CN108303422B - 一种成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种成像装置，包括样品盒和固定机构，样品盒的上端开口，样品盒的侧壁上安装有延伸至样品盒内的防水显微物镜，固定机构包括：固定架，固定架位于样品盒的上方，其具有一轴线沿竖直方向延伸的安装孔；固定杆，固定杆的下端用于安装样品管，固定杆与安装孔间隙配合并可沿安装孔的轴向移动，固定杆的侧壁上开设有延伸至其上端的插槽；插销，插销与插槽插接配合，以使固定杆固定在安装孔内。本发明通过固定杆上开设一插槽，插销与该插槽插接配合，使安装有样品管的固定杆沿安装孔的轴向稳定固定在安装孔内，从而将样品管的样品准确定位至样品盒上的防水显微物镜的成像视场范围内，以获得具有高分辨率的成像。

Description

一种成像装置

技术领域

本发明涉及成像设备，具体涉及一种成像装置。

背景技术

目前，在生物技术领域，通过需要对样品进行成像处理，对于普通的成像装置，其分辨率通常为1μm，成像视场为1.2*1.2mm，相对于盛放样品的样品管而言，该类成像装置的成像视场较宽，因此，样品管无需放置的非常稳固，成像装置中的显微物镜也能定位至样品管上。该类成像装置的缺点在于倍率和分辨率都较低，无法获得高分辨率的成像需求，为此，需要采用高倍率、高分辨率的显微物镜，但显微物镜的倍率越高，成像视场越窄，由此需要保证安装好的样品管无偏转，以避免样品管内的样品偏出视场范围外而无法成像，影响其观测。

因此，亟需设计一种具有高倍率、高分辨率的成像装置，并且能保证该成像装置的样品管无偏转安装。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种成像装置，其可以稳定固定样品管，保证样品管无偏转安装。

本发明的另一个目的在于提供一种成像装置，其可以手动调节样品管的高度位置。

本发明的又一个目的在于提供一种成像装置，在样品管安装过程中可以使样品管内外的大气压保持一致，以使样品在样品管内的位置基本保持不变。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种成像装置，包括样品盒和固定机构，所述样品盒的上端开口，所述样品盒的侧壁上安装有延伸至所述样品盒内的防水显微物镜，所述固定机构包括：

固定架，所述固定架位于所述样品盒的上方，其具有一轴线沿竖直方向延伸的安装孔；

固定杆，所述固定杆的下端用于安装样品管，所述固定杆与所述安装孔间隙配合并可沿所述安装孔的轴向移动，所述固定杆的侧壁上开设有延伸至其上端的插槽；

插销，所述插销与所述插槽插接配合，以使所述固定杆固定在所述安装孔内。

作为成像装置的一种优选方案，所述插销包括插杆和插柄，所述插杆包括分别位于其长度方向的两端的第一端和第二端，所述第一端与所述插柄连接，所述插杆呈锥形，且所述第一端的横截面大于所述第二端的横截面，所述插杆的第二端插入所述插槽中，以将所述固定杆抵紧在所述安装孔中。

作为成像装置的一种优选方案，所述固定机构还包括插针，所述插针的一端与所述固定杆下端的螺纹孔螺纹旋接，另一端可插入至所述样品管内，所述样品管为塑料管，所述插针与所述样品管过盈配合。

作为成像装置的一种优选方案，所述插针的侧壁上沿所述插针的长度方向开设有延伸至其端部的凹槽。

作为成像装置的一种优选方案，所述固定架包括架本体和第一带轮，所述架本体上开设有第一通孔，所述第一带轮通过轴承安装于所述第一通孔内并延伸至凸出于所述架本体的表面，所述安装孔开设于所述第一带轮上。

作为成像装置的一种优选方案，所述固定架还包括第二带轮、传送带以及第一电机，所述架本体上还开设有第二通孔，所述第二带轮穿过所述第二通孔与位于所述架本体上的所述第一电机的输出轴连接，所述第一带轮通过所述传送带与所述第二带轮连接。

