CN111551756A - 一种全自动制片染色扫描系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全自动制片染色扫描系统，包括样本瓶输送装置、取样装置、制片装置、机械手装置、染色装置及扫描装置，样本瓶输送装置包括若干个样本瓶架；取样装置，包括取样针、样本仓，取样针可以由取样瓶底部插入；制片装置，包括模杯供给装置、涂片机构，模杯供给装置包括模杯推送机构、模杯下料机构、模杯转移机构；涂片机构，用于插取所述转移座中的模杯，并将模杯送至玻片放置台、对玻片涂片；染色装置，包括染色仓体，可供玻片插入；扫描装置，包括显微镜和玻片自动对位装置，将该染色后的玻片送至显微镜的扫描处进行检测。该全自动制片染色扫描系统自动化程度高，大大提高了检测效率，也提高准确性、安全性。

Description

一种全自动制片染色扫描系统

技术领域

本发明涉及玻片制片、染色、形态结构扫描技术领域，具体涉及一种全自动制片染色扫描系统。

背景技术

自动化、智能化是未来医学实验室的发展方向。但现在的多数医院、实验室，在处理患者样本检测方面，还存在效率低、风险高的问题。制片、染色、扫描等各环节，都是分别采用不同的仪器进行的，人工操作的步骤多，导致效率低，不同人来操作就会产生较大的人为差异结果，对结果准确度也有一定影响。对于像结核类患者的样本检测，因结核病具有传染性，人为操作还可能导致其他相关人员被感染的风险。

也有一些自动化的设备，但也多是集中在对各环节的优化设计上，并没有很有效的全流程自动化的设备。如，如公开号CN110286023A的发明专利公开的一种自动恒温高清染色装置，代替人工染色及效率低的染色仪器，一次完成对多个玻片的自动染色，提高了效率。又如公开号CN207133501U的发明专利公开的一种玻片仓模块及具有模块的显微镜扫描系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种全自动制片染色扫描系统，以提高自动化程度，降低人工参与度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种全自动制片染色扫描系统，包括样本瓶输送装置、取样装置、制片装置、机械手装置、染色装置及扫描装置，样本瓶输送装置包括若干个样本瓶架，样本瓶架上设有供样本瓶放置的样本瓶定位插孔，样本瓶架可运动至取样装置处；

取样装置，包括取样针、样本仓及连接在取样针与样本仓之间的抽样管路，取样针可以由取样瓶底部插入；

取样装置中的一侧设有扫描模块，用于扫描对样本瓶上的条形码；

制片装置，包括模杯供给装置、涂片机构，模杯供给装置包括模杯放置框架、模杯推送机构、模杯下料机构、模杯转移机构；

模杯放置框架，包括可直线移动的用于放置成摞的模杯的框架，框架将模杯送至模杯推送机构处；

模杯推送机构，包括模杯推板，模杯推板直线运动以将成摞的模杯推入模杯下料机构；

模杯下料机构，包括模杯定位框、拨料机构，模杯定位框位于拨料机构的上方，用于对推入的模杯定位，拨料机构包括可间歇性旋转的拨块或间歇性伸缩的拨杆，拨块或拨杆对最下方一个模杯支撑，拨块旋转或拨杆伸缩的的过程中可使得一次掉落一个模杯；

模杯转移机构，包括转移座，转移座上设有供模杯放入的卡孔，转移座将模杯转移离开拨料机构；

涂片机构，包括可水平移动的涂片框架，涂片框架上部设有可升降的模杯杆，用于插取所述转移座中的模杯，并将模杯送至玻片放置台、对玻片放置台上的玻片涂片；

机械手装置，包括X轴机构、Y轴机构、Z轴机构及旋转机构，旋转机构上设有夹爪，用于夹取玻片并完成玻片的转移，夹爪可沿X、Y、Z轴方向直线移动及沿旋转机构的旋转轴旋转一定角度；

染色装置，包括若干个染色仓体，可供玻片插入以进行染色；

扫描装置，包括显微镜和玻片自动对位装置，染色后的玻片被所述机械手装置或相配套的机械手送至所述玻片自动对位装置，玻片自动对位装置上设有玻片定位槽，玻片自动对位装置将该染色后的玻片送至显微镜的扫描处进行自动检测。

进一步地，全自动制片染色扫描系统还包括玻片推送装置，玻片推送装置包括推送框架、推片机构，推送框架的一侧设有玻片升降丝杠螺母机构，玻片升降丝杠螺母机构包括玻片升降座，用于间歇性将成摞的玻片向上顶，将最上层的玻片顶至推片机构的推片块处；推片机构包括可水平移动的推片块，推片块的一端形成用于推动玻片端部的推动部，将玻片的另一端推出推送框架，以供机械手装置夹取并转移至玻片放置台。

进一步地，所述玻片推送框架的侧壁设有卡口，供玻片放置框沿水平方向装入，玻片放置框用于放置所述的成摞的玻片。

进一步地，所述玻片推送框架内于所述玻片放置框的上方设有倾斜的限位壁，形成上小下大的过渡空间，供玻片上移。

进一步地，所述框架内设有两列以上的模杯，每列的模杯上下套在一起，模杯上部具有杯沿，框架内于底部设有支撑条，对最下层的一个模杯的杯沿支撑。

进一步地，所述涂片框架上设有退模装置，退模装置包括设置在导向杆上的退模板，退模板上部设有支撑模杯杆的模杯杆支撑座，模杯杆支撑座位于退模板的上方，且模杯杆支撑座导向装配在所述的导向杆上，退模板与模杯杆支撑座之间设有弹簧。

