CN108254316A - 一种抽屉式切片装卸系统和病理切片扫描仪 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种切片装卸系统，包括：托盘架、托盘、托盘架升降装置、托盘驱动装置及吸盘机械手；托盘架设有若干容纳托盘的安装槽，托盘架前侧开有供各个托盘进出的开口，托盘架与托盘间通过抽屉滑轨相连；托盘上设有若干放置切片的位置；托盘架升降装置驱动托盘架整体升降；所述托盘驱动装置逐一驱动位于预设高度的托盘从所述开口移出托盘架（以将该托盘上的切片暴露在吸盘机械手的操作区内）和移回原位；吸盘机械手拿取和释放切片，在显微光学系统的载物台和移出托盘架的托盘之间运送切片，遍历所有待扫描的切片。本申请的切片装卸系统能够减少切片装卸的时间，而且切片容量更大，结构紧凑，适合自动化处理大批量的病理切片。

Description

一种抽屉式切片装卸系统和病理切片扫描仪

技术领域

本申请涉及一种切片装卸系统和病理切片扫描仪，尤其是一种切片托盘可以抽屉式推拉的切片装卸系统和病理切片扫描仪。

背景技术

病理检查是用以检查机体器官、组织或细胞中的病理改变的病理形态学方法。为探讨器官、组织或细胞所发生的疾病过程，可采用某种病理形态学检查的方法，检查他们所发生的病变 ，探讨病变产生的原因、发病机理、病变的发生发展过程，最后做出病理诊断。病理形态学的检查方法，首先观察大体标本的病理改变，然后切取一定大小的病变组织，用病理组织学方法制成病理切片，用显微镜进一步检查病变。

病理检查已经大量应用于临床工作及科学研究。在临床方面主要进行尸体病理检查及手术病理检查。手术病理检查的目的，一是为了明确诊断及验证术前的诊断，提高临床的诊断水平；二是诊断明确后，可决定下一步治疗方案及估计预后，进而提高临床的治疗水平。通过临床病理分析，也可获得大量极有价值的科研资料。

传统的病理检查，采用光学显微镜人眼镜检，严重依赖单个医生的经验和业务水平，存在一定的误检概率，不仅检测效率低下，而且组织样品保存和携带非常不方便，给远程会诊造成很大障碍。近年来出现的病理切片扫描仪，避免了传统组织切片的易碎、保存成本高、不便携带等缺陷，大大方便了会诊，而且也便于通过软件对病理组织进行数据处理、定性分析、定量分析，这为远程诊断平台的开发和智能诊断（辅助）系统的研发奠定了基础。

现有技术中的病理切片扫描仪其切片自动装卸系统多采用申请号为CN201210411328.3的推杆配合申请号为CN201320478999.1的多切片加载系统，通过旋转托盘的转动更换切片盒，通过升降装置和推杆将待测切片逐一对准并推入载物台的前方入口，扫描结束后将该切片拉回原切片盒的原切片槽。所以切片的完整装卸过程包括三段没有交叉重复的步骤：T1-将载物台上扫描完毕的切片移回原切片盒的原切片槽；T2-调整切片盒的位置使新的切片对准载物台前方入口；T3-将新的待扫描切片移入载物台。

现有技术中一片切片完整的“扫描时间”，实际上有一部分时间是消耗在装卸的三个步骤上，真正用相机进行扫描的时间占70-80%；而且由于切片轻薄易碎的特点，装卸操作都不能过急过快以免产生不当推力导致切片破损，不当推力也可能使扫描平台失衡，因此现有的装卸系统难以压缩这三个步骤所用的时间。另一方面，为了保证病理切片扫描的高分辨率和全视野，现有条件下，也很难缩短相机真正进行扫描的时间。

发明内容

本申请的目的是针对以上问题，提供一种高效的切片装卸系统和高效的病理切片扫描仪。

本申请的切片装卸系统包括：托盘架、托盘、托盘架升降装置、吸盘机械手及托盘驱动装置；托盘架设有若干容纳托盘的安装槽，托盘架前侧开有供各个托盘进出的开口，托盘架与托盘间通过抽屉滑轨相连；托盘上设有若干放置切片的位置；托盘架升降装置驱动托盘架整体升降，从而带动托盘及托盘内的切片升降；所述托盘驱动装置逐一驱动位于预设高度的托盘从所述开口移出托盘架（以将该托盘上的切片暴露在吸盘机械手的操作区内）和移回原位；吸盘机械手拿取和释放切片，在显微光学系统的载物台和移出托盘架的托盘之间运送切片，遍历所有待扫描的切片。

