形槽1582处，瓶托1585内壁与瓶体1583外壁紧密贴合。位于瓶体1583上的凸条1584卡接在了瓶托1585上的卡槽1588中，瓶体1583底部的凸台1586卡在了卡孔1589中，至此瓶体1583与瓶托1585固定连接。实际上，梯形槽1582以下的瓶体1583高度也可以小于瓶托1585的高度，这样，瓶托1585底部无需设置卡孔1589。当试剂瓶158仅仅是放置在试剂架156上使用而无需取下单独放置时，其瓶托1585部分也可以去除，即只保留瓶体1583。

请参阅图9，回收区155内设置有一回收盒1551，该回收盒1551尺寸形状与回收区155保持一致。回收盒1551为一长方形无盖盒体，其用于盛装废弃的吸嘴154。

请参阅图10，试剂区153四周边沿设置有一梯形卡槽(图未视)，该梯形卡接槽内卡接有多个相同的试片架1571，试片架156用于置放试片150。

染色区157的下方设置有一废水盘159，该废水盘159为一倾斜结构，在该倾斜结构的底部设置有一排水口(图未视)，从染色区157所流下来的废水等液体从倾斜结构流入排水口处将废水排出。

请参阅图11与图12，整个试片架1571组合拼装形成，其包括多个隔板1579隔开的矩形试片单元格。每一试片单元格包括两隔板1579与一挡板1572，两隔板1579与挡板1572围成一矩形框架，在两隔板1579之间架设有两框条1574，两框条1574平行于挡板1572，且垂直于隔板1579设置，其中一框条1574靠近挡板1572设置，另一框条1574设置在远离挡板1572的相对侧，两框条1574的结构尺寸相同，位置相对应，这样试片150即可以平稳的放置在试片单元格内，试片150两端分别搭接在两框条1574上。在两框条1574与隔板1579的连接处，以及挡板1572与其最近的框条1574之间设置有限位块1575，这样当试片150放置在试片单元格中时，试片150的四个方上被定位在各限位块1575之间。两隔板1579之间的距离为L，L大于试片150的宽度，故，当放置在试片架1571上的试片150需要冲洗的时候，使用后的冲洗废液可以从隔板1579与试片150之间的缝隙中流出，此外，由于试片单元格的一端设置有开口1573，即该方位仅设置一框条1574而没有设置像隔板1579或挡板1572的档隔，故冲洗废液可以从开口1573流出。由于同一排试片单元格之间设置有隔板1579，不同试片架1571之间有挡板1572隔离，故，试片150在冲洗等操作时，既可以保证冲洗液的快速流出，又可以避免冲洗液飞溅至相邻试片150上。

请参阅图13(a)至图13(d)，本发明中提供了4种特定的试片150，以14(a)为例来进行详细介绍试片150结构，试片150为一长方形透明玻璃，其一端为标签区1501，该标签区1501一般采用了磨砂工艺，其表面较为粗糙，用于粘贴标签来辨别不同试片150，试片150在放置时，其标签区1501靠近试剂架156的挡板1572设置，除标签区1501外的试片150区域为其样本区1502，该样本区1502为组织切片的载体，该样本区1502被油墨丝网印刷形成的网格线1503划分成了上中下三个区域，网格线1503在样本区1502的四周形成了凸起边缘，其可以有效地防止试片150上液体的流失。由网格线1503划分区域不同，界定了4种不同式样的试片：上中下式样，上中式样，中下式样以及整片式样，该4种式样分别一一对应于图14(a)至图14(d)。不同样式的试片是为了满足不同大小样本的需求，当样本较大时可选择整片样式，适中时选择上中样式或中下样式，较小时选择上中下样式，分区设置不仅有利于染色工作的精准进行，其还可以节省试剂，用户可根据自己的需求选择不同的试片。

请参阅图14，机械头16可在X与Y轴方向上任意移动，其上设置有一吸头161，该吸头161不仅在机械头16的带动下可以在X与Y方向移动，且其还可以在Z轴上独立运动，当机械头16运动并将吸嘴154定位在吸嘴区151上方时，吸头161向下运动，其依次从吸嘴区151之吸嘴板152上提取吸嘴154，吸头161的尺寸形状结构对应于染色仪10上所使用的吸嘴154，吸头161插入吸嘴154时，两者之间形成紧贴合密封，吸嘴154被吸头161提取。

