CN110794567B - 一种可旋转光学显微镜样品夹持装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可旋转光学显微镜样品夹持装置，属于显微镜成像领域，包括：转动部和样品固定部；转动部的轴向方向与样品固定部的轴向方向垂直；通过对转动部轴向方向上的转动，实现对样品固定部的轴向方向转动。转动部包括第一主体、旋转轴、第一齿轮和第二齿轮；旋转轴轴向方向与第一齿轮的轴向方向重合；第二齿轮轴向方向与第一齿轮的轴向方向垂直，与样品固定部的轴向方向重合，且与第一齿轮啮合；旋转轴带动第一齿轮的旋转，第一齿轮带动第二齿轮的转动，第二齿轮用于调节样品固定部轴向方向的转动。本发明大大提高了当需要对样品进行多角度成像时的效率，并减小了因手动取出样品进行旋转对原位成像带来的影响。

Description

一种可旋转光学显微镜样品夹持装置

技术领域

本发明属于显微镜成像领域，更具体地，涉及一种可旋转光学显微镜样品夹持装置。

背景技术

使用一光束薄片从样品侧面激发荧光，在垂直于光片的方向上通过显微镜与CCD(Charge-coupled Device)或sCMOS(scientific Complementary Metal OxideSemiconductor)相机获取照明层面的荧光图像的光片照明显微技术作为21世纪新兴的前沿成像方法，相比传统的落射荧光显微，具有光毒性小、高时空分辨率、高轴向分辨率、高通量兼备的她点，进而使得对活体生物的三维、动态观察成为可能。目前光片照明显微技术作为一种成像方法，在诸多领域特别是生物医学成像领域得到了科研人员的广泛关注。

在多数光片照明显微系统中，一方面，光学元件是固定的，需要将样品沿竖直方向(z方向)进行移动进而获取完整的3D图像，同时为了在更高倍率下对大样品进行成像，需要将样品沿探测平面(xy)进行移动进而拼接成像。与此同时，通过旋转样品，从多个角度对样品拍摄，再将多视角图像通过特定算法融合在一起，能够进一步提高图像分辨率，并修正光片技术特有的缺陷。因此，不仅需要样品能够在xyz三个方向进行运动，还要保证能够在探测平面对样品进行面内旋转。

另一方面，样品的固定也是光片显微镜的一大难题。若为大尺度透明化样品成像时，样品必须固定在充满与样品折射率匹配的腔室中，并且样品要方便进行旋转，才能得到最佳的成像效果。从单个细胞到整个器官，样品固定方法各式各样，取决于研究人员的创造力和具体样品的需求。目前，公知的对样品固定方式依据样品大小主要有两类，以斑马鱼为代表的小尺度活体样本主要方式是将样品用琼脂糖包埋在FEP管内或固定在玻片上；以小鼠脑为代表的大尺度透明化样本主要方式是通过紧固螺丝将样本固定在固定壁。

总之，现有样品固定装置存在的主要问题：样品不兼容以及大尺度样品的旋转需要手动操作再固定。由于通常光学显微镜成像系统成像腔室有限，因此需要将样品固定装置取出才可手动进行旋转操作，此种方法不仅操作繁琐效率低下，并且不能实现任意角度定量地旋转样品；且由于无法进行原位成像，以及无法排除取出样品过程中外界对样本损伤，最终导致成像质量下降。在手动固定和旋转样品时，很容易沾上样品附带的带有腐蚀性的折射率匹配液，危害操作人员的身体健康。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供了一种可旋转光学显微镜样品夹持装置，旨在解决现有的光学显微镜成像腔室中在不移动探测物镜以及取出样品夹持装置的情况下，无法直接对成像样品在探测平面上进行面内旋转，导致当需要对样品进行多角度成像时效率较低且无法原位成像的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种可旋转光学显微镜样品夹持装置，包括：转动部和样品固定部；

转动部的一端与样品固定部的一端连接，且转动部的轴向方向与样品固定部的轴向方向垂直，通过对转动部轴向方向上的转动，实现对样品固定部的轴向方向转动，避免通过重复取样品后对样品固定部的调节。

优选地，可旋转光学显微镜样品夹持装置还包括支撑臂架，与转动部的另一端连接，用于连接转动部与位移台，支撑转动部；

优选地，转动部包括：第一主体、旋转轴、第一齿轮和第二齿轮；旋转轴贯穿第一主体，旋转轴的轴向方向与第一齿轮的轴向方向重合；第一齿轮位于第一主体的底部正下方；第二齿轮位于第一主体的底部侧壁，其轴向方向与第一齿轮的轴向方向垂直，与样品固定部的轴向方向重合，且与第一齿轮啮合；