作为成像装置的一种优选方案，所述固定架还包括安装于所述架本体下方的槽形开关和检测杆，所述槽形开关邻近所述第二带轮设置，所述检测杆固定于所述第二带轮的下方，所述第一电机驱动所述第二带轮转动时，所述检测杆可由所述槽形开关的凹槽内穿过；

所述防水显微物镜、所述槽形开关以及所述第一电机均与控制器连接。

作为成像装置的一种优选方案，所述样品盒的至少三个所述侧壁上分别设置有一个所述防水显微物镜，三个所述防水显微物镜的倍率均不同。

作为成像装置的一种优选方案，还包括用于调节所述样品管在X轴、Y轴和Z轴方向上的位置的三轴移动台，对应地，所述三轴移动台上设置有驱动所述样品管沿X轴方向移动的第二电机、驱动所述样品管沿Y轴移动的第三电机以及驱动所述样品管沿Z轴方向移动的第四电机，所述第二电机、所述第三电机和所述第四电机均与控制器连接，所述三轴移动台通过中间连接件与所述固定架连接。

作为成像装置的一种优选方案，所述中间连接件包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件通过紧固件与所述三轴移动台连接，所述固定架的架本体上开设有一容纳槽，所述第二连接件位于所述容纳槽内并分别通过紧固件与所述架本体和所述第一连接件连接。

本发明的有益效果：固定杆上开设一插槽，插销与该插槽插接配合，使安装有样品管的固定杆沿安装孔的轴向稳定固定在安装孔内并且可在一定范围内自由调节样品管的高度，从而将样品管内的样品准确定位至样品盒上的防水显微物镜的成像视场范围内，以获得具有高分辨率的成像。

附图说明

图1为本发明一实施例的成像装置的结构示意图。

图2为本发明一实施例的成像装置的第一视角的部分分解示意图。

图3为本发明一实施例的成像装置的第二视角的分解示意图。

图4为本发明一实施例的成像装置中的固定杆、插销、插针以及样品管的分解示意图。

图5为本发明一实施例的成像装置中的插针的结构示意图。

图6为本发明另一实施例的成像装置的结构示意图。

图中：

10、样品盒；21、固定架；211、架本体；212、第一带轮；213、轴承；214、第二带轮；215、传送带；216、第一电机；217、槽形开关；218、检测杆；22、固定杆；23、插销；231、插杆；232、插柄；24、插针；201、安装孔；202、插槽；203、螺纹孔；204、凹槽；205、第一通孔；206、第二通孔；207、容纳槽；30、防水显微物镜；40、三轴移动台；41、第一移动平台；42、第二移动平台；43、第三移动平台；50、第四电机；60、中间连接件；61、第一连接件；62、第二连接件；

100、样品管。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之“上”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之“下”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1至3所示，本发明的实施例提供一种成像装置，包括样品盒10和固定机构，样品盒10的上端开口，样品盒10的侧壁上安装有延伸至样品盒10内的防水显微物镜30，固定机构包括：固定架21，固定架21位于样品盒10的上方，其具有一轴线沿竖直方向延伸的安装孔201；固定杆22，固定杆22的下端用于安装样品管100，固定杆22与安装孔201间隙配合并可沿安装孔201的轴向移动，固定杆22的侧壁上开设有延伸至其上端的插槽202；插销23，插销23与插槽202插接配合，以使固定杆22固定在安装孔201内。本实施例中，固定杆22上开设一插槽202，将样品管100安装在固定杆22上之后，将固定杆22插入至安装孔201中，并根据样品在样品管100内的高度手动调节样品管100在样品盒10内的位置，使防水显微物镜30正对样品，再将插销23插入插槽202中，使固定杆22沿安装孔201的轴向稳定固定在安装孔201内，从而将样品管100准确定位至样品盒10上的防水显微物镜30的成像视场范围内，保证样品管100无偏转安装，以获得具有高分辨率的成像。