机械头16上还设置有一吸嘴传感器162，该吸嘴传感器162位置对应吸头161下方的一侧，其用于检测吸头161吸取吸嘴154的有效性，当吸头161成功吸取吸嘴154时，吸嘴传感器162检测到吸头161下方有物体存在即吸头161成功提取吸嘴154，反之，则吸头161未吸取到吸嘴154。

染色仪10上还设置有检测吸嘴154质量的机构，具体地，机械头16上设置有一压力传感器163，上箱体17下方设置有一计量泵164，该计量泵164通过管路连接至吸头161，压力传感器163连接在计量泵164与吸头161之间的管路上，其用于检测该管路内的压力，当确定吸头161成功提取吸嘴154时，计量泵164运转施加一微量的正压，该正压通过管路被传递到吸头161上，当吸嘴154底部的尖端管口没有堵塞的时，气压由吸嘴154的尖端管口释放掉，压力传感器163检测管路内的气压，由于计量泵164提供的正压被吸嘴154释放了，压力传感器163未检测到压力增大，压力传感器163向计算机11发出信号，确认吸头161提取了一支质量没有问题的吸嘴154，反之，如果吸嘴154的底部管口被堵塞，压力传感器163检测到管路内的压力增大，其将该信号传输至计算机11，计算机11指令发出扔掉该不合格吸嘴154的指令给予机械头16，机械头16将吸嘴154扔掉并重新提取新的吸嘴154。

针对机械头16自动执行掉吸嘴154操作，染色仪10设有如下结构：请参阅图15，吸头161的后面设置有一弹性夹165，其高度位于吸头161上的吸嘴154位置之上，该弹性夹165包括一夹持部1651与连杆1655一体，压缩弹簧1653穿在连杆1655上。弹性夹165与机械头16之间无固定连接关系，夹持部1651呈″U″开口形状，其尺寸对应于吸头161的尺寸，吸头161可刚好容入该″U″形夹持部1651中。压缩弹簧1653一前端与机械头16本体固定连接，夹持部1651另一端为连杆1655，当连杆1655末端受到力的按压再松开时，夹持部1651可前后伸缩。

在工作台15靠近回收区155的的最里端设置有一档板166，该档板166对应于弹性夹165而设置，请参阅图16(a)，在机械头16停在回收区155的上方时，弹性夹165位于吸头161与档板166之间，且其夹持部1651对应于吸头161位置，其连杆1655末端对应于档板166位置，这时，机械头16往工作台15里面移动一小段距离，请参阅图16(b)，连杆1655末端触碰到档板166，夹持部1651向吸头161方向运动，夹持部1651将吸头161夹住，吸嘴154紧贴合于吸头161并位于夹持部1651的下方，吸头161在Z轴方向上往上运动一段距离，由于夹持部1651尺寸对应于吸头161的尺寸，在吸头161向上运动的过程中，吸嘴154被弹性夹165的夹持部1651向下挤压从而脱除吸头161掉入回收区155内的回收盒1551内。接着机械头向前移动，连杆1655末端离开档板166，由于压缩弹簧1653的推力作用，使夹持部1651离开吸头161而退回原位。至此，吸头161完成掉吸嘴154的动作。