进一步地，所述拨料机构包括主动拨轴、从动拨轴，主动拨轴、从动拨轴的轴线平行，主动拨轴、从动拨轴上分别设有一个主动拨轮、从动拨轮，主动拨轮、从动拨轮相互啮合传动，所述拨块有相对设置的两个，分别安装在主动拨轴、从动拨轴上。

进一步地，所述主动拨轮、从动拨轮均为扇形齿轮。

进一步地，玻片自动对位装置包括上下对位机构和左右对位机构，上下对位机构包括固定支架、上下丝杠螺母机构，上下丝杠螺母机构上的上下移动座形成其螺母，左右对位机构设置在所述上下移动座上，左右对位机构包括左右丝杠螺母机构、用于放置染色后的玻片的载玻台，所述玻片定位槽设置在载玻台上，所述玻片定位槽的底部设有透光用的通孔，玻片定位槽的前侧设有让位口，让位口位于玻片端部的下方，使得夹爪可以从该让位口通过。。

进一步地，所述全自动制片染色扫描系统包括壳体，样本瓶输送装置、取样装置、制片装置、机械手装置、染色装置及扫描装置均位于壳体内，壳体内于顶部设有若干个紫外灯，全自动制片染色扫描系统还设有空气过滤装置，空气过滤装置位于壳体内的上部位置。

本发明的有益效果：

本发明全自动制片染色扫描系统，集成有样本瓶输送、取样、制片、染色、扫描检测等机构，操作人员只需把盛有待检测样本液的样本瓶放入样本瓶输送装置，则各环节会自动进行，等着出诊断结果。自动化程度高，大大提高了检测效率，不需要过多人工干预，也能提高安全性，对于一些传染性疾病的检测，则能降低操作人员被感染的风险。自动化操作，也能避免不同人工操作导致的结果差异性，检测结果更可靠。

本发明的全自动制片染色扫描系统，具有自动取样、自动涂片、自动染色、自动阅片等功能，适用于痰液、支气管冲洗液、胸水、腹水、尿液、针吸穿刺液、脑脊液等结核样本，满足各级结核实验室对结核涂片诊断需要，也可供常规实验室及研究所专业使用。

附图说明

图1是本发明全自动制片染色扫描系统的外观示意图；

图2是图1全自动制片染色扫描系统去除部分外侧壳体后的示意图；

图3是图2的部分结构示意图；

图4是图3中样本瓶输送装置的结构示意图；

图5是图4中样本瓶架的结构示意图；

图6是图4中除去部分样本瓶架后的示意图；

图7是图6中样本座的结构示意图；

图8是图3的另一角度示意图；

图9是图8中的部分结构示意图；

图10是图9中除去部分壳板后的示意图；

图11是图10的另一角度的示意图(除去部分机构后的示意图)；

图12是图11中拨料机构的结构示意图；

图13是图3基础上去除部分机构后的示意图；

图14是本发明全自动制片染色扫描系统去除外侧壳体及部分机构后的示意图；；

图15是图14中玻片推送装置的结构示意图；

图16是玻片推送装置的另一角度示意图；

图17是图16的剖去部分外侧板后的示意图；

图18是图17中玻片放置框的结构示意图；

图19是玻片推送装置与机械手装置配合的结构示意图；

图20是图19中机械手装置的结构示意图(夹有玻片)；

图21是染色装置的结构示意图(插有玻片)；

图22是图21的剖开结构示意图；

图23是图22的除去玻片后的示意图；

图24是扫描装置的结构示意图；

图25是玻片自动对位装置的结构示意图；

图26是图25中载玻台的结构示意图；

图27是图14中玻片存储装置的部分结构示意图；

图28是全自动制片染色扫描系统去除部分壳体后的示意图。

图中各标记对应的名称：

1、壳体，13、遮挡板，11、门一，12、门二，

2、样本瓶输送装置，

20、样本瓶输入机构，200、输入底座，201、样本瓶架，2011、导向卡槽，2012、突出部，2013、样本瓶定位插孔，2014、定位槽口，202、样本瓶，203、导轨，204、输入驱动轴，

21、样本瓶输出机构，210、输出底座，22、样本架转移机构，220、第三伺服电机，221、抓板，222、第三丝杠；

30、取样座，301、取样槽，31、第二丝杠，32、第二伺服电机，33、样本仓、34、扫描模块；

4、制片装置，

40、模杯推送机构，401、推送丝杠，

41、拨料机构，411、第五伺服电机，412、拨块，413、主动拨轴，414、从动拨轴，415、从动拨轮，

42、模杯转移机构，421、第六伺服电机，422、第六丝杠，423、转移座，4231、卡孔，

43、框架，431、支撑条，432、滑动块，

44、第四丝杠，45、模杯定位框，46、第四伺服电机，

47、涂片机构，470、模杯升降丝杠，471、涂片框架，472、模杯杆，473、退模板，474、，475、废料箱，476、第七丝杠，477、模杯杆支撑座，478、弹簧，479、导向杆，