一般情况下，吸盘机械手将在显微光学系统的载物台上扫描完毕的切片运送到移出托盘架的托盘上，并将移出托盘架的托盘上待扫描的切片运送到载物台。由于在托盘架升降装置驱动下托盘可以升降，而位于预设高度的托盘即为要移出托盘架并进行装卸操作的托盘，因此升降托盘架就可以切换各个托盘。优选的，这个预设高度与显微光学系统的载物台齐平，以减小吸盘机械手的运动距离。

由于采用吸盘机械手拿取和释放切片，切片不会像现有技术那样长距离的直接与切片槽或载物台上表面滑动接触产生摩擦，而且吸盘机械手在带动切片水平和竖直运动之外，还能够带动切片绕自身中心转动预设角度，相较于现有技术中的推杆拉杆等形式的机械手，本申请的吸盘机械手操作速度快且更为灵活。

考虑到切片的中间为组织样品，为防止污染覆盖组织样品的盖玻片，也为了保持切片的平衡，优选的，吸盘机械手带有两个吸盘头，分别吸取切片的两端。

优选的，托盘上设有定位结构，托盘驱动装置设有配合部，当托盘驱动装置的配合部与托盘上的定位结构扣合时，托盘驱动装置带动托盘从托盘架中移出或移回原位。

优选的，切片装卸系统分别设置装载吸盘机械手和卸载吸盘机械手，卸载吸盘机械手将载物台上扫描完毕的切片运送到托盘，基本同时的，装载吸盘机械手将托盘上待扫描的切片运送到载物台。这样单片切片的装卸操作时间能够减半。

为了保证托盘上的切片全部暴露在吸盘机械手操作区，抽屉滑轨需要能够支撑托盘完全移出托盘架甚至再继续远离托盘架。第一种解决方式是：采用三节滑轨。一般来说三节滑轨需要三层嵌套设置，滑轨的宽度较二节滑轨更宽，同样的切片容量下托盘架高度需要更高，因此切片装卸系统的高度会更高。优选的，采用一种外轨——内轨——外轨的特殊组合式三节滑轨，中间的内轨左右两侧均能够与外轨相对滑动，两侧的外轨分别固定在托盘架的左右侧壁和托盘的左右侧壁上，这样滑轨的宽度和长度并不会增大，整个托盘架的左右宽度也仅仅稍微增大，就能够将托盘上的切片全部暴露在吸盘机械手的操作区内。第二种解决方式是采用二节滑轨，由于抽屉滑轨的外轨和内轨需要有一定的重合以便外轨为内轨提供水平的支撑，这种情况下，就需要更长的抽屉轨道，相应的托盘架的前后宽度较宽，因此切片装卸系统的体积也较大。第三种解决方式是采用二节滑轨和滑动托盘的组合方式，抽屉滑轨仍是采用两节的，抽屉滑轨的外轨固定在托盘架的左右侧壁上，而内轨上开设可供托盘左右两侧的滑动限位结滑动的内轨滑槽，在抽屉滑轨的内轨相对外轨滑动到最远端时，还可以进一步的通过托盘与抽屉滑轨的内轨的相对滑动使托盘进一步远离托盘架，以给机械手提供更大的操作和安装空间。

优选的，切片装卸系统还包括设置在载物台附近的切片中转平台，所述中转平台设有容纳待扫描切片的等待位和扫描完毕切片的卸载位。

吸盘机械手依次执行以下操作直至遍历所有待扫描的切片：

1）若载物台上有切片，则将待扫描的切片运送到中转平台的等待位；若载物台上无切片，直接将待扫描的切片运送到载物台，继续拿取新的待扫描的切片运送到中转平台的等待位；

2）当载物台上的切片已经扫描完毕时将该切片运送到中转平台的卸载位；

3）将中转平台等待位上的待扫描切片运送到载物台；

4）将中转平台卸载位上的扫描完毕的切片运送回托盘，返回步骤1）。

由于采用了中转平台，吸盘机械手仅需在中转平台和载物台间短距离运送切片，而在中转平台和托盘间运送切片的远距离操作可以在扫描切片的过程中进行，不再额外占用时间，从而大幅度减少了更换切片的时间，尤其是当机械手采用XYZ型直线模组驱动方式时，其省时的效果更为明显。