请参阅图17，机械头16上设置有一吹气头160以及三个喷液头：第一喷液头167，第二喷液头168以及第三喷液头169，该三个喷液头并排设置，其用于冲洗试片150。本发明所提供的染色仪10设置有5种冲洗液，该5种冲洗液通过T1～T5管路输送至喷液头，其中T1与T2管路共用第一喷液头167，T4与T5共用第三喷液头169，T1～T5管路上集成有气液路系统189，该气液路系统189包括液泵181以及液阀183以及流量控制器185，T1～T5的每一管路上均连接有一液泵181和一液阀183，流量控制器185安装在液泵181上，其用于控制所在管路的冲洗液流量。气液路系统189集成设置在下箱体18内，下箱体18的下方用于放置盛放冲洗液的试剂桶，该试剂桶通过管路连接到下箱体18内部的液泵181上，液泵181通过管路连接至机械头16上的喷液头，液泵181至喷液头的管路上连接有液阀183，各个液阀183可随时分别控制T1～T5管路的导通与截止，用户可通过流量控制器185控制各管路的冲洗液流量。用户可通过液阀183的控制实现每一管路内单次只通过一种冲洗液，多个喷液头可减少不同冲洗液之间的交叉污染，在实际染色操作中，我们通常使用到的有5种冲洗液：特殊染色缓冲液(specific stain简称SS)、缓冲液1(buffer1)、去蜡剂(dewax)、缓冲液2(buffer2)和去离子水(Diwater)，鉴于去蜡剂的化学性质与其他冲洗液区别较大，其通常使用独立的管路T3，特殊染色缓冲液1与缓冲液则使用管路T1和T2，该两者共用第一喷液头167，缓冲液2(buffer2)和去离子水使用管路T4和T5，该两者共用第三喷液头169。

请参阅图18(a)与18(b)，喷液头一侧设置有一吹气头160，该吹气头160用于吹去试片150上残留的液体。吹气头160通过管路Ta与一空压泵(见图17)连接，吹气头160的内部设置有通风道1601，空压泵的通过管道将气体吹入通风道1601，该通风道1601在进风口的尺寸大于其在排风口处的尺寸，该吹气头160的排风口缝隙G，0.3mm≤G≤1.0mm，宽度为W1，该排风口处的通风道1601与试片150所呈夹角为δ＝60°左右，空压泵将气体送入通风道1601，由于通风道1601的进风口尺寸大于排风口的尺寸，故，气体在排风口压力增大，从而形成强有力风闸效应，机械头16移动，在δ倾斜角度下，风力可有效地将试片150上的液体赶走，使液体流入到工作台15下方的废水盘159中。吹气头160的宽度为W，W小于试剂架156上两隔板1579之间的距离，在对试片150吹气时，计算机11控制吹气头160垂直下降，吹气头160伸入两隔板1579所界定的试片单元格中，机械头16往试剂单元格的开口1573方向移动，试片150上的液体被吹赶，其从开口1573以及试片150两侧流入废水盘159中。

请参阅图19，上箱体17内部集成有电脑主机，硬件电路模块174，运动控制器173以及电源，电脑主机电性连接于显示屏111，电脑主机上加载有对应的软件系统，该软件系统模拟了整个工作台15的界面，工作台15上的所有操作的实际位置信息都写入了计算机11当中，如工作台15上对应的吸嘴板1532的定位孔1515位置与数量，试剂架156位置，试剂名称以及所有试剂的位置，回收盒1551位置，试片架1571的位置数量等参数均记录在该计算机11软件程序中。电脑主机通过运动控制器173电性连接于硬件电路模块174，该两者之间双向通信，硬件电路模块174配合计算机11协调整个染色仪10的运作，运动控制器173接受来自电脑主机的指令再通过硬件电路模块174控制机械头16的运动。

运动控制器173与电脑主机构成主从式控制结构，软件系统通过调用命令函数，将ASSII码命令发送到运动控制器173上，运动控制器173的内部处理单元接收命令，译码产生的执行序列被传送到内部的I/O寄存器中，I/O寄存器中的指令按照FIFO规则向外部输出。系统使用SCSI外部总线连接运动控制器173至硬件电路模块174的主控板I/O，染色机的各控制部件(如电机、泵、阀、传感器)以硬件电路模块174的主控板为核心，运动控制器173通过电缆实现与硬件电路模块174的各部件双向通信，硬件电路模块一方面驱动电机运转和气/液路系统，一方面接收传感器返回的状态信息。结合动作指令的传送和传感器状态的检测控制染色机单元中各功能部件协调运转，实现染色程序的自动运行。电源为整台染色仪10供电。

下箱体18内集成的气/液路系统189，该气/液路系统189电性连接于硬件电路模块174，通过控制计算机11来控制T1～T5、Ta管路上的液阀183、液泵181、气压泵以及流量控制器185的工作。