48、玻片放置台，

5、玻片推送装置，

51、推送框架，511、玻片出口，512、卡口，513、倾斜面，

521、第八丝杠，522、玻片升降座，523、第八伺服电机，

531、第九伺服电机，532、第九丝杠，533、推片块，5331、推动部，

54、玻片放置框，541、定位凸起，

6、机械手装置，

61、X轴机构，611、X轴丝杠，

62、Z轴机构，621、Z轴移动架,622、Z轴丝杠,

63、Y轴机构，631、Y轴移动架，632、Y轴丝杠，

64、旋转机构，641、夹爪，642、旋转臂，

7、染色装置，

71、染色仓体，72、进排液孔，73、防溢口，74、染色液瓶，75、称重模块，

8、扫描装置，81、扫描显微镜，82、玻片自动对位装置，

821、上下对位机构，8211、固定支架，8212、第十伺服电机，8213、第十丝杠，8214、上下移动座，

822、左右丝杠螺母机构，8221、第十一伺服电机，8222、支撑座，8223、第十一丝杠，8224、滑动座，

83、载玻台，831、玻片定位槽，8311、通孔，8312、定位台阶面，8313、让位口，832、玻片缓存槽；

84、摄像头模块，

9、，玻片存储装置，91、玻片盒，92、玻片盒插装口，

10、空气过滤装置，101、过滤结构，102、抽风机，103、排风管口，

A、模杯，B、玻片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明的实施例：

如图1-图28所示，全自动制片染色扫描系统，包括样本瓶输送装置2、制片装置4、染色装置7、玻片存储装置9、扫描装置8及空气过滤装置这几大部分，以下分别详细描述。各部分设置在壳体1内，形成一个取样、制片、染色、扫描一体机。

图2至7所示，样本瓶输送装置2包括样本瓶输入机构20和样本瓶输出机构21。样本瓶输入机构20，包括输入底座200，输入底座200上设有输入驱动轴204，输入驱动轴204通过带轮、同步带与第一伺服电机传动，输入驱动轴的两端转动装配在输入底座200上，且输入驱动轴的两端分别设有一个输入拨轮(图中未示出)，输入拨轮位于输入底座内，输入拨轮一周设有若干个拨杆或拨片。

图6所示，输入底座200的上部，两侧设有导轨203。输入底座上设有一列的若干个前后布置的样本瓶架201，样本瓶架201上设有样本瓶定位插孔2013，供样本瓶202插入。样本瓶的上部具有台阶，刚好与样本瓶定位插孔2013支撑配合。一个样本瓶架上可以装4个样本瓶，样本瓶是收集样本液后人工放入的，壳体前侧底部上设有对应的推拉式遮挡板13，需要人工取放样本瓶时打开。样本瓶用于盛放待检测的样本液。样本瓶底部由橡胶等其他软件材质制成，可供取样针插入。

在输入拨轮旋转时，拨杆可以拨动并将样本瓶架201沿输入底座的导轨203前进。图5所示，样本瓶架201的左右两侧分别设有一个导向卡槽2011，与导轨203滑动配合。按照设定时间间隔，在最里面的一个样本瓶架上的样本瓶的样本溶液被抽取玩后，推动下一个最外侧的样本瓶架移动，各样本架依次被推动，并将最里面的样本架处于待抽取位。

输入底座200的下方设有取样装置，取样装置包括取样座30，取样座内设有两个取样槽301，取样槽分别对应两个样本瓶202。取样槽各设有一个取样针(从底部穿出，未示出)。

图7所示，取样座30由丝杠螺母机构驱动，可以升降，该丝杠螺母机构记为取样座丝杠螺母机构，包括丝杠，记为第二丝杠31，驱动该第二丝杠的第二伺服电机32。在需要取样时，取样座30上升，取样针插入样本瓶202底部。取样针连接的有液管和泵(未示出)，将样本抽取并输送至样本仓内，供制片使用。

取样座30，一次可以同时对两个样本瓶进行取样。取两个后，样本架转移机构22的作用下，样本瓶架可以左移，使得一排的另两个样本瓶处于待取样位。等样本架上四个样本瓶都被取样后，样本瓶架继续左移，并在样本瓶输出机构21的作用下往外退出。

样本架转移机构22包括水平设置的丝杠螺母机构，记为转移丝杠螺母机构，包括驱动该丝杠(第三丝杠)的第三伺服电机220。与该转移丝杠螺母机构的螺母固定连接的有一个抓板221，抓板221的两侧臂板设有抓槽，抓槽刚好与样本架的两端的突出部2012配合，抓槽为U形槽，两个抓槽开口相对。最里面的这个样本架，在取样时，实际上已经脱离了输入底座200的导轨203，并与抓板221配合。因此，当取样完后，在转移丝杠螺母机构的作用下，该最里侧的样本架可以沿第三丝杠222方向移动，并运动到一侧的样本瓶输出机构21处，也即由左侧运动到右侧。

图6所示，最内侧的样本瓶架201的后方设有扫描模块34，具体地，扫描模块34位于最右侧的一个样本瓶的后方，扫描模块34对经过此处的样本瓶上贴设的条形码进行识别扫描，并将扫描结果上传至微机中保存、处理，以与最终各样本的检测结果一一对应起来。扫描模块的扫描原理属于现有技术。

进一步地，图5所示，样本瓶架201上的样本瓶定位插孔2013，设有定位槽口2014，以与样本瓶上的定位凸条配合，限定了样本瓶放入时的角度，保证样本瓶上的条形码位置都是朝向内侧，以便能够被扫描模块34扫描。

样本瓶输出机构21，包括输出底座210，输出底座210的结构类似输入底座。输出底座210的内侧设有输出驱动轴，输出驱动轴的两端分别设有一个输出拨轮(图中未示出)，输出拨轮位于输出底座内，输出拨轮一周设有若干个拨杆。输出拨轮的结构同输入拨轮，只是位置不同，输出拨轮的拨杆可以将样本架向外拨动，也即向前拨动，进入到输出底座的导轨上，类似于样本架的进入，也是间歇性往外依次被推出。输出底座上于两侧设有供样本瓶架滑动配合的导轨，导轨结构同输入底座上的，不再赘述。

