CN111982877A - 一种荧光模组机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种荧光模组机构，包括：上下料模块，用于生物切片上下料；检测平台模块，位于所述上下料模块一侧，接收所述上下料模块送来的生物切片；物镜模块，位于所述检测平台模块的上方；对焦扫描模块，位于所述物镜模块上方，包括成像相机、位于所述成像相机下方的滤光片切换器以及位于所述滤光片切换器一侧的荧光切换器；所述滤光片切换器包括多个切换模组，切换模组包括半透反射镜和滤光片，每个切换模组中的滤光片的滤波波段不同，所述荧光切换器设有多个不同的荧光光源，用于通过所述滤光片向所述半透反射镜投射荧光。本发明的荧光模组机构可以实现对于生物切片的多波段检测，同时荧光光源更换操作方便快捷。

Description

一种荧光模组机构

技术领域

本发明属于荧光显微成像技术领域，尤其涉及一种荧光模组机构。

背景技术

随着技术的发展，越来越多的现代显微技术迅速发展起来。荧光显微成像技术在生物医疗研究的应用日益广泛，技术发展也突飞猛进，成为热门的研究领域。荧光显微技术可以通过激光光源以激发物体的荧光或者非线性光学现象从而获得高分辨率的成像。

现有的荧光显微成像设备多为单波段设备，只能针对某一种生物切片进行病理性分析，在胞浆、细胞膜等方面的成像显示不够细致。在需要观察不同的生物切片时，往往需要拆卸更换不容的荧光模组，操作复杂，浪费时间，工作效率低下。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种高效荧光模组机构，解决不同波段荧光更换效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种荧光模组机构，包括：

上下料模块，用于生物切片上下料；

检测平台模块，位于所述上下料模块一侧，接收所述上下料模块送来的生物切片；

物镜模块，位于所述检测平台模块的上方；

对焦扫描模块，位于所述物镜模块上方，包括成像相机、位于所述成像相机下方的滤光片切换器以及位于所述滤光片切换器一侧的荧光切换器；

所述滤光片切换器包括多个切换模组，切换模组包括半透反射镜和滤光片，每个切换模组中的滤光片的滤波波段不同，所述荧光切换器设有多个不同的荧光光源，用于通过所述滤光片向所述半透反射镜投射荧光。

根据本发明的一个方面，所述荧光切换器包括旋转轴和与所述旋转轴相配合的转盘，所述转盘上沿其周向设有多个荧光光源安装台。

根据本发明的一个方面，所述滤光片切换器包括第二旋转轴和与所述第二旋转轴相配合的第二转盘，所述第二转盘沿其周向设有多个切换模组安装台。

根据本发明的一个方面，所述对焦扫描模块还包括机架，所述成像相机、滤光片切换器和荧光切换器位于所述机架之上；所述对焦扫描模块还包括位于所述机架下方的全景光源和位于所述成像相机一侧的全景相机。

根据本发明的一个方面，所述滤光片切换器和荧光切换器外围设有封闭防尘罩。

根据本发明的一个方面，所述物镜模块包括Z轴驱动装置、与所述Z轴驱动装置相连接的滑台、固定安装在所述滑台上的物镜；

还包括位于所述Z轴驱动装置一侧与所述物镜相连接的弹性件。

根据本发明的一个方面，所述物镜为无限远平场复消色差荧光物镜。

根据本发明的一个方面，所述检测平台模块包括Y轴驱动装置、支撑在所述Y轴驱动装置上的X轴驱动装置和与所述X轴驱动装置固定连接的生物切片装载平台；

所述Y轴驱动装置与所述X轴驱动装置之间和/或所述X轴驱动装置与所述生物切片装载平台之间通过浮动接头相连接。

根据本发明的一个方面，所述上下料模块包括料盒挂板、与所述料盒挂板相连接用于驱动所述料盒挂板沿竖直方向的移动的升降驱动装置、上料推杆、下料推杆和切片检测组件；

所述下料推杆处还设有与所述下料推杆相连接的翻转装置。

本发明的荧光模组机构，通过荧光切换器和滤光片切换器的设置，使得可以针对不同的生物切片或同一生物切片的不同成像需要，进行不同荧光光源和不同滤光片的快速更换组合，解决了现有设备无法更换荧光模组和滤光片模组或者更换操作复杂、效率低的问题。

另一方面，本发明的荧光切换器上设有多个不同波段的荧光光源，从而可以针对一个生物切片进行多波段扫描，然后将多波段扫描后的图片进行高精度融合，使得在同一张图像中即可观察到不同波段下生物切片样本的成像形态，极大地提高了阅片效率。