请参阅图20，上箱体17正下方设置有一横梁175，该横梁175在X方向上横跨于机壳12之两侧板122之间，横梁175上设置有X运动副，该X运动副上设置有滑块(图未视)，机械头16通过滑块连接于横梁175上，其通过滑块在X运动副上的滑动可以实现X轴方向上的水平移动。横梁175两端设有支柱176，该支柱176支撑横梁175的两端，支柱176的下端与位于工作台15的下方设置的Y运动副(图未视)上的滑块相连，并由Y电机1772驱动(图未视)驱动，两支柱176可跟随Y运动副上滑块的滑动做Y方向上的运动，所以，横梁175可伴随着支柱176做Y方向的水平运动，即机械头16可实现在Y轴及X轴方向的水平运动。

横梁175内侧设置有X电机1771、计量泵电机1774、计量泵164和X运动副，X运动副上的滑块在X电机1771的驱动下可在X方向上水平运动，而机械头16设置在X运动副的滑块上，Z电机1773设置在机械头16上。

上述电机均电性连接于硬件电路模块174受硬件电路模块174的控制。从而机械头16可实现X与Y轴方向的运动，另外吸头161和吹气头160在Z轴方向的运动由Z电机1773驱动，计量泵164由计量泵电机1774驱动其工作。

综上所述，用户通过计算机11控制X电机1771、Y电机1772、Z电机1773、计量泵电机1774，使机械头16可在工作台15上方的空间进行染色操作。

请参阅图22，本发明第二实施例为第一实施例中染色仪10的控制方法，在染色工作进行前，用户需要将做如下准备：

a)将吸嘴板152卡接在吸嘴区151内，在吸嘴板152之定位孔1515中至少放置一支或一支以上吸嘴154；

b)将试剂架156卡接在试剂区153内，在试剂架156上的定位孔1561内至少放置一个或一个以上试剂瓶158；

c)将回收盒1551放置在回收区155内；

d)将至少一个试片架1571卡接在染色区157，在试片架1571上至少放置一片或一片以上的试片150。

在上述准备工作完成之后，将染色仪10电源打开，机械头自动复位，机械头16停在复位原点，在该染色仪10中复位原点定义在工作台15左上角的极限位置处，该复位原点与工作台15有固定的位置关系，其是所有机械动作的参考点，机械头16相对于复位原点的位置由位置感测器检测出并反馈记录在计算机11的软件程序中。当用户发现机械头16的运动路径存在误差时，可以根据位置感测器反馈的位置信息对机械头16的位置进行校正。用户在计算机11上输入相应的染色指令，将其染色所使用的试剂名称、试剂量以及孵育时间、组织切片的名称、加样模式、覆盖位置、冲洗液、冲洗次数等设定好，即可以开始染色操作：

S1：取吸嘴154；机械头16从复位原点移动至吸嘴区151上方，吸头161定位在吸嘴154位置的上方，吸头161下降，其头部插入吸嘴154后与吸嘴154之间形成紧密封贴合，吸头161往上运动，吸嘴154伴随着吸头161往上走，接下来系统对吸嘴154进行检测，其分为两步：

S2：取吸嘴154有效性检测；位置对应于吸头161下方的吸嘴传感器162对吸头161下方位置进行感测，当吸嘴154成功提取一支吸嘴154时，机械头16进入下一步动作；当吸嘴传感器162检测到吸头161未吸取到吸嘴154的时候，机械头16移动至下一个吸嘴板152的定位孔1515上方重复S1操作，直到吸头161成功提取一支吸嘴154为止；如若吸头161运动至最后一个定位孔1515时，吸头161仍然没有吸取到吸嘴154，这时，由于计算机11自动发出警告，提示用户放置吸嘴154。

S3：吸嘴154质量检测；吸头161成功提取了吸嘴154之后，计量泵164运转施加一微量的正压，该正压通过管路被传递到吸头161上，当吸嘴154底部的尖端管口没有堵塞的时，气压由吸嘴154的尖端管口释放掉，压力传感器163检测管路内的气压，由于计量泵164提供的正压被吸嘴154释放了，压力传感器163未检测到压力增大，控制系统确认吸头161提取了一支质量合格的吸嘴154，反之，如果吸嘴154的底部管口被堵塞，压力传感器163检测到管路内的压力增大，其将信号反馈给硬件电路模块174以及计算机11，计算机11发出指令使机械头16执行掉吸嘴154的步骤(步骤S8)后重复S1，S2，S3步骤直到吸头161提取到一支合格的吸嘴154。