图8所示，制片装置4包括模杯供给装置，模杯供给装置包括模杯放置框架、模杯推送机构40、模杯下料机构41、模杯转移机构42。

图10所示，模杯放置框架包括矩形的框架43，框架内放置两串模杯A，也即成两列的分布。模杯的造型上大下小，刚好可以上下套在一起，一串10个。最底层的那个模杯，模杯的上部的杯沿被框架内的支撑条431支撑。模杯是由相应操作人员放入，用于沾取样本仓内的样本液，并进一步再涂覆在玻片上，进行制片。模杯属于一次性耗材，使用完后，再放入新的。放置模杯时，打开门二12。

根据需要，其他实施例中，也可布置三串模杯，一串也可设置成8个；或者12个等数量。

图10、11所示，框架43底部设有滑动块432，滑动块432由丝杠螺母机构驱动，丝杠螺母机构记为模杯供给丝杠螺母机构，丝杠水平设置并记为第四丝杠44，由第四伺服电机46驱动。滑动块432沿该第四丝杠直线运动，可带动框架43移动至模杯推送机构40位置处。

模杯推送机构40包括丝杠螺母机构，该丝杠螺母机构中的螺母设有模杯推板(未标出)，模杯推板沿该丝杠螺母机构中的丝杠轴向移动，丝杠记为推送丝杠401。模杯推板的运动方向，垂直于框架43的运动方向，模杯推板可以将其中一串模杯整体推入模杯下料机构处，而脱离模杯放置框架。根据需要，此时模杯推板可以暂时不完全退出，可以起到稳定进入模杯定位框内的模杯的作用。该一串模杯用完后，框架继续前进，利用模杯推板将另一串模杯推送。

图10至12所示，模杯下料机构包括模杯定位框45及拨料机构41，模杯定位框45位于模杯推送机构的对侧，模杯推板运动将一串模杯推入该模杯定位框45，模杯定位框为U形开口，正好对准模杯推送机构，且能够对该一串的模杯三向限位，当然配合上述所述的模杯推板的作用，保证该摞的模杯的稳定性。

图12所示，拨料机构41包括第五伺服电机411，第五伺服电机同轴驱动主动拨轴413，主动拨轴413上设有主动拨轮，另一侧设有与主动拨轴平行的从动拨轴414，从动拨轴上设有从动拨轮415。主动拨轮、从动拨轮415均为扇形齿轮，互相啮合。主动拨轴与从动拨轴分别设有一个拨块412，图示状态下，两拨块刚好可以支撑最下层的一个模杯A的杯沿，防止其下落。当需要下料时，第五伺服电机411动作，两拨块随之旋转一定角度，解除限位，进而模杯A可以依靠重力下落。但是很快，第五伺服电机会反转，使拨块复位，继续对此时最下层的一个模杯的杯沿支撑限位，也即一次只允许下一个料，下料的模杯落至模杯转移机构处。其他实施例中，拨块也可直接采用一个矩形板，水平状态下，可以支撑模杯的杯沿，翻转设定角度后，便解除对杯沿的限位。

图9所示，模杯转移机构42包括转移座423，转移座423上设有两个卡孔4231，每个卡孔刚好可以竖向放置一个模杯。转移座由模杯转移丝杠螺母机构驱动而进行直线运动，模杯转移丝杠螺母机构的第六丝杠422由第六伺服电机421驱动。转移座423移动至拨料机构41的下方，接到一个从拨料机构拨下来的模杯后，再继续移动一定距离，用第二个卡孔去接第二个模杯。两个模杯一组，接到后，转移座423反向移动，离开拨料机构的下方位置，供下一环节使用。

图13所示，制片装置4还包括涂片机构47，涂片机构47包括涂片框架471，涂片框架由相应的丝杠螺母机构驱动，图8所示，丝杠螺母机构中的丝杠记为第七丝杠476，由第七伺服电机驱动。涂片框架471可沿左右方向也即第七丝杠轴向移动。涂片框架的上部设有支撑臂，支撑臂设有两个模杯杆472，用于插取转移座423中的两个模杯。模杯杆472可升降，下端插入模杯后升起，并在第七丝杠的驱动下，移动至样本仓33的位置处，样本仓设有两个，两者间距与两个模杯杆的间距一致，一一对应。每个样本仓有对应的样本瓶内的样本液，可供模杯沾取。模杯杆下降，使模杯下部沾取样本仓的样本液。作为进一步优化，模杯杆是中空的，上部连接有气管，可抽气形成负压，将样本液吸上去；同时模杯的底部设有多个滤孔，待检测的如细菌等可以粘附在模杯底部。

然后，模杯杆上升，并继续在第七丝杠的驱动下，移动至玻片放置台48的位置。

图13所示，模杯杆472的升降机构如下，模杯杆472设置在模杯杆支撑座477上，由另一设置在涂片框架上的丝杠螺母机构驱动，以实现模杯杆的上下方向的升降运动。该丝杠螺母机构的结构、原理不再赘述，如图8中显示出了该丝杠，记为模杯升降丝杠470。模杯杆支撑座477及退模板473均是沿导向杆479上下运动，模杯杆支撑座477与退模板473之间设有连接的弹簧478，形成退模装置。

玻片放置台48上设有两个玻片槽，刚好放置两个玻片B。玻片槽为两个矩形槽，宽度与玻片适配。模杯杆将两个模杯带至该玻片位置处后，一一对应好，模杯杆下降，将模杯下部沾取的样本，涂在玻片上，完成制片。