本申请还提供一种病理切片扫描仪，包括显微光学系统和上述切片装卸系统。

需要说明的是，本申请中提到切片扫描时、切片装卸时，应广义的理解为在切片装卸操作或扫描操作开始之前、开始时甚至是刚刚开始之后的一段时间内，并非严格的要求在切片装卸操作或扫描操作进行的同时；差不多同时的，也应广义的理解为可以相互错开一段时间，而非严格的要求时间完全一致。

本申请的切片装卸系统和病理切片扫描仪不仅可以达到减少切片装卸时间的技术效果，而且切片容量更大，结构紧凑，适合自动化处理大批量的病理切片。

附图说明

图1是本申请第一实施例的切片装卸系统的立体图；

图2是本申请第二实施例中第一种解决方式中外轨-内轨-外轨和托盘拉出状态的示意图；

图3和图4是本申请第三实施例中二节滑轨和托盘拉出状态的示意图；

10-载物台，20-托盘架，30-托盘，31-托盘内芯，32-定位结构，33-放置切片的位置，34-滑动限位结构， 200-抽屉滑轨，201-外轨，202-内轨，203-内轨滑槽。

具体实施方式

为了更清楚的说明本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明的具体实施方式进行描述。

本申请第一实施例的切片装卸系统如图1所示，包括：托盘架20、托盘30、托盘架升降装置40、吸盘机械手及托盘驱动装置；托盘架20设有若干容纳托盘的安装槽，托盘架前侧开有供各个托盘进出的开口，托盘架与托盘间通过抽屉滑轨200相连；托盘30上设有若干放置切片的位置；托盘架升降装置驱动托盘架20整体升降，从而带动托盘30及托盘内的切片升降；所述托盘驱动装置逐一驱动位于预设高度的托盘从所述开口移出托盘架（以将该托盘上的切片暴露在吸盘机械手的操作区内）和移回原位；吸盘机械手拿取和释放切片，在显微光学系统的载物台和移出托盘架的托盘之间运送切片，遍历所有待扫描的切片。

一般情况下，吸盘机械手将在显微光学系统的载物台10上扫描完毕的切片运送到移出托盘架的托盘上，并将移出托盘架的托盘上待扫描的切片运送到载物台。由于在托盘架升降装置驱动下托盘可以升降，而位于预设高度的托盘即为要移出托盘架并进行装卸操作的托盘，因此升降托盘架就可以切换各个托盘。优选的，这个预设高度与显微光学系统的载物台齐平，以减小吸盘机械手的运动距离。

由于采用吸盘机械手拿取和释放切片，切片不会像现有技术那样长距离的直接与切片槽或载物台上表面滑动接触产生摩擦，而且吸盘机械手在带动切片水平和竖直运动之外，还能够带动切片绕自身中心转动预设角度，相较于现有技术中的推杆拉杆等形式的机械手，本申请的吸盘机械手操作速度快且更为灵活。

考虑到切片的中间为组织样品，为防止污染覆盖组织样品的盖玻片，也为了保持切片的平衡，优选的，吸盘机械手带有两个吸盘头，分别吸取切片的两端。

优选的，如图1所示，托盘上设有定位结构，托盘驱动装置设有配合部，当托盘驱动装置的配合部与托盘上的定位结构32扣合时，托盘驱动装置带动托盘从托盘架中移出或移回原位。

优选的，切片装卸系统分别设置装载吸盘机械手和卸载吸盘机械手，卸载吸盘机械手将载物台上扫描完毕的切片运送到托盘，基本同时的，装载吸盘机械手将托盘上待扫描的切片运送到载物台。这样单片切片的装卸操作时间能够减半。

根据卸载切片放回位置的不同，可以细分为三种情况。

（1）卸载切片放回原托盘的原位置。这种情况下不需要分别设置装载托盘架和卸载托盘架，而且每个托盘上的每个放置切片的位置都可以容纳切片，但是在卸载每个托盘的最后一片切片时，装载机械手需要等待卸载操作和托盘的切换操作均完成后，才能进行新切片的装载操作。

（2）分别设置装载托盘架和卸载托盘架，装载吸盘机械手将装载托盘架上的待扫描的切片运送到载物台，基本同时的，卸载吸盘机械手将载物台上扫描完毕的切片运送到卸载托盘架上的托盘。这种情况下，在卸载每个托盘的最后一片切片时，装载操作也可以与卸载操作基本同时的进行，装载托盘和卸载托盘的切换完全可以在切片扫描的过程中进行，不会额外占用时间。这种设置使得切片装卸系统的组件数量增多，体积增大。