旋转轴用于带动第一齿轮的旋转，第一齿轮用于带动第二齿轮的转动，第二齿轮用于调节样品固定部轴向方向的转动；

优选地，转动部还包括：旋钮和基准线；旋钮表面标有刻度线，位于旋转轴的顶部，基准线位于旋转轴正对第一主体顶端的位置；根据基准线对应旋转表面的刻度线获取样品固定部旋转的角度；旋钮用于转动旋转轴；

优选地，样品固定部包括：顺次连接的第二主体、推拉部件和样品框；样品框为中空结构；推拉部件通过第三螺孔与样品框连接，根据样品大小调节在样品框中的伸缩位置，其与第二主体配合用于固定样品；

优选地，支撑臂架、转动部和样品固定部之间为可拆卸连接；

优选地，支撑臂架包括：圆盘底座、支撑臂、第一磁铁和竖杆；

圆盘底座位于支撑臂的一端；第一磁铁和竖杆位于支撑臂的另一端；

圆盘底座用于通过螺钉与位移台连接；第一磁铁和竖杆用于与转动部连接。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：

(1)本发明设置转动部，通过调节转动部轴向方向上的转动，带动样品固定部的轴向方向转动，从而获取样品旋转不同角度的信息，与现有技术由于光学显微镜成像系统成像腔室有限，旋转样品的角度需将样品取出手动操作相比，本发明大大提高了当需要对样品进行多角度成像时的效率；同时相比于传统的不断对样品的手动取出进行旋转，造成样品本身的损害和位置的更改，本发明减小了其对原位成像带来的影响。

(2)本发明公开的样品固定部设置有推拉部件和样品框，根据样品的大小，调节推拉部件在样品框中的伸缩位置，与第二主体侧壁形成固定装置，样品在扫描过程中将不会出现振动，且成像平面内同轴旋转原位成像，可以提高成像质量。

(3)本发明中由于固定样本的推拉部件可以调节在样品框中的伸缩位置，从而适用于不同尺寸的样本，由于结构简单小巧，可轻易适配于类似成像腔室的多种光学显微成像系统。

(4)本发明中转动部设置旋钮和基准线，通过旋钮可更为便捷地转动旋转轴，同时旋钮上设置刻度线，根据基准线与刻度线上的相对位置，可以更加便捷地获取样品固定部在轴向方向上旋转的角度，更易精确控制。

(5)本发明设置支撑臂架用于支撑转动轴，同时连接转动部与位移台，有利于转动部的稳定性。

(6)本发明公开的转动部包括第一主体、旋转轴、第一齿轮和第二齿轮，可通过转动旋转轴带动第一齿轮的转动，同时第一齿轮与第二齿轮啮合，也带动第二齿轮的转动，进而实现对样品的旋转，整个转动部相对结构简单，体积较小。

(7)本发明中支撑臂架、转动部和样品固定部之间的连接可拆卸连接，因此，其中任意部件的损害，可单独更换，延长整个可旋转光学显微镜样品夹持装置的使用寿命。

附图说明

图1是实施例1提供的可旋转光学显微镜样品夹持装置的整体示意图；

图2是实施例1提供的支撑臂架的结构示意图；

图3是实施例1提供的转动部的结构示意图；

图4是实施例1提供的样品固定部的结构示意图；

本发明中相同编号对应同一实物，适用于所有的说明书附图，具体如下：

1-支撑臂架；2-转动部；3-样品固定部；11-薄圆盘底座；12-柱状支撑臂；13-第一螺孔；14-第一磁铁；15-竖杆；21-第二磁铁；22-第一通孔；23-基准线；24-竖杆通孔；25-旋转轴；26-旋钮；27-刻度线；28-第一齿轮；29-第二通孔；31-第二齿轮；32-第二螺孔；33-第三螺孔；34-矩形框。

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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开的一种可旋转光学显微镜样品夹持装置，包括转动部2和样品固定部3；

转动部2的一端与样品固定部3的一端连接，且转动部2的轴向方向与样品固定部3的轴向方向垂直；

通过对转动部2轴向方向上的转动，实现对样品固定部的轴向方向转动；

优选地，一种可旋转光学显微镜样品夹持装置，还包括支撑臂架1，与转动部2的另一端连接，用于连接转动部2与位移台，支撑转动部2；

优选地，转动部2包括第一主体、旋转轴25、第一齿轮28和第二齿轮31；

旋转轴25贯穿第一主体，其轴向方向与第一齿轮28的轴向方向重合；第一齿轮28位于第一主体的底部正下方；第二齿轮31位于第一主体的底部侧壁，其轴向方向与第一齿轮28的轴向方向垂直，与样品固定部3的轴向方向重合，且与第一齿轮28啮合；