为防止不同样本液的交叉，在完成两个样本液的涂覆制片后，则需要通过设置的冲洗液，清洗样本仓33及上述提到的取样用的泵和液管。样本仓设有一个注液孔，注入定量冲洗液，在经过泵和液管，达到取样座30的取样槽，淹没取样针，过一定时间后，将冲洗液再吸走。洗处理后的冲洗液的可以在取样槽位置，也可以在样本仓位置设置排液孔，利用泵将其吸走，这部分比较容易实现。冲洗后，还需再利用蒸馏水清理冲洗液。蒸馏水的注入、排出，类似于冲洗液，不涉及复杂的机构设计，因此不再详述。为便于清洗，样本仓、取样座等内壁，可以设置成不粘层。

图13所示，涂片完成后，需要将一次性的模杯卸掉，在第七丝杠的驱动下，模杯杆移动至废料箱475的位置，模杯杆上升至顶部，发生机械碰撞，此时退模板473在弹簧478的作用下，退模板73往下运动，进而将模杯被往下推掉，掉入废料箱475。

在涂片机构完成一次涂片后，也即在模杯卸掉后，也需要对模杯杆进行冲洗清理，类似于上述的对样本仓及取样针的冲洗。模杯杆上部连接有相应的冲洗管路，利用泵将冲洗液打入模杯杆，对内侧进行冲洗；然后再注入蒸馏水冲洗。废液可以直接流入废料箱，定期清理。冲洗管路上设有控制通断的阀门，泵及冲洗管路的设计，不是本发明的重点，属于现有技术容易做到的。

玻片放置台48上的玻片的放入，是靠玻片推送装置及机械手装置的配合完成的。

图14至18所示，玻片推送装置5包括推送框架51，推送框架51的一侧设有玻片升降丝杠螺母机构，玻片升降丝杠螺母机构包括第八丝杠521、玻片升降座522，第八丝杠521由第八伺服电机523驱动。玻片升降座522沿第八丝杠可直线上升，以推动玻片放置框54中的一摞的玻片B上升，按照设定，间歇性上升设定距离，实现一次推送一个玻片的目的。

玻片放置框54是活动框，便于人工放入该推送框架51。玻片放置框的下部设有定位凸起541，与推送框架内卡口处设置的定位槽配合，起到定位作用。玻片放置框54被水平推入该推送框架的卡口512内后，玻片放置框54是被推送框架两侧的卡口定位支撑，不会被推着上下移动的，只推动其中的一摞玻片上移。

玻片放置框54下部开口，且于开口内侧设有挡边，以支撑一摞的玻片，挡边不宜较宽，开口又使得玻片升降座可以接触该最下层的玻片，以推动其上移。玻片放置框的侧壁也有槽口，供玻片升降座上下通过。

玻片放置框54上部为开放的通口，使得玻片能够向上脱离玻片放置框54。脱离玻片放置框后，玻片的周向限位由推送框架的限位壁来限制，限位壁具有倾斜面513，形成上小下大的腔体，起到过渡导向作用，腔体底部稍大于玻片的尺寸，避免刚出来的玻片与玻片推送框架内壁干涉，便于玻片脱离玻片放置架后的顺利上移。

最上层的玻片处于推片机构处，等待被送出。

图17所示，推片机构包括推片丝杠螺母机构，推片丝杠螺母机构的丝杠记为第九丝杠532，由第九伺服电机531驱动，第九伺服电机531固定在推送框架上部。第九丝杠532上的螺母也即推片块533，用于推送玻片。推片块533的下部一端设有向下延伸的凸起，形成推动玻片一端的推动部5331，凸起与推片块基体形成90度的台阶面，刚好与玻片端部配合。该凸起长度稍小于玻片厚度，刚好推动最上层一个玻片的露出的端部，其余玻片还是位于上述的过渡空间内，不会被该凸起碰到而一次推送两个，一次只推送一个玻片。

第九丝杠532与第八丝杠521，两者轴线在空间上垂直。推片块533沿第九丝杠532水平直线移动，玻片在推片块的推动下，玻片另一端从推送框架的玻片出口511处伸出，但不被完全推出，伸出部分即可，等待机械手装置6的抓取。

图19和20所示，机械手装置6包括X轴机构61、Y轴机构63、Z轴机构62及旋转机构64，旋转机构64上设有夹爪641，用于夹取推送框架上伸出的一个玻片，并将其先转移至玻片放置台48处，进行涂片。制片后，再利用该机械手装置将该玻片转移至染色装置7处，以进行染色操作，或者染色装置正在工作中的情况下，也可将玻片转移至玻片存储装置中暂存。

机械手装置，在本发明中主要是应用其所达到的功能，具体结构不是发明重点，已有在先专利(与本申请为同一申请人)公开了类似功能、原理，如申请公布号CN110587585A的发明专利公开的一种可对玻片进行自由抓取的机械手装置。以下，仅对机械手装置大概介绍：

X轴机构61包括X轴丝杠螺母机构，Z轴机构62包括Z轴丝杠螺母机构、Z轴移动架621，Y轴机构63包括Y轴丝杠螺母机构、Y轴移动架631。X轴丝杠螺母机构的X轴螺母驱动Z轴移动架左右方向直线移动，也即沿X轴丝杠611轴向移动。Z轴丝杠螺母机构的Z轴螺母驱动Y轴移动架631进行上下升降运动，也即沿Z轴丝杠622移动。Y轴丝杠螺母机构的Y轴螺母驱动旋转机构64沿前后方向也即在Y轴移动架的Y轴丝杠632上移动。