S4：吸试剂；吸头161成功地提取到一支合格的吸嘴154后，机械头16运动至试剂区153，并定位于指定的试剂瓶158上方使吸嘴154对准试剂瓶158的瓶嘴1581中心，吸嘴154吸取试剂包括如下详细步骤：

S41：探测液面位置：吸头161带着吸嘴154下降，下降过程中计量泵164运转对吸嘴154施以正压，当吸嘴154的末端未触碰到试剂液面时，压力传感器163未检测到压力增大，计算机11命令吸头161继续下降，当吸嘴154的末端触碰到液面时，压力传感器163检测出压力增大，计算机11命令吸头161停止运动，此时，计算机11得出试剂瓶158中的液面高度，也即得出试剂瓶158中剩余的试剂量，计算机11确定计算结果后吸头161带着吸嘴154上提至瓶口1581上。计算机11计算得出以下两种情况：

(1)试剂瓶158中的试剂量大于或等于指定吸取的试剂量；

(2)试剂瓶158中的试剂量少于指定吸取的试剂量；

在第(1)中情况下，计算机11计算出吸取指定试剂量及吸嘴154应该伸入试剂瓶158内的深度后进入下一步操作：

S42：定量吸取试剂；计算机11命令吸头161带着吸嘴154重新回到指定液面下，并伸入计算所得的试剂瓶158深度处停止，计量泵164反转产生负压，该负压通过管路到达吸头161上，使吸嘴154从试剂瓶158中吸入指定的试剂量，计量泵164停转，吸头161带着吸嘴154上提至瓶嘴1581之上，吸试剂操作完成。

在第(2)种情况下，染色仪10发出警告，指令机械头16返回复位原点，并提示用户更换试剂。

S5：滴试剂；吸嘴154在吸取定量试剂后，机械头16运动至染色区157并定位在指定试片150的上方，机械头16在X与Y方向运动，按计算机11中设置的加样模式及覆盖位置将定量的试剂滴到试片150上，该加样模式以及试剂的覆盖位置均由用户设定在计算机11程序中，加样模式有如下几种：

(1)画圆模式；请参阅图21(a)，吸嘴154在吸头161的带动下移至指定的试片150的覆盖位置上方，计量泵164正转，正气压通过管路作用到吸嘴154内使试剂排出，同时机械头16沿指定的椭圆轨迹运动，在运动过程中按指定的试剂量不断排出试剂，试剂的点滴排列成一椭圆覆盖在组织切片上。

(2)划线模式；请参阅图21(b)，吸嘴154在吸头161的带动下移至指定的试片150覆盖位置上方，计量泵164正转，正气压通过管路作用到吸嘴154内使试剂排出，同时机械头16沿指定的线段另一端运动，在运动过程中按指定的试剂量不断排出试剂，试剂的点滴由于较密，排列成一连续的直线覆盖在组织切片上。

(3)画点模式；请参阅图21(c)，吸嘴154在吸头161的带动下移至指定的试片150覆盖位置的中央，计量泵164正转，正气压通过管路作用到吸嘴154内使试剂排出，并按指定的试剂量排出试剂，试剂被连续地滴到该覆盖位置的中央而形成一个较大的圆点覆盖在组织切片上。根据覆盖位置的不同，在同一张试片上，画点可有画一点、画两点和画三点的情况。

在某些滴试剂的过程中，一支吸嘴154上的试剂可能需要滴到多张试片150上，计算机11会根据每张试片的覆盖位置和加样模式指令相应的动作，连续完成多张试片150滴试剂的操作。