旋转轴25用于带动第一齿轮28的旋转，第一齿轮28用于带动第二齿轮31的转动，第二齿轮31用于调节样品固定部3轴向方向的转动；

优选地，转动部2还包括：旋钮26和基准线23；

旋钮26表面标有刻度线，位于旋转轴25的顶部，基准线23位于旋转轴25正对第一主体顶端的位置；根据基准线23对应旋转表面的刻度线，获取样品固定部3旋转的角度；旋钮用于转动旋转轴25；

样品固定部包括：顺次连接的第二主体、推拉部件和样品框；

样品框为中空结构；推拉部件通过第三螺孔33与样品框连接，根据样品大小调节在样品框中的伸缩位置，其与第二主体配合用于固定样品；

优选地，支撑臂架1、转动部2和样品固定部3之间为可拆卸连接；

优选地，支撑臂架1包括：圆盘底座11、支撑臂12、第一磁铁14和竖杆15；

圆盘底座11位于支撑臂12的一端；第一磁铁14和竖杆15位于支撑臂12的另一端；

圆盘底座11用于通过螺钉与位移台连接；第一磁铁14和竖杆15用于与转动部2连接。

实施例

如图1所示为实施例提供的一种可旋转光学显微镜样品夹持装置的整体示意图，本实施例与面包板、驱动杆和二维位移台配合使用，将通过支撑臂架的薄圆盘底座11上的四个第一螺孔13利用四个螺钉与位移台固定，位移台固定在面包板上，样品固定部3深入到正置物镜下方的样品室内。样品室前后两侧输入等光强对齐的光片，同步透射在样品上激发样品荧光，物镜在光片垂直方向收集光片激发产生的荧光并汇聚在后方相机等探测装置上进行曝光成像。

面包板用于整个可旋转光学显微镜样品夹持装置的固定；驱动杆通过输入电信号带动整个装置的竖直平移，当光片固定，样品的竖直移动实现光片对样品三维扫描；转动转动部2顶端旋钮26，依次经过旋转轴25、第一齿轮28和第二齿轮31带动样品固定部3旋转，实现样品的旋转，依据旋钮26表面的刻度线27实现特定角度的转动，也可实现连续转动。

具体地，如图1，本实施例提供了一种可旋转光学显微镜样品夹持装置，包括支撑臂架1、转动部2和样品固定部3；支撑臂架1的薄圆盘底座11上的四个第一螺孔13利用四个螺钉与位移台固定，其另一端与转动部2的一端连接；转动部2的另一端与样品固定部3的一端连接；支撑臂架1与转动部2垂直放置，转动部2与样品固定部3垂直放置；

支撑臂架1用于支撑转动部2；转动部2用于带动样品固定部的轴向转动；样品固定部3用于固定样品；

支撑臂架1包括薄圆盘底座11和垂直与底座的柱状支撑臂12，薄圆盘底座11有四个第一螺孔13用于安装螺钉固定整个装置；支撑臂12一端连接薄圆盘底座，另一端切出一台阶面，设置有第一磁铁14和两个竖杆15，用于紧固转动部2；

转动部2上第一主体为棱柱体，棱柱体顶端左侧设置突出台阶面，台阶面上设置第二磁铁21和两个第一通孔22，与支撑臂右侧的台阶面配合，用于固定支撑臂架1，转动部2主体设有竖杆通孔24，旋转轴25穿过竖直通孔24，旋转轴25通过顶丝，顶端与标有刻度线的旋钮26紧固，底端与第一齿轮28紧固，转动部2第一主体的上表面可由旋钮转动基准线23，其底端侧向设置有第二通孔29，利用第二螺孔32，用于固定第二齿轮31，转动部2的第一主体底端也连接第一齿轮28，与第二齿轮31啮合；旋转轴25用于带动第一齿轮28的旋转，第一齿轮28用于带动第二齿轮31的转动，第二齿轮31用于调节样品固定部3轴向方向的转动；

样品固定部3主体为柱状，转动部2和样品固定部3的安装通过顶丝紧固螺钉，在样品固定部3的最外侧设置有第三螺孔33的矩形框34为样品空间，通过螺母旋拧深度和样品固定部3的第二主体侧壁配合固定不同尺寸的样品。

综上所述，(1)本发明设置转动部，通过调节转动部轴向方向上的转动，带动样品固定部的轴向方向转动，从而获取样品旋转不同角度的信息，与现有技术由于光学显微镜成像系统成像腔室有限，旋转样品的角度需将样品取出手动操作相比，本发明大大提高了当需要对样品进行多角度成像时的效率；同时相比于传统的不断对样品的手动取出进行旋转，造成样品本身的损害和位置的更改，本发明减小了其对原位成像带来的影响。