旋转机构64包括固定架、旋转臂642、驱动旋转臂的旋转电机，固定架固定在Y轴移动架631上，旋转电机固定在该固定架上。旋转臂的旋转轴的方向在空间上垂直于Y轴丝杠。旋转臂的端部设有夹爪641，夹爪的开合由夹爪电机驱动，或者如果是气动夹爪，则由气缸驱动，这部分技术是现有的成熟的技术。旋转电机可以采用步进电机，在本实施例中，旋转臂主要是90度范围内活动，如控制夹爪在水平位置和朝下的竖向位置之间切换。

机械手装置中的各丝杠，分别由相应的伺服电机或步进电机驱动。

以下简述机械手装置的动作特点。夹爪处于水平位置，在X、Y、Z轴丝杠螺母机构的配合下，夹爪抓取到推送框架51上伸出的一个玻片，然后先沿Y轴退回，再沿X轴移动，再沿Z轴下降，将玻片放置在玻片放置台48的玻片槽中，放置到位后，松开并返回，再次抓取玻片。

玻片涂片后，还是利用机械手装置将玻片转移走，在X、Y、Z轴丝杠螺母机构的配合下，移动至染色装置处，再通过旋转机构的调节，夹爪翻转90度，使玻片竖向，插入染色装置7中的一个染色仓体内。

图21至23所示，本实施例中，染色装置设有四排共24个染色仓体71，可以插装24个玻片B，同时染色。其中染色装置的结构、原理，如公开号CN110286023A的发明专利公开的一种自动恒温高清染色装置，该专利中染色结构体包含有两个染色结构单元共计12个染色仓体。因此，以下仅对本实施例中的染色装置做简要介绍。

染色装置的每个染色仓体71，具有上部开口的染色腔，染色腔下部设有进排液孔72，上部设有防溢口73，多余染色液可经过防溢口73排出。染色液的注入和排出，经过该进排液孔72。全自动制片染色扫描系统的壳体内设有多个染色液瓶74，提供染色需要的染色液，染色液种类根据需要选择。

染色液瓶74设置在称重模块75上，称重模块包括称重传感器，对染色液的重量实时检测，当达到设定值后，可以报警提示，提醒需要补充染色液。壳体的前侧下部于遮挡板13的右侧也设有类似该遮挡板13的推拉式的遮挡板，需要补充染色液时，可以打开。

染色腔，供玻片上下垂直插入，玻片的插入是依靠上述的机械手装置。染色完成后的玻片，也是利用该机械手装置，将玻片夹出，并转移至扫描装置处，进行扫描检测。

图24至26所示，扫描装置8包括扫描显微镜81和玻片自动对位装置82，玻片自动对位装置82设置在染色装置7的一侧，并靠近扫描显微镜的位置。玻片自动对位装置包括上下对位机构821和左右对位机构，上下对位机构821包括固定支架8211、上下丝杠螺母机构，上下丝杆螺母机构中的丝杠记为第十丝杠8213，第十丝杠8213竖向设置，第十丝杠由第十伺服电机8212驱动，第十丝杠上的螺母也即上下移动座8214，导向装配在固定支架8211上的滑轨上，可升降运动。

左右对位机构包括左右丝杠螺母机构822、用于放置染色后的玻片的载玻台83，左右丝杠螺母机构822设置在上述的上下移动座8214。左右丝杠螺母机构中的丝杠记为第十一丝杠8223，与之配套的驱动电机记为第十一伺服电机8221。第十一丝杠8223轴向沿左右方向设置，两端转动装配在对应的支撑座8222上，支撑座8222固定在所述的上下移动座8214。

左右丝杠螺母机构中的螺母也即滑动座8224，在第十一丝杠8223驱动下，滑动座8224沿左右方向移动。载玻台83固定在滑动座8224上。载玻台83上设有两个玻片定位槽831，玻片定位槽的四角设有定位台阶面8312，对玻片B四角定位。在机械手装置的夹爪的夹持下，可以在上下方向将玻片放入。相邻的玻片定位槽之间是连通的。

图26所示，玻片定位槽的底部设有通孔8311，以形成透光孔，对应玻片的样本位置，便于显微镜扫描。玻片定位槽的前侧设有让位口8313，让位口8313位于玻片B端部的下方使得夹爪可以从该让位口8313通过，玻片可以放置到位。

图26所示，载玻台83上还设有两个玻片缓存槽832，用于暂时存放染色后的玻片，等待扫描。玻片缓存槽为一端开口的矩形槽，玻片缓存槽的长度小于上述的玻片定位槽的长度，使得玻片端部可以从该开口端伸出，供夹爪夹取。

上下对位机构，可以调节玻片的高度位置。左右对位机构，可以调节玻片的左右位置。将玻片送入扫描显微镜的可以扫描的合适位置处，扫描、检测其中一个玻片后，载玻台继续水平移动，以扫描另一个玻片。在扫描过程中，需要调整玻片高度位置时，也可由上下对位机构进行调节。扫描显微镜，采用现有技术中的。扫描结束后，载玻台复位，再次装入新的玻片。扫描显微镜，与微机连接，可以直接将扫描结果处理并在显示屏上显示，还可以直接与打印机连接，将结果打印出来。扫描后的玻片，被机械手装置夹取后，放入玻片存储装置9中，后续集中处理，或者也可以专门设置一个扫描后的玻片的收集箱。

玻片存储装置，可参见申请公布号CN110589320A的发明专利(与本案申请人相同)，结构、原理相同，在此，仅对其简要介绍。

图27所示，玻片存储装置包括玻片仓支架，玻片仓支架上设有若干个玻片盒插装口92，每个玻片盒插装口92对应抽拉装配有一个玻片盒91。玻片盒包括盒体，盒体设有多个玻片插槽，玻片插槽具有供玻片插入的插槽腔体。本实施例中，一个盒体设有两列共计24个玻片插槽，24个玻片一组，刚好与染色装置对应。为便于使用，玻片盒至少设有两个。