本发明的对焦扫描模块，设有荧光切换器、滤光片切换器和全景光源以及全景相机，从而可以实现对于生物切片的荧光测试和明场测试，适用范围更广泛。

本发明成像相机露出封闭防尘罩，在成像相机露出封闭防尘罩处加设防尘盖板以确保密封性。本发明的对焦扫描模块，由于设有封闭防尘罩，可以对光路起到防尘的效果，确保最终成像质量。

本发明的Y轴驱动装置与X轴驱动装置之间和/或X轴驱动装置与生物切片装载平台之间通过浮动接头相连接。由于浮动接头的设置，可有效避免引驱动装置上下浮动导致生物切片装载平台上下跳动的问题。

本发明的下料推杆处还设有与下料推杆相连接的翻转装置。翻转装置能将下料推杆进行上翻，从而避免生物切片检测时与下料推杆发生碰撞。

附图说明

图1示意性表示根据本发明一种实施方式的荧光模组机构的结构图；

图2示意性表示根据本发明一种实施方式的对焦扫描模块的立体图；

图3示意性表示根据本发明一种实施方式的对焦扫描模块的主视图；

图4示意性表示根据本发明一种实施方式的对焦扫描模块工作状态示图；

图5示意性表示根据本发明一种实施方式的对焦扫描模块光路示图；

图6示意性表示根据本发明一种实施方式的对焦扫描模块光路密封示图；

图7示意性表示根据本发明一种实施方式的物镜模块的结构图；

图8示意性表示根据本发明一种实施方式的检测平台的结构图；

图9示意性表示根据本发明一种实施方式的生物切片装载平台示图；

图10示意性表示根据本发明一种实施方式的进料模块的结构图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

结合图1-图10所示，本发明的荧光模组机构包括上下料模块1、检测平台模块2、物镜模块3和对焦扫描模块4。在本发明中，上下料模块1用于生物切片的上下料，检测平台模块2位于进料模块1的一侧，用于接收进料模块1输送来的生物切片。物镜模块3位于检测平台2的上方，可在竖直方向上移动，用于对焦测试。

本发明的对焦扫描模块4用于生物切片的观察成像，结合图2-图4所示，本发明的对焦扫描模块4包括成像相机41、荧光切换器43和滤光片切换器42。其中滤光片切换器42位于成像相机41的正下方，荧光切换器43设置在滤光片切换器42的一侧，用于向滤光片切换器42投射荧光。具体来说，滤光片切换器42包括多个切换模组421，切换模组421包括半透反射镜4211和滤光片4212，每个切换模组421中的滤光片4212的滤波波段不同。本发明的荧光切换器43设有多个不同的荧光光源与切换模组421中的多个滤光片4212一一对应，用于通过滤光片4212向半透反射镜4211投射荧光。即荧光经过滤光片4212的过滤后，再投射到半透反射镜4211上。

本发明的滤光片切换器42包括多个切换模组421，每个切换模组421中均包括半透反射镜4211和不同的滤光片4212，使得本发明的荧光模组机构在组合不同的荧光光源和滤光片时，操作方便，即更换滤光片的操作是通过切换不同的切换模组421进行的，相比现有技术中滤光片的更换来说，可以避免滤光片的拆装、光路的调整等操作，方便快捷，同时保证成像品质。

本发明的荧光模组机构，通过荧光切换器43和滤光片切换器42的设置，使得可以针对不同的生物切片或同一生物切片的不同成像需要，进行不同荧光光源和不同滤光片的快速更换组合，解决了现有设备无法更换荧光模组和滤光片模组或者更换操作复杂、效率低的问题。

另一方面，本发明的荧光切换器43上设有多个不同波段的荧光光源，从而可以针对一个生物切片进行多波段扫描，然后将多波段扫描后的图片进行高精度融合，使得在同一张图像中即可观察到不同波段下生物切片样本的成像形态，极大地提高了阅片效率。

结合图2-图5所示，本发明的荧光切换器43包括旋转轴431和与旋转轴431相配合的转盘432，转盘432上沿其周向设有多个荧光光源安装台。根据本发明的一种实施方式，旋转轴431沿竖直方向设置，由驱动电机带动旋转，转盘432设置为圆盘状，与旋转轴431相配合，由旋转轴431带动旋转。转盘上设置多个荧光光源安装台用于安装荧光光源，例如根据本发明的一种实施方式，转盘上安装有荧光B、荧光G和荧光UV，根据需要通过电机带动转盘旋转以使需要的荧光光源进入光路。本发明中，通过电机驱动旋转的方式，可采用电动滑环方式对线路进行集成和外接，从而可以持续360°旋转并且保持方向运行稳定性。另一方面，电机驱动能够实现内部设计小型化，具有高惯量，并且内部可集成设置回零装置。当然，根据本发明的构思，旋转驱动不局限于电机驱动，还可以有其他方式。