(2)本发明公开的样品固定部设置有推拉部件和样品框，根据样品的大小，调节推拉部件在样品框中的伸缩位置，与第二主体侧壁形成固定装置，样品在扫描过程中将不会出现振动，且成像平面内同轴旋转原位成像，可以提高成像质量。

(3)本发明中由于固定样本的推拉部件可以调节在样品框中的伸缩位置，从而适用于不同尺寸的样本，由于结构简单小巧，可轻易适配于类似成像腔室的多种光学显微成像系统。

(4)本发明中转动部设置旋钮和基准线，通过旋钮可更为便捷地转动旋转轴，同时旋钮上设置刻度线，根据基准线与刻度线上的相对位置，可以更加便捷地获取样品固定部在轴向方向上旋转的角度，更易精确控制。

(5)本发明设置支撑臂架用于支撑转动轴，同时连接转动部与位移台，有利于转动部的稳定性。

(6)本发明公开的转动部包括第一主体、旋转轴、第一齿轮和第二齿轮，可通过转动旋转轴带动第一齿轮的转动，同时第一齿轮与第二齿轮啮合，也带动第二齿轮的转动，进而实现对样品的旋转，整个转动部相对结构简单，体积较小。

(7)本发明中支撑臂架、转动部和样品固定部之间的连接可拆卸连接，因此，其中任意部件的损害，可单独更换，延长整个可旋转光学显微镜样品夹持装置的使用寿命。

本领域的技术人员容易理解，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 (4)

1.一种可旋转光学显微镜样品夹持装置，其特征在于，包括：转动部(2)和样品固定部(3)；

所述转动部(2)的一端与所述样品固定部(3)的一端连接，且所述转动部(2)的轴向方向与所述样品固定部(3)的轴向方向垂直；

通过对所述转动部(2)轴向方向上的转动，实现对样品固定部(3)的轴向方向转动，所述样品固定部(3)位于正置物镜下方的样品室内，样品室前后两侧输入等光强对齐的光片，同步透射在样品上激发样品荧光，实现对同一样品多角度的原位成像；

所述转动部(2)包括第一主体、旋转轴(25)、第一齿轮(28)和第二齿轮(31)；

所述旋转轴(25)贯穿所述第一主体，其轴向方向与所述第一齿轮(28)的轴向方向重合；所述第一齿轮(28)位于所述第一主体的底部正下方；所述第二齿轮(31)位于所述第一主体的底部侧壁，其轴向方向与所述第一齿轮(28)的轴向方向垂直，与所述样品固定部(3)的轴向方向重合，且与所述第一齿轮(28)啮合；

所述旋转轴(25)用于带动所述第一齿轮(28)的旋转，所述第一齿轮(28)用于带动所述第二齿轮(31)的转动，所述第二齿轮(31)用于调节所述样品固定部(3)轴向方向的转动；

所述转动部(2)还包括：旋钮(26)和基准线(23)；

所述旋钮(26)表面标有刻度线，位于所述旋转轴(25)的顶部，所述基准线(23)位于所述旋转轴(25)正对所述第一主体顶端的位置；根据所述基准线(23)对应所述旋钮表面的刻度线，获取所述样品固定部(3)旋转的角度；所述旋钮用于转动所述旋转轴(25)；

所述样品固定部(3)包括顺次连接的第二主体、推拉部件和样品框；所述样品框为中空结构；所述推拉部件通过第三螺孔(33)与所述样品框连接；

所述转动部(2)与样品固定部(3)通过顶丝紧固螺钉安装在一起；根据样品大小控制螺母旋拧深度和所述第二主体侧壁之间的配合，来调节所述推拉部件在样品框中的伸缩位置，使得所述推拉部件与所述第二主体配合以固定不同尺寸的样品。

2.根据权利要求1所述的可旋转光学显微镜样品夹持装置，其特征在于，还包括支撑臂架(1)，与所述转动部(2)的另一端连接，用于连接所述转动部(2)与位移台，支撑所述转动部(2)。

3.根据权利要求2所述的可旋转光学显微镜样品夹持装置，其特征在于，所述支撑臂架(1)、转动部(2)和样品固定部(3)之间为可拆卸连接。

4.根据权利要求2或3所述的可旋转光学显微镜样品夹持装置，其特征在于，所述支撑臂架(1)包括：圆盘底座(11)、支撑臂(12)、第一磁铁(14)和竖杆(15)；

所述圆盘底座(11)位于支撑臂(12)的一端；第一磁铁(14)和竖杆(15)位于支撑臂(12)的另一端；

圆盘底座(11)用于通过螺钉与位移台连接；第一磁铁(14)和竖杆(15)用于与转动部(2)连接。

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