本实施例中，玻片盒是可抽拉的，在一些特殊情况下，也可人为操作，比如一些急诊患者的玻片，可以人工将该批玻片放入玻片盒，推入玻片仓支架，通过调整系统的程序，可以优先对该批玻片进行处理。需要人工放置玻片盒时，可以先打开壳体前侧的门一11，门一可以是推拉门，也可以是铰接的翻转门，具体结构不是本发明重点。

采用本发明的自动制片装置完成的制片，每一个玻片上的样本位置基本是一致的，可以直接在后续扫描环节中扫描。但是，对于急诊的一批手工制片的玻片，若要保证扫描结果的准确性，需要对系统进一步优化设计，如下：

图24所示，玻片自动对位装置82的一侧还设有摄像头模块84，摄像头模块84安装在立架上。摄像头模块84位于玻片自动对位装置82的玻片定位槽的上方，可以对玻片上的样本拍照，识别分析出样本在玻片上的分布位置，毕竟是人工制片的，可能位置有点偏，那么就需要根据实际识别出的位置，反馈给控制系统，来控制玻片自动对位装置，调整玻片的前后左右位置，使样本处于可供扫描的合适范围内，提高扫描结果准确性。该摄像头模块84的原理属于现有技术，也可称为视觉相机。

空气过滤装置10，包括过滤结构101、抽风机102、排风管口103，过滤装置、抽风机及排风管口之间通过管路(未示出)相连接。过滤装置，用于对系统内部产生的有菌、有味气体进行过滤、杀菌，达到净化空气的作用，然后再经过排风管口排出。过滤装置可以采用HEPA滤材等。还可以采用等离子体消毒的方式，灭菌效果较佳。壳体内于样本区域的上方还布置有多个紫外灯，进行灭菌处理。

本发明的全自动制片染色扫描系统有以下特点：

(1)、智能化，提供涂片、染色、阅片一站式操作；无须人工值守，降低人工强度，自动化程度高，提高效率；

(2)、制片、染色、扫描几个模块，可独立运行；

当有急诊玻片时，玻片事先由人工制片、染色完成，可以通过玻片盒的方式放入玻片存储装置，然后改变系统程序，机械手装置优先将该急诊的玻片先后转移至扫描装置处进行扫描，确保急诊优先。也可以针对仅是制片、未染色的玻片，可以通过玻片盒的方式放入玻片存储装置，然后改变系统程序，机械手装置将玻片一个个地转移至染色装置，插入染色仓体中，完成染色后，再由机械手装置将其取出，转移至扫描装置处进行扫描，而不再进行制片的操作。

(3)全封闭式设计，样本瓶免开盖便可取样，更安全；

(4)设计有空气过滤装置，及多个紫外灯，达到除菌去味，净化空气的目的；

(5)样品区空气流动在上风口，安全性高。

上述实施例中，考虑到系统整体结构的大小，设置了一个机械手装置，制片、染色、扫描中的玻片转移，都是依赖该机械手装置。当然，其他实施例中，也可设置两个以上的机械手装置，进行分工，如制片环节使用一个机械手装置，制片后，利用另一个机械手装置将其转移至染色装置。如此设计以后，机械手装置的类型也可不同，如制片环节，玻片不需要翻转90度，不需要上下插拔玻片，因此不需要设置控制玻片旋转的旋转机构，只需要设置三轴机械手即可。

其他实施例中，模杯下料机构也可如下设计：

模杯定位框设有两个，也即具有两个U形开口，并排设置。模杯放置框架内放置的两串模杯，则可以一次性推入模杯定位框中，一串模杯对应一个模杯定位框。同时，拨料机构也是设置两个，虽然一个拨料机构一次可以控制掉落一个模杯进行下料，但是总计，可以一次下两个模杯，正好对应模杯转移座上的两个卡孔。

上述优选的实施例中，采用拨块的旋转控制模杯的掉落。其他实施例中，拨料机构还可如下设计：

利用可直线伸缩运动的拨杆，代替拨轴和拨块，拨杆可以由伺服电动推杆或者气缸驱动，拨杆伸出则对最下层的一个模杯的杯沿支撑，需要模杯下落时，拨杆缩回以解除限位，一个模杯掉落后，拨杆又迅速复位，对此时的最下层的模杯的杯沿支撑。拨杆可以采用矩形杆，较圆形杆支撑性更好。

其他实施例中，样本瓶输送装置，也可如下设计：

样本瓶输送装置的样本瓶架是一个间歇自动旋转的转盘结构，转盘结构上周向设有若干个样本瓶插装孔，转盘旋转至取样针处时，取样针动作，插入样本瓶底部进行取样，此时的取样座中可设置一个取样针，一次对一个样本瓶进行取样操作。

其他实施例中，也可以不设置玻片推送装置，而是将玻片事先放置在玻片存储装置中，利用机械手装置去一个个地夹取。

当然，其他实施例中，退模板的升降，可由气缸驱动，也可实现将模杯向下推掉的目的。或者也可以不设置该退模板，在废料箱的一侧设置挡板，需要退掉的模杯运动至该处时，模杯杯沿位于该挡板下方，当模杯杆带动该模杯上升时，模杯自然被挡板限位无法上升而掉落。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全自动制片染色扫描系统，其特征在于：包括样本瓶输送装置、取样装置、制片装置、机械手装置、染色装置及扫描装置，样本瓶输送装置包括若干个样本瓶架，样本瓶架上设有供样本瓶放置的样本瓶定位插孔，样本瓶架可运动至取样装置处；