另一方面，本发明的荧光光源设置也不具有局限性，如图5所示，在本实施方式中，荧光光源的光路沿竖直方向向下设置，然后通过一反射镜投射到半透反射镜4211上。根据本发明的构思，还可以将荧光光源的光路沿水平方向设置，如此不需要再设置反射镜，可直接将荧光光源沿水平方向投射到半透反射镜4211上。

结合图2-图5所示，本发明的滤光片切换器42与荧光切换器43的结构基本相同，包括第二旋转轴422和与第二旋转轴422相配合的第二转盘423，第二转盘423沿其周向设有多个切换模组421安装台，每个切换模组421中设有不同的滤光片。本发明的一种实施方式，第二转盘423上分别安装有滤光片B、滤光片G和滤光片UV与荧光B、荧光G和荧光UV相对应。在实际应用时，根据不同需要首先转动荧光切换器43选择对应的荧光(以荧光B为例)，然后旋转滤光片切换器42选择对应的滤光片(滤光片B)以保证最终成像效果。当然，在观察时，根据需要，荧光光源可以与滤光片任意对应。本发明选用无漂移的高性能荧光滤光片，确保检测结果精确，高效的透过率、优质的滤色片、极高的信噪比以及优异的荧光成像衬度，能够达到良好的观察效果。另一方面，根据本发明构思，滤光片4212的设置形式不具有局限性，根据本发明的一种实施方式，滤光片4212沿竖直方向设置，在其他实施方式，可以沿水平方向设置，只要是对投射的荧光起到过滤效果的设置方式均可。

如图2所示，本发明的对焦扫描模块4还包括机架44，成像相机41、滤光片切换器42和荧光切换器43位于机架44之上；对焦扫描模块4还包括位于机架44下方的全景光源45和位于成像相机41一侧的全景相机46。

本发明的全景光源45和全景相机46用于生物切片的明场观察，具体来说，当需要明场观察时，将生物切片移动至全景光源45上方，打开全景光源45使光线从生物切片下方进入以进行明场测试。

本发明的对焦扫描模块4，设有荧光切换器43、滤光片切换器42和全景光源45以及全景相机46，从而可以实现对于生物切片的荧光测试和明场测试，适用范围更为广。

如图6所示，根据本发明的一种实施方式，本发明的滤光片切换器42和荧光切换器43外围设有封闭防尘罩48，本发明成像相机41露出封闭防尘罩48，成像相机41露出封闭防尘罩48处加设防尘盖板，以确保密封性。本发明的对焦扫描模块4，由于设有封闭防尘罩48，可以对光路起到防尘效果，确保最终成像质量。

结合图1和图7所示，本发明的物镜模块3包括Z轴驱动装置31、与Z轴驱动装置31相连接的滑台32、固定安装在滑台32上的物镜33。根据本发明的一种实施方式，Z轴驱动装置31采用音圈电机，音圈电机整定时间短，拼接图像来速度快，实时性好。固定滑台32采用光栅尺，提高物镜33在Z向的位置精度，有利于对焦。

在本发明的物镜模块3中，还包括位于Z轴驱动装置31一侧与物镜33相连接的弹性件34。根据本发明的一种实施方式，弹性件34为磁力弹簧，能够在设备断电后使得物镜33回到安全位置，防止因设备断电导致物镜33或生物切片损坏。根据本发明的一种实施方式，本发明的物镜33采用无限远平场复消色差荧光物镜，具有像差校正性能更好、图像亮度更强、分辨率更高的优点。

结合图1和图8所示，本发明的检测平台模块2包括Y轴驱动装置21、支撑在Y轴驱动装置21上的X轴驱动装置22和与X轴驱动装置22固定连接的生物切片装载平台23。根据本发明的构思，Y轴驱动装置21和X轴驱动装置22可以采用丝杆电机驱动、液压驱动、气缸驱动等方式。

在本发明中，Y轴驱动装置21与X轴驱动装置22之间和/或X轴驱动装置22与生物切片装载平台23之间通过浮动接头24相连接。由于浮动接头24的设置，可有效避免引驱动装置上下浮动导致生物切片装载平台23上下跳动的问题。

如图9所示，根据本发明的一种实施方式，在切片装载平台23上设有定位槽，将生物切片放置于定位槽后，通过扭簧限位件对其进行夹紧定位，方便快速，便于后续对于生物切片的观察。