本发明中所采用的吸嘴154为医用标准规格的一次性使用的吸嘴，其优选为滴液孔径在0.5-0.7mm之间的吸嘴，吸嘴154滴液速度为5-15滴每秒。

S6：冲洗；机械头16移动，使喷液头167；168；169对正于指定冲洗试片150的上方位置，然后再向后移动，在移动的同时，指定的冲洗液通过液泵181、液阀183、管路进入喷液头，例如：液泵181从试剂桶中抽取冲洗液A，冲洗液A进入液泵181再到液阀183，通过管路T1进入到喷液头，冲洗液A从第一喷液头167流出，在流出的同时，机械头16在试片150的样本区上1502运动，其运动方向朝试片150的标签区1501方向，冲洗液喷淋在样本区1502，机械头16从试片150的样本区1502一端移动到样本区1502的另一端后停止，相应管路上的液泵181和液阀183关闭，冲洗液流出截止，由于试片150上丝印有粗黑油墨网格线1503，冲洗液表面具有一定的张力，冲洗液呈泡状凸起浸泡在试片150的最大分区上。冲洗液的流量大小可通过流量控制器185控制，其保证冲洗液从喷液头流出的时为喷淋状态而非喷射状态，防止组织切片被冲掉，同时也节省了冲洗液。

在冲洗后等待一段时间，该时间由用户根据样本所需染色时间来定，接下来进入下一步操作：

S7：吹气；机械头16移动使吹气头160正对于试片150上方，吹气头160在Z轴方向上向下运动插入试片架1571的单元格中，吹气头160距离试片150的高度为H(见图18b)，机械头16在试片150的样本区1502移动，其移动方向背离试片150标签区1501，机械头16在移动的同时，空压泵运转，气压经管路Ta进入吹气头160，气流在吹气头160的排风口不断喷出形成风闸效果，吹气头160与试片150距离为H，H越大，吹气强度越小，H越小，吹气强度越大，当H选择参数在4-12mm之间时，吹气强度适中，可以防止组织切片被吹掉的同时，能够让吹气后的组织切片保持湿润，试片150上残留一些稀薄的，不连续的液膜，这有利于滴加试剂时使试剂扩散，同时也有利于免疫组化实验的进行。在机械头16移动过程中，由于试片150的宽度小于两隔板1579间的距离，且试片架1571一方设置有开口1573，故，冲洗液便从试片150上吹赶至试片150的两侧及试片架1571的开口1573处落下至废水盘159中，排水快速及时。吹气头160吹气并移动至试片150的末端时，机械头16停止，空压泵关闭，吹气头160上提至原位。吹气动作结束。

S8：掉吸嘴154；在完成吹气步骤后，需要吸取另一瓶试剂时，此时计算机11命令进行掉吸嘴154操作，也就是将吸嘴154从吸头161上去除掉，将废吸嘴154放置到回收盒1551中去，以便吸头161提取下一支新的吸嘴154。具体地，机械头16移动到回收区155上方，然后机械头16向机壳12之背板121方向移动，由于工作台15靠近回收区155的的最里端设置有一档板166，该档板166位置对应于机械头16上的弹性夹165，故，机械头16向机壳12之背板121方向移动一段距离后定位，弹性夹165的连杆1655末端触碰到档板166，使夹持部1651向吸头161方向运动，夹持部1651将吸头161夹住，吸嘴154紧贴合于吸头161并位于夹持部1651的下方，吸头161在Z轴方向上往上运动一段距离，由于夹持部1651尺寸对应于吸头161的尺寸，在吸头161向上运动的过程中，吸嘴154被弹性夹165的夹持部1651向下挤压从而脱除吸头161掉入回收区155内的回收盒1551内。接着机械头向前移动，连杆1655末端离开档板166，由于压缩弹簧1653的推力作用，使夹持部1651离开吸头161而退回原位。至此，吸头161完成掉吸嘴154的动作。

在完成掉吸嘴154的动作后，计算机11命令进行掉吸嘴154的有效性判别如下：

S9：掉吸嘴154检测；吸嘴传感器162检测吸嘴154是否还在吸头161上，该传感器的信息是告诉计算机11当前机械头16是否成功地扔掉了吸嘴154。如果吸头161上没有吸嘴154，则计算机11指令机械头16进行下一步的操作，如果吸头161上仍有吸嘴154，证明掉吸嘴154动作无效，染色仪10就会停止工作，发出警告的同时提示用户机器出错。