（3）切片装卸过程中，卸载的切片放置到新装载的切片在托盘上原来的位置。这种情况下，能够保证装载新切片和卸载切片的操作一直都在同一个切片托盘上进行，那么卸载操作就无需等待切换托盘，托盘的切换操作可以在切片扫描的过程中进行，不会额外占用时间；而且这种情况下也不需要分别设置装载托盘架和卸载托盘架。在满载的情况下，不管有多少个托盘，只需将最后一个托盘的最后一片切片放置到第一个托盘的第一个放置切片的位置即可，并不会增大装卸系统的体积，但是经过装卸操作的切片都会改变位置。

优选的，托盘包括可拆卸的托盘内芯31，所述托盘内芯31上设有若干放置切片的位置，托盘的主体部分尤其是与托盘架接触的部分可以采用较为坚固的耐磨的材料，而托盘内芯可以采用轻质较软的材料，以减轻整个托盘的重量，并且可以对玻璃材质的切片起到缓冲作用。进一步优选的，在保证足够支撑强度的前提下，所述托盘的主体部分尤其是底部可以部分镂空，以减轻托盘的重量。

一般来说，托盘架的后侧设有通往外部空间的开口。进一步优选的，所述托盘内芯采用医院病理切片专用的晾片板，这样病理切片制片完成后，直接可以将装有若干切片的晾片板从托盘架的后侧开口插入托盘架的托盘中，从而省略掉将切片再从晾片板逐一转移到托盘上的步骤，减少医务人员的工作量。

本申请的第二实施例如图2所示，为了保证托盘上的切片全部暴露在吸盘机械手操作区，抽屉滑轨需要能够支撑托盘完全移出托盘架。所以抽屉滑轨采用外轨——内轨——外轨的特殊组合式三节滑轨，中间的内轨202其左右两侧均能够与外轨201相对滑动，两侧的外轨分别固定在托盘架的左右侧壁和托盘的左右侧壁上。不直接采用普通的三节滑轨，是因为普通的三节滑轨需要三层嵌套设置，滑轨的宽度较二节滑轨更宽，同样的切片容量下托盘架高度需要更高，因此切片装卸系统的高度会更高。而采用这种优化的组合式三节滑轨，滑轨的宽度和长度并不会增大，整个托盘架的左右宽度也仅仅稍微增大，就能够将托盘上的切片全部暴露在吸盘机械手的操作区内。

优选的，上述抽屉滑轨均为钢珠滑轨，以减小滑轨间的摩擦。

如图3和图4所示，本申请的第三实施例与第二实施例的不同在于，抽屉滑轨200采用两节滑轨，抽屉滑轨200的外轨201固定在托盘架的左右侧壁上，而内轨202上开设可供托盘左右两侧的滑动限位结构34滑动的内轨滑槽203，在抽屉滑轨的内轨相对外轨滑动到最远端时，还可以进一步的通过托盘30与抽屉滑轨的内轨202的相对滑动使托盘进一步远离托盘架20，以给机械手提供更大的操作和安装空间。

本申请的第四实施例与上述两个实施例的不同在于，采用更长的二节滑轨，其内轨抽出的长度能够满足将托盘上的切片全部暴露在吸盘机械手操作区的要求。由于抽屉滑轨的外轨和内轨需要有一定的重合以便外轨为内轨提供水平的支撑，这种情况下，就需要更长的抽屉轨道，相应的托盘架的前后宽度较宽，因此切片装卸系统的体积也较大。

本申请的第五实施例与第一实施例的切片装卸系统的区别仅在于，还包括一设置在载物台附近的切片中转平台，所述中转平台设有容纳待扫描切片的等待位和扫描完毕切片的卸载位。

吸盘机械手依次执行以下操作直至遍历所有待扫描的切片：

1）若载物台上有切片，则将待扫描的切片运送到中转平台的等待位；若载物台上无切片，直接将待扫描的切片运送到载物台，继续拿取新的待扫描的切片运送到中转平台的等待位；

2）当载物台上的切片已经扫描完毕时将该切片运送到中转平台的卸载位；

3）将中转平台等待位上的待扫描切片运送到载物台；

4）将中转平台卸载位上的扫描完毕的切片运送回托盘，返回步骤1）。

由于采用了中转平台，吸盘机械手仅需在中转平台和载物台间短距离运送切片，而在中转平台和托盘间运送切片的远距离操作可以在扫描切片的过程中进行，不再额外占用时间，从而大幅度减少了更换切片的时间，尤其是当机械手采用XYZ型直线模组驱动方式时，其省时的效果更为明显。