本实施例的成像装置中的防水显微物镜30的分辨率高达180nm，成像视场200*200μm，通过固定杆22和插销23的配合，可以使样品管100准确定位至样品盒10上的防水显微物镜30的成像视场范围。

本实施例中，成像装置在使用时，样品盒10内需要注满纯水，样品管100浸于纯水中，因此需要采用防水显微物镜30对样品管100内的样品进行成像。

如图4所示，插销23包括插杆231和插柄232，插杆231包括分别位于其长度方向的两端的第一端和第二端，第一端与插柄232连接，插杆231呈锥形，且第一端的横截面大于第二端的横截面，插杆231的第二端插入插槽202中，以将固定杆22抵紧在安装孔201中。由于插杆231的第二端的尺寸小于插槽202的尺寸，第一端的尺寸大于插槽202的尺寸，因此，插杆231的第二端可以顺利插入插槽202中，直至将固定杆22抵紧在安装孔201中。

优选的，插杆231为圆锥形结构，插槽202由相邻的两个侧壁组成，两个侧边之间呈夹角设置，固定杆22固定在安装孔201中时，插杆231具有与安装孔201抵紧的第一抵接点，与插槽202的一个侧壁抵紧的第二抵接点以及与插槽202的另一个侧壁抵紧的第三抵接点，第一抵接点、第二抵接点和第三抵接点呈三角形分布，从而使固定杆22稳定固定在安装孔201内。

如图5所示，固定机构还包括插针24，插针24的一端与固定杆22下端的螺纹孔203螺纹旋接，另一端可插入至样品管100内，样品管100为塑料管，插针24与样品管100过盈配合。具体地，样品管100的内径略小于插针24的直径，由于样品管100为塑料管，从而可以手动使插针24顺利插入至样品管100中，并方便插针24拔出，便于样品管100的更换。具体地，样品管100内部的中空结构用于容纳悬浮分散于透明胶状体中的样品。

在本发明一优选的实施例中，为了避免插针24插入至样品管100内时样品的初始位置发生大幅变化而影响成像效果，其在上述实施例的基础上进行了相应地改进。具体地，插针24的侧壁上沿插针24的长度方向开设有延伸至其端部的凹槽204，该凹槽204的设置可以使样品管100内外两侧均与外部空气连通，即处于同一大气压下，在插针24插入样品管100过程中，可以保证透明胶状体在样品管100内的位置基本保持不变。

其中，插针24插入样品管100中，插针24与样品间隔设置，以避免插针24阻挡防水显微物镜30对样品拍照成像。

在本发明另一优选的实施例中，固定架21包括架本体211和第一带轮212，架本体211上开设有第一通孔205，第一带轮212通过轴承213安装于第一通孔205内并延伸至凸出于架本体211的表面，安装孔201位于第一带轮212上，即固定杆22安装在第一带轮212上，具体地，第一带轮212凸出于架本体211的下表面，旋转第一带轮212即可转动固定杆22上的样品管100，避免直接转动固定杆22而影响样品管100的固定效果。

进一步地，固定架21还包括第二带轮214、传送带215以及第一电机216，架本体211上还开设有第二通孔206，第二带轮214穿过第二通孔206与位于架本体211上的第一电机216的输出轴连接，第一带轮212通过传送带215与第二带轮214连接。通过第一电机216可以自动控制第二带轮214转动，并通过传送带215驱动第一带轮212以及固定杆22及样品管100等转动，以实现多方位成像。

更进一步地，固定架21还包括安装于架本体211下方的槽形开关217和检测杆218，槽形开关217邻近第二带轮214设置，检测杆218固定于第二带轮214的下方，第一电机216驱动第二带轮214转动时，检测杆218可由槽形开关217的凹槽内穿过；防水显微物镜30、槽形开关217以及第一电机216均与控制器连接。第一电机216驱动第二带轮214转动，当检测杆218转动至槽形开关217的凹槽内时，槽形开关217的检测信号反馈至控制器，控制器通过控制第一电机216对样品管100进行精确定位，同时根据该检测信号控制相应的防水显微物镜30对样品拍照，样品管100不停旋转过程中也可以实现对样品管100内的同一位置的样品进行多次拍照，以满足样品成像要求。