至此，染色仪10完成了单片试片150的一次染色操作过程，其可以重复S1-S8步骤对试片150进行下一步的染色操作直到完成整个染色操作程序。

在染色仪10第一次执行S1-S8的任意步骤的动作中，用户均可以先进行位置校准，以S1步骤为例，控制计算机11进入取吸嘴154校准程序，计算机11控制吸头161运动至吸嘴板152的定位孔1515上方，用户可以通过计算机11微调吸头161的位置，使吸头161与定位孔1515的位置对准，同时，该位置数据记录在计算机11软件程序中。

本发明所提供的染色仪为开放模式，用户可以根据组织切片大小选择不同的试片，根据染色需要在试剂区放置对应的试剂，在计算机程序中设置对应的染色参数，盛装冲洗液的试剂桶放置在染色仪10下方的地面上，其仅通过管路连接至下箱体18上设置的液泵181，在需要更换冲洗液时，将管路从原来的试剂桶中提取出来，再放置到所需要的试剂桶中即可。

与现有技术相比，本发明染色仪10或染色仪的控制方法具有以下优点：

工作台15分区设计，机械头16设计在工作台15的上方，其通过机械头16在工作台15上方进行三维移动来完成染色操作，其染色过程实现了完全自动化。各区域位置布局合理，使单次染色过程中，机械头16的运动路径较少，降低了机械损耗，提高了工作效率。此外，工作台15的各个区域均为可拆卸结构，其便于用户进行清洁和维护。

机械头16上设置有压力传感器163，一方面，压力传感器163配合计量泵164来检测吸嘴154质量的好坏，避免吸嘴154堵塞的时候无法吸取试剂而导致染色失败；另一方面，其在吸取试剂的过程中采用先″探″后″吸″的步骤，保证了吸取试剂的可靠性，避免出现吸取试剂量不足等问题的出现，高精度的计量泵、吸嘴出水孔径以及计量泵电机速度的良好配合使试剂的吸、排量误差仅为2％左右。

在冲洗步骤中，由于本发明采用了三个喷液头167；168；169，提供了五条不同的供液管路，每一管路通过液阀183来控制冲洗液开关，单一喷液头一次喷淋一种冲洗液，其有效降低了冲洗液之间的交叉污染，流量控制器185的设置满足了不同切片组织在染色过程中的冲洗强度需求。供液系统189上采用的是液泵181，其采用单管即可以实现冲洗液的抽取，避免了传统染色仪中复杂的气压输送冲洗液的双管结构，再有，用户只需要将试剂桶内放置一管路即可进行冲洗液的抽取，在更换冲洗液时，直接将管路提出放入指定的试剂桶中即可，与传统的气压输送冲洗液结构相比，无需设置复杂的试剂桶密封结构。

吹气头160的通风道1601尺寸由进风口至出风口逐渐减小，其出风口为一″细缝″，气体在该处形成强有力风闸，能够有效的将试片150上的液体吹落。吹气头160与试片150之间的高度可调节，其能调整风力作用的强度，使试片150上的液体去除的恰到好处，既不过于干燥，也不会残留过多液体。

机械头16上设置了吸嘴传感器162，其在吸嘴154取放过程中均能够有效检测其动作的有效性，保证了染色操作的有效进行。

吸头161持续提取吸嘴154直到提取吸嘴154且质量合格，该种模式使得设备的工作完全自动化，无需人员监控工作。

吸嘴154以画圆和/或画点和/或画线的模式将试剂滴加试片150上，其采用所述的加样模式和覆盖位置使试剂尽量全面覆盖样本所在位置，可以有效提升样本的染色效果，在同等染色效果的情况下，更加节省试剂。

从整体上来说，本发明中染色仪10采用一体化的结构设计，其把各个相互独立的功能部件整合在一个系统当中，使它们之间具有固定的机械连接关系，同时能够配合软件程序实现所有的染色操作。该染色仪10为开放式设计，用户可以根据自己的需要来进行设置，其适用的染色范围广，试剂的兼容性好，自动化程度高。染色仪10的整体结构布局合理，其工作界面集成于工作台15上，显示屏111放置于上箱体17顶部，电脑主机以及染色仪10的硬件部分均集成在上箱体17中，气/液路系统189集成在下箱体18内，整体集成度高，外观简单大方。机壳12配合合盖14使整个染色仪10的工作界面能够得到较好的保护，避免灰尘等污染工作台15或机械头16。染色仪10底部配置有滑轮131以及机脚135，其能够随意推动并固定染色仪10，避免了大型医疗设备长期存在运放困难的问题。