取样装置，包括取样针、样本仓及连接在取样针与样本仓之间的抽样管路，取样针可以由取样瓶底部插入；

取样装置中的一侧设有扫描模块，用于扫描对样本瓶上的条形码；

制片装置，包括模杯供给装置、涂片机构，模杯供给装置包括模杯放置框架、模杯推送机构、模杯下料机构、模杯转移机构；

模杯放置框架，包括可直线移动的用于放置成摞的模杯的框架，框架将模杯送至模杯推送机构处；

模杯推送机构，包括模杯推板，模杯推板直线运动以将成摞的模杯推入模杯下料机构；

模杯下料机构，包括模杯定位框、拨料机构，模杯定位框位于拨料机构的上方，用于对推入的模杯定位，拨料机构包括可间歇性旋转的拨块或间歇性伸缩的拨杆，拨块或拨杆对最下方一个模杯支撑，拨块旋转或拨杆伸缩的过程中可使得一次掉落一个模杯；

模杯转移机构，包括转移座，转移座上设有供模杯放入的卡孔，转移座将模杯转移离开拨料机构；

涂片机构，包括可水平移动的涂片框架，涂片框架上部设有可升降的模杯杆，用于插取所述转移座中的模杯，并将模杯送至玻片放置台、对玻片放置台上的玻片涂片；

机械手装置，包括X轴机构、Y轴机构、Z轴机构及旋转机构，旋转机构上设有夹爪，用于夹取玻片并完成玻片的转移，夹爪可沿X、Y、Z轴方向直线移动及沿旋转机构的旋转轴旋转一定角度；

染色装置，包括若干个染色仓体，可供玻片插入以进行染色；

扫描装置，包括显微镜和玻片自动对位装置，染色后的玻片被所述机械手装置或相配套的机械手送至所述玻片自动对位装置，玻片自动对位装置上设有玻片定位槽，玻片自动对位装置将该染色后的玻片送至显微镜处进行自动检测。

2.根据权利要求1所述的全自动制片染色扫描系统，其特征在于：全自动制片染色扫描系统还包括玻片推送装置，玻片推送装置包括推送框架、推片机构，推送框架的一侧设有玻片升降丝杠螺母机构，玻片升降丝杠螺母机构包括玻片升降座，用于间歇性将成摞的玻片向上顶，将最上层的玻片顶至推片机构的推片块处；推片机构包括可水平移动的推片块，推片块的一端形成用于推动玻片端部的推动部，将玻片的另一端推出推送框架，以供机械手装置夹取并转移至玻片放置台。

3.根据权利要求2所述的全自动制片染色扫描系统，其特征在于：所述玻片推送框架的侧壁设有卡口，供玻片放置框沿水平方向装入，玻片放置框用于放置所述的成摞的玻片。

4.根据权利要求3所述的全自动制片染色扫描系统，其特征在于：所述玻片推送框架内于所述玻片放置框的上方设有倾斜的限位壁，形成上小下大的过渡空间，供玻片上移。

5.根据权利要求1至4任一项所述的全自动制片染色扫描系统，其特征在于：所述框架内设有两列以上的模杯，每列的模杯上下套在一起，模杯上部具有杯沿，框架内于底部设有支撑条，对最下层的一个模杯的杯沿支撑。

6.根据权利要求5所述的全自动制片染色扫描系统，其特征在于：框架底部设有滑动块，由丝杠螺母机构驱动。

7.根据权利要求1至4任一项所述的全自动制片染色扫描系统，其特征在于：所述拨料机构包括主动拨轴、从动拨轴，主动拨轴、从动拨轴的轴线平行，主动拨轴、从动拨轴上分别设有一个主动拨轮、从动拨轮，主动拨轮、从动拨轮相互啮合传动，主动拨轴、从动拨轴的端部分别设有一个所述的拨块，两拨块相对设置，拨块对最下方一个模杯支撑，拨块可间歇性旋转，拨块旋转的过程中可使得一次掉落一个模杯。

8.根据权利要求1所述的全自动制片染色扫描系统，其特征在于：所述涂片框架上设有退模装置，退模装置包括设置在导向杆上的退模板，退模板上部设有支撑模杯杆的模杯杆支撑座，模杯杆支撑座位于退模板的上方，且模杯杆支撑座导向装配在所述的导向杆上，退模板与模杯杆支撑座之间设有弹簧。

9.根据权利要求1至4任一项所述的全自动制片染色扫描系统，其特征在于：玻片自动对位装置包括上下对位机构和左右对位机构，上下对位机构包括固定支架、上下丝杠螺母机构，上下丝杠螺母机构上的上下移动座形成其螺母，左右对位机构设置在所述上下移动座上，左右对位机构包括左右丝杠螺母机构、用于放置染色后的玻片的载玻台，所述玻片定位槽设置在载玻台上；所述玻片定位槽的底部设有透光用的通孔，玻片定位槽的前侧设有让位口，让位口位于玻片端部的下方，使得夹爪可以从该让位口通过。

10.根据权利要求1至4任一项所述的全自动制片染色扫描系统，其特征在于：所述全自动制片染色扫描系统包括壳体，样本瓶输送装置、取样装置、制片装置、机械手装置、染色装置及扫描装置均位于壳体内，壳体内于顶部设有若干个紫外灯，全自动制片染色扫描系统还设有空气过滤装置，空气过滤装置位于壳体内的上部位置。

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