样品盒10的至少三个侧壁上分别设置有一个防水显微物镜30，三个防水显微物镜30的倍率均不同，从而可以获得不同分辨率的样品成像。具体地，样品盒10为正四边形结构，其三个侧壁上分别设置有一个防水显微物镜30，控制器控制防水显微物镜30拍照时，三个防水显微物镜30有两种工作模式，其中一种是三个防水显微物镜30同时工作，对样品管100内的样品拍照成像，另一种是三个防水显微物镜30分成两组，每一组由相互垂直的两个防水显微物镜30组成，两组防水显微物镜30可分别对样品进行拍照，从而实现对样品管100内的样品进行全文方位拍照成像。

在本发明的另一实施例中，如图6所示，成像装置还包括用于调节样品管100在X轴、Y轴、Z轴方向上的位置的三轴移动台40，对应地，三轴移动台40上设置有驱动样品管100沿X轴方向移动的第二电机、驱动样品管100沿Y轴移动的第三电机以及驱动样品管100沿Z轴方向移动的第四电机50，第二电机、第三电机和第四电机50均与控制器连接，三轴移动台40通过中间连接件60与固定架21连接，从而精准调节样品管100在样品盒10内的位置，以使所拍样品的位置处于防水显微物镜30的视场范围内。

其中三轴移动台40由下至上包括第一移动平台41、第二移动平台42和第三移动平台43，第一移动平台41固定不动，在第二电机的作用下，第二移动平台42可相对第一移动平台41沿X轴方向滑动；在第三电机的作用下，第三移动平台43可相对第二移动平台42沿Y轴方向滑动；第三移动平台43上设置有通过斜面配合的第一楔形块和第二楔形块，第一楔形块位于第二楔形块的下方，第四电机50为伺服电机，其与第一楔形块连接，驱动第一楔形块沿朝向第二楔形块的方向运动时，使第二楔形块上移，从而通过中间连接件60带动样品管100沿Z轴方向直线运动。

本实施例中，第一电机216驱动样品管100沿Z轴方向旋转运动，第二电机、第三电机和第四电机50分别驱动样品管100沿X轴、Y轴和Z轴直线运动，从而实现对样品管100进行四维调节。

具体地，中间连接件60包括第一连接件61和第二连接件62，第一连接件61通过紧固件与三轴移动台40连接，固定架21的架本体211上开设有一容纳槽207，第二连接件62位于容纳槽207内并分别通过紧固件与架本体211和第一连接件61连接。具体地，容纳槽207位于架本体211的下方，第二连接件安装于容纳槽207内，且第一连接件61包括相互连接的第一连接部和第二连接部，第一连接部与三轴移动台40的上端连接，第二连接部位于第二连接件62的下方，并通过紧固件例如螺钉与第二连接件62连接，且第二连接部与位于架本体211下方的传送带215间隔设置，以避免第二连接部与传送带215接触影响样品管100的转动。

本实施例中，控制器通过控制三轴移动台40可以使样品管100的移动精度达到微米级。

优选地，第二连接件62包括微动台和集成设置在微动台内部的电机，电机可以驱动微动台移动，电机与控制器连接，通过控制器控制电机工作，以微调微动台的位置，使样品管100的移动精度达到纳米级。

进一步地，微型台内还设置有滑块和与该滑块相配合的滑槽，电机与该滑块连接。

本实施例中，成像装置具体应用时，先将插针24的螺纹端固定在固定杆22的螺纹孔203内，再将装有透明胶状体的样品管100插到插针24上，然后将固定杆22穿过第一带轮212的安装孔201，并采用插销23进行固定。