机械头16上弹性夹165与工作台15上挡板166的巧妙配合设置使得吸嘴154去除操作简单易行，其采用吸头161上提的动力将吸嘴154脱除，避免单独设置去除吸嘴154动力源的复杂结构。

染色操作中，许多试剂价格昂贵，但现有的试剂瓶158结构通常在试剂使用完成的时候，其底部残留有一些不能被有效吸取的试剂，其造成了极大的浪费，本发明染色仪10上所采用的试剂瓶158设计有独特的锥形底部与凸台1586结构，其有效解决了试剂瓶158内的试剂残留的问题，瓶体1583底部又设置有瓶托1585，其使这种特殊结构的试剂瓶158能够水平放置于桌面上。

试片架1571采用隔板1579与挡板1572配合，使各试片150之间相互隔离，避免液体飞溅所带来的交叉污染的问题，此外，试片加1571单元格中设置定位块1575，其能够很好地定位试片150，避免试片150松动所带来的染色位置偏移的问题。

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，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种染色仪，其用于给组织切片染色，其特征在于：该染色仪包括一工作台以及一可移动的机械头，机械头位于工作台上方，工作台界定了一吸嘴区，一试剂区，一回收区以及一染色区，吸嘴区放置有吸嘴，试剂区内放置了盛装有试剂的试剂瓶，染色区内放置有试片，机械头运动到吸嘴区有效吸取一支吸嘴后运动至试剂区吸取试剂，然后将试剂滴加在染色区，再将吸嘴放置在回收区内。

2.如权利要求1所述的染色仪，其特征在于：染色仪包括一计量泵与管路，该计量泵通过管路连接至吸头，该管路上设置有一检测管路内压力的压力传感器。

3.如权利要求1所述的染色仪，其特征在于：该机械头进一步包括一喷液头与吹气头，喷液头上连接有管路，该管路上设置有液泵和液阀以及流量控制器，吹气头连接有一空压泵。

4.一种染色仪的控制方法，提供一如权利要求1-3任一项所述的染色仪，其特征在于：该染色仪进行染色操作包括以下步骤：

S1：机械头之吸头从吸嘴区获取吸嘴；

S2：吸头通过吸嘴吸取试剂瓶内的试剂；

S3：将吸嘴内吸取的试剂滴加在试片上；及

S4：将吸嘴与吸头分离，把吸嘴放置在回收区。

5.如权利要求4所述的染色仪的控制方法，其特征在于：在吸头正下方的一侧设置有一吸嘴传感器，吸嘴区内阵列设置有多个吸嘴，当吸嘴传感器检测到吸头下方无吸嘴时，机械头继续运动带动吸头移动到下一支吸嘴的位置处吸取，直到吸头成功吸取到吸嘴为止。

6.如权利要求4所述的染色仪的控制方法，其特征在于：在S2步骤前，改变吸嘴内气压检测吸嘴是否堵塞。

7.如权利要求4所述的染色仪的控制方法，其特征在于：在S2步骤中，吸嘴先探测试剂瓶内试剂的液面高度，根据液面所在高度确定试剂瓶内的试剂量。

8.如权利要求7所述的染色仪的控制方法，其特征在于：试剂瓶内试剂量多于吸嘴所需要吸取的试剂量时，吸嘴伸入液面以下的指定深度处，该深度由吸嘴所需要吸取的试剂量来确定。

9.如权利要求4所述的染色仪的控制方法，其特征在于：试剂以划线或画圆或画点的模式滴加在试片上。

10.如权利要求4所述的染色仪的控制方法，其特征在于：该染色仪的控制方法进一步包括：

S0：机械头位置校正；染色仪进一步包括一计算机与一位置感测器，位置感测器感测机械头的实际位置信息，计算机内设定有机械头的位置信息，用户根据位置感测器与机械头的所提供的位置信息进行机械头位置校正。