结合图1和图10所示，本发明的上下料模块1包括料盒挂板11、与料盒挂板11相连接用于驱动料盒挂板11沿竖直方向的移动的升降驱动装置12、上料推杆13、下料推杆14和切片检测组件15。根据本发明的一种实施方式，料盒挂板11上设有限位柱，装载有生物切片的料盒上设有定位孔，通过定位孔与限位柱的配合将料盒固定在料盒挂板11上。上料推杆13将生物切片从料盒推出至检测平台模块2。下料时，下料推杆14将检测平台模块2上的生物切片推回至料盒。切片检测组件15用于检测料盒前端是否有切片，即检测生物切片是否完全进入到料盒内，从而避免因切片未进入料盒内，导致机构运动时破坏生物切片等情况。

在本发明中，下料推杆14处还设有与下料推杆14相连接的翻转装置16。翻转装置16能将下料推杆14进行上翻，从而避免生物切片检测时与下料推杆14发生碰撞。

本发明的荧光模组机构对于生物切片的检测过程如下：

将装有生物切片的料盒放置在料盒挂板11上，通过降驱动装置12带动料盒上升到固定位置，通过上料推杆13将生物切片推出送至检测平台模块2上，然后根据检测需要切换合适的荧光光源以及滤光片，同时对物镜模块3进行调整进行对焦，荧光光源通过反射镜、经过滤光片投射到半透反射镜上，光线向下照射到生物切片上，经过切片后在向上通过半透反射镜进入成像相机成像。待一个生物切片观察完成后，通过下料推杆将生物切片推回料盒，换下一个生物切片进行检测。

以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种荧光模组机构，其特征在于，包括：

上下料模块(1)，用于生物切片上下料；

检测平台模块(2)，位于所述上下料模块(1)一侧，接收所述上下料模块(1)送来的生物切片；

物镜模块(3)，位于所述检测平台模块(2)的上方；

对焦扫描模块(4)，位于所述物镜模块(3)上方，包括成像相机(41)、位于所述成像相机(41)下方的滤光片切换器(42)以及位于所述滤光片切换器(42)一侧的荧光切换器(43)；

所述滤光片切换器(42)包括多个切换模组(421)，切换模组(421)包括半透反射镜(4211)和滤光片(4212)，每个切换模组(421)中的滤光片(4212)的滤波波段不同，所述荧光切换器(43)设有多个不同的荧光光源，用于通过所述滤光片(4212)向所述半透反射镜(4211)投射荧光。

2.根据权利要求1所述的荧光模组机构，其特征在于，所述荧光切换器(43)包括旋转轴(431)和与所述旋转轴(431)相配合的转盘(432)，所述转盘(432)上沿其周向设有多个荧光光源安装台。

3.根据权利要求1所述的荧光模组机构，其特征在于，所述滤光片切换器(42)包括第二旋转轴(422)和与所述第二旋转轴(422)相配合的第二转盘(423)，所述第二转盘(423)沿其周向设有多个切换模组(421)安装台。

4.根据权利要求3所述的荧光模组机构，其特征在于，所述对焦扫描模块(4)还包括机架(44)，所述成像相机(41)、滤光片切换器(42)和荧光切换器(43)位于所述机架(44)之上；所述对焦扫描模块(4)还包括位于所述机架(44)下方的全景光源(45)和位于所述成像相机(41)一侧的全景相机(46)。

5.根据权利要求4所述的荧光模组机构，其特征在于，所述滤光片切换器(42)和荧光切换器(43)外围设有封闭防尘罩(48)。

6.根据权利要求1或5所述的荧光模组机构，其特征在于，所述物镜模块(3)包括Z轴驱动装置(31)、与所述Z轴驱动装置(31)相连接的滑台(32)、固定安装在所述滑台(32)上的物镜(33)；

还包括位于所述Z轴驱动装置(31)一侧与所述物镜(33)相连接的弹性件(34)。

7.根据权利要求6所述的荧光模组机构，其特征在于，所述物镜(33)为无限远平场复消色差荧光物镜。

8.根据权利要求1或7所述的荧光模组机构，其特征在于，所述检测平台模块(2)包括Y轴驱动装置(21)、支撑在所述Y轴驱动装置(21)上的X轴驱动装置(22)和与所述X轴驱动装置(22)固定连接的生物切片装载平台(23)；

所述Y轴驱动装置(21)与所述X轴驱动装置(22)之间和/或所述X轴驱动装置(22)与所述生物切片装载平台(23)之间通过浮动接头(24)相连接。

9.根据权利要求8所述的荧光模组机构，其特征在于，所述上下料模块(1)包括料盒挂板(11)、与所述料盒挂板(11)相连接用于驱动所述料盒挂板(11)沿竖直方向的移动的升降驱动装置(12)、上料推杆(13)、下料推杆(14)和切片检测组件(15)；

所述下料推杆(14)处还设有与所述下料推杆(14)相连接的翻转装置(16)。

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