本申请的第六实施例是一种病理切片扫描仪，包括显微光学系统和上述切片装卸系统。

需要说明的是，本申请中提到切片扫描时、切片装卸时，应广义的理解为在切片装卸操作或扫描操作开始之前、开始时甚至是刚刚开始之后的一段时间内，并非严格的要求在切片装卸操作或扫描操作进行的同时；差不多同时的，也应广义的理解为可以相互错开一段时间，而非严格的要求时间完全一致。本申请中，托盘移出托盘架的方向定义为托盘架的前侧，相反的方向定义为托盘架的后侧。

本申请的切片装卸系统和病理切片扫描仪不仅可以达到减少切片装卸时间的技术效果，而且切片容量更大，结构紧凑，适合自动化处理大批量的病理切片。

上述各具体实施例及其优选方案可以在不冲突的情况下相互组合，从而得到各种组合的技术方案。例如，托盘包括可拆卸的托盘内芯，托盘内芯采用医院病理切片专用的晾片板，对于其他的实施例均适用；中转平台和操作方法也适用于其他实施例。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的普通技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种切片装卸系统，其特征在于包括：

托盘架、托盘、托盘架升降装置、托盘驱动装置及吸盘机械手；

托盘架设有若干容纳托盘的安装槽，托盘架前侧开有供各个托盘进出的开口，托盘架与托盘间通过抽屉滑轨相连；

托盘上设有若干放置切片的位置；

托盘架升降装置驱动托盘架整体升降；

所述托盘驱动装置逐一驱动位于预设高度的托盘从所述开口移出托盘架和移回原位；

吸盘机械手拿取和释放切片，在显微光学系统的载物台和移出托盘架的托盘之间运送切片，遍历所有待扫描的切片。

2.根据权利要求1所述的切片装卸系统，其特征在于，所述托盘包括可拆卸的托盘内芯，所述托盘内芯为病理切片晾片板。

3.根据权利要求1所述的切片装卸系统，其特征在于，托盘上设有定位结构，所述托盘驱动装置设有配合部，当所述配合部与托盘上的定位结构扣合时，托盘驱动装置带动托盘从托盘架中移出或移回原位。

4.根据权利要求1所述的切片装卸系统，其特征在于，分别设置装载吸盘机械手和卸载吸盘机械手，卸载吸盘机械手将载物台上的切片运送到移出托盘架的托盘上，基本同时的，装载吸盘机械手将移出托盘架的托盘上的切片运送到载物台。

5.根据权利要求1所述的切片装卸系统，其特征在于，所述抽屉滑轨为三节滑轨。

6.根据权利要求5所述的切片装卸系统，其特征在于，所述三节滑轨依次由外轨-内轨-外轨组合而成，中间的内轨的左右两侧均能够与外轨相对滑动，两侧的外轨分别固定在托盘架的左右侧壁和托盘的左右侧壁上。

7.根据权利要求1所述的切片装卸系统，其特征在于，所述托盘的左右两侧设置滑动限位结构，所述抽屉滑轨为两节滑轨，所述滑轨的外轨固定在托盘架的左右侧壁上，而内轨上开设可供托盘上滑动限位机构滑动的内轨滑槽，在抽屉滑轨的内轨相对外轨滑动到最远端时，托盘与内轨继续相对滑动使托盘进一步远离托盘架。

8.根据权利要求1-7任一项所述的切片装卸系统，其特征在于，还包括设置在载物台附近的切片中转平台，所述中转平台设有容纳待扫描切片的等待位和扫描完毕切片的卸载位，吸盘机械手经由所述中转平台在载物台和托盘间运送切片。

9.一种权利要求8的切片装卸系统的操作方法，其特征在于，吸盘机械手依次执行以下操作直至遍历所有待扫描的切片：

1）若载物台上无切片，直接将待扫描的切片运送到载物台，继续拿取新的待扫描的切片运送到中转平台的等待位；若载物台上有切片，则将待扫描的切片运送到中转平台的等待位；

2）当载物台上的切片已经扫描完毕时将该切片运送到中转平台的卸载位；

3）将中转平台等待位上的待扫描切片运送到载物台；

4）将中转平台卸载位上的扫描完毕的切片运送回托盘，返回步骤1）。

10.一种病理切片扫描仪，其特征在于，包括显微光学系统和权利要求1-8任一项所述的切片装卸系统。