本实施例的成像装置具有以下优点：

1、第一带轮212的安装孔201与固定杆22两者之间可以实现高精密的滑动配合，插销23将固定杆22固定在第一带轮212的安装孔201中，以保证样品管100无偏转安装，确保样品管100每次安装后的中心位置准确，操作简单易拆装；

2、成像时防水显微物镜30是正对着样品的，根据试验样品在样品管100中的高度不一定相同，固定杆22可以在第一带轮212的安装孔201内上下滑动，插销23可轻松将固定杆22固定在某一范围内的任意位置，实现了手动对样品高度的粗调。

3、插针24长度方向上加工有一长条型凹槽204，样品管100内径略小于插针24外径，当插到插针24上时，凹槽204可使样品管100两侧均与空气连通，处于一个大气压下。这样，在插入过程中可保证透明胶状体在样品管100中的位置基本不变。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。此外，以上多处的“一个实施例”、“另一个实施例”等表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。

Claims (7)

1.一种成像装置，其特征在于，包括样品盒和固定机构，所述样品盒的上端开口，所述样品盒的侧壁上安装有延伸至所述样品盒内的防水显微物镜，所述固定机构包括：

固定架，所述固定架位于所述样品盒的上方，其具有一轴线沿竖直方向延伸的安装孔；

固定杆，所述固定杆的下端用于安装样品管，所述固定杆与所述安装孔间隙配合并可沿所述安装孔的轴向移动，所述固定杆的侧壁上开设有延伸至其上端的插槽；

插销，所述插销包括插杆和插柄，所述插杆包括分别位于其长度方向的两端的第一端和第二端，所述第一端与所述插柄连接，所述插杆呈锥形，且所述第一端的横截面大于所述第二端的横截面，所述插杆的第二端插入所述插槽中，以将所述固定杆抵紧在所述安装孔中；

插针，所述插针的一端与所述固定杆下端的螺纹孔螺纹旋接，另一端可插入至所述样品管内，所述样品管为塑料管，所述插针与所述样品管过盈配合；所述插针的侧壁上沿所述插针的长度方向开设有延伸至其端部的凹槽。

2.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述固定架包括架本体和第一带轮，所述架本体上开设有第一通孔，所述第一带轮通过轴承安装于所述第一通孔内并延伸至凸出于所述架本体的表面，所述安装孔开设于所述第一带轮上。

3.根据权利要求2所述的成像装置，其特征在于，所述固定架还包括第二带轮、传送带以及第一电机，所述架本体上还开设有第二通孔，所述第二带轮穿过所述第二通孔与位于所述架本体上的所述第一电机的输出轴连接，所述第一带轮通过所述传送带与所述第二带轮连接。

4.根据权利要求3所述的成像装置，其特征在于，所述固定架还包括安装于所述架本体下方的槽形开关和检测杆，所述槽形开关邻近所述第二带轮设置，所述检测杆固定于所述第二带轮的下方，所述第一电机驱动所述第二带轮转动时，所述检测杆可由所述槽形开关的凹槽内穿过；

所述防水显微物镜、所述槽形开关以及所述第一电机均与控制器连接。

5.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述样品盒的至少三个所述侧壁上分别设置有一个所述防水显微物镜，至少三个所述防水显微物镜的倍率均不同。

6.根据权利要求2至4任一项所述的成像装置，其特征在于，还包括用于调节所述样品管在X轴、Y轴和Z轴方向上的位置的三轴移动台，对应地，所述三轴移动台上设置有驱动所述样品管沿X轴方向移动的第二电机、驱动所述样品管沿Y轴移动的第三电机以及驱动所述样品管沿Z轴方向移动的第四电机，所述第二电机、所述第三电机和所述第四电机均与控制器连接，所述三轴移动台通过中间连接件与所述固定架连接。

7.根据权利要求6所述的成像装置，其特征在于，所述中间连接件包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件通过紧固件与所述三轴移动台连接，所述固定架的架本体上开设有一容纳槽，所述第二连接件位于所述容纳槽内并分别通过紧固件与所述架本体和所述第一连接件连接。

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