CN113495043A - 微尺度衍射图像检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种微尺度衍射图像检测装置，包括：壳体，设置于壳体内的微生物气流引入模块，光照模块、微生物收集成像模块、传递输出模块和散热模块；装置启动时，微生物气流引入模块引入收集混有靶向颗粒的气体，并分两路引入微生物收集成像模块和散热模块，被引入微生物收集成像模块的气体经过分离形成靶向颗粒存储；被引入散热模块的气体在散热模块内部单向流通进行散热；同时，光照模块形成衍射光源，光源形成的光线透过靶向颗粒后通过衍射成像形成衍射图像，并将衍射图像传递至传递输出模块，以供传递输出模块记录并输出。本发明的装置实现野外作物病害显微成像检测，提高了装置的便携性及稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及集成封装技术领域，尤其涉及一种微尺度衍射图像检测装置。
背景技术
作物病害发生率逐年提升，严重影响作物产量；面对作物病害颗粒空气中浓度低，难以检测，以及野外恶劣的环境等特点，科研人员着重攻克相关难题。
目前国内主流的微颗粒检测设备有托普云农和中共天地生产的孢子捕捉仪，国外主流的微颗粒检测设备主要是英国Burkard公司生产的孢子捕捉仪。上述三类孢子捕捉仪的捕捉方式通常采用凡士林粘附或是聚脂薄膜粘附，其效果只能达到富集颗粒的目的，而无法完全将靶向颗粒与其他杂质分离，而且上述捕捉仪具有体积庞大、价格昂贵的缺点，不适合在野外实现大面积的布控监测。
微流控是一种微尺度流体控制技术，因其成本低、便携性好等优点已经成为科研人员关注焦点；通过研究微流控流体动力学理论不但能够富集颗粒，而且能够分离出目标病害颗粒，配合高效散热性的封装技术，实现高稳定性靶向病害颗粒实时识别监测。
针对作物病害颗粒难以发现和检测紧迫性高的特点，国内外研究人员做了大量研究，主要有微悬臂梁检测法、分子生物学检测法、形态学检测法等措施。 2015年瑞士巴塞尔大学Nugaeva等使用镀金和未涂覆的硅微机械悬臂阵列快速定量检测黑曲霉和酿酒酵母；该方法具有精度高、灵敏度高的特点，但是微悬臂梁检测法对环境要求严格，难以适应复杂的大田环境条件；核酸检测法是一种基于生化反应的常见病害颗粒检测法，但由于需要特异性抗体或引物等外用试剂在专业人员及设备的操作下完成检测，因此也无法满足野外实时检测的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微尺度衍射图像检测装置。
为了实现上述发明目的，本发明提供的微尺度衍射图像检测装置包括：壳体，设置于壳体内部的微生物气流引入模块，处于同一光路上的光照模块、微生物收集成像模块和传递输出模块，以及设置于壳体内且与所述传递输出模块相互贴合设置的散热模块；
所述光照模块用于形成衍射光源，所述微生物气流引入模块用于自壳体外部收集混有靶向颗粒的气体，并将所述气体分为两路引入微生物收集成像模块和散热模块，微生物收集成像模块用于对其引入的气体进行分离以获取靶向颗粒，并对获取的靶向颗粒进行衍射成像形成衍射图像；所述传递输出模块接收并记录微生物收集成像模块传递的衍射图像，并可选择地将所述衍射图形解读成影像进行输出；所述散热模块通过其引入的气体对其上设置的传递输出模块进行散热；
其中，所述装置启动时，微生物气流引入模块从壳体外部引入收集混有靶向颗粒的气体，并将收集的气体分两路引入微生物收集成像模块和散热模块，被引入微生物收集成像模块的气体经过分离形成靶向颗粒存储于光路经过的位置；被引入散热模块的气体在散热模块内部单向流通至壳体外部以对设置其上的传递输出模块进行散热；同时，控制光照模块形成衍射光源，光源形成的光线透过微生物收集成像模块上的靶向颗粒后，在微生物收集成像模块上通过衍射成像形成衍射图像，并将形成的衍射图像传递至传递输出模块，以供传递输出模块记录并可选择地将所述衍射图形解读成影像进行输出。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述光照模块形成衍射光源后，在第一方向上射入微生物收集成像模块；
所述光照模块包括：LED入射光源，其用于发射并在第一方向上形成非相干光源；具有小孔的微孔板，所述小孔的轴线在第一方向上延伸，所述小孔将 LED发射的非相干光源通过小孔成像原理形成衍射光源后，射入微生物收集成像模块。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述光照模块形成衍射光源后，在第一方向上射入微生物收集成像模块；
所述光照模块包括：LED入射光源，其用于发射并在第二方向上形成非相干光源；具有小孔的微孔部件，所述小孔的轴线在第二方向上延伸，所述小孔将LED发射的非相干光源通过小孔成像原理形成衍射光源；全反射组件，用于将透过小孔形成、且在第二方向上延伸的衍射光源进行全反射，以将衍射光源的方向调整至第一方向后，射入微生物收集成像模块；
其中，所述第一方向垂直于第二方向。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述LED入射光源包括：固定于壳体上的第一支架，与所述第一支架枢轴连接的第一悬臂，以及设置于第一悬臂远离所述第一支架一端的LED光源；
所述微孔部件包括：固定于壳体上的第二支架，与所述第二支架枢轴连接的第二悬臂，以及设置于第二悬臂远离所述第二支架一端的微孔板，所述小孔形成于微孔板上；
所述全反射组件包括：固定于壳体上的第三支架，与所述第三支架枢轴连接的第三悬臂，以及设置于第三悬臂远离所述第三支架一端的全反射棱镜；
所述LED光源发射光线的波长为760nm，所述小孔的孔径为100um。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述壳体侧壁上还开设连通壳体内部与外部的散热孔，所述散热孔上内置单向过滤组件。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述散热孔靠近壳体顶部开设，所述散热孔朝向壳体内部的第一开口和朝向壳体外部的第二开口的开口方向相同；
所述过滤组件包括：网孔板，以及贴附于网孔板设置的过滤吸附海绵片。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述装置还包括垂直并分设于微生物收集成像模块两端部的至少两条导轨，所述微生物收集成像模块可沿所述导轨往复移动。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述导轨沿竖直方向延伸，所述微生物收集成像模块和传递输出模块在竖直方向上叠层设置，所述微生物收集成像模块处于所述传递输出模块的上方；
所述装置还包括：叠层设置于所述微生物收集成像模块上方的透明挡板，光线透过所述透明挡板时，所述光线的光路保持不变；
所述透明挡板可沿所述导轨往复移动。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述微生物收集成像模块包括：微控芯片，设置于微孔芯片上并处于光路上的靶向颗粒收集区，所述靶向颗粒收集区用于存储经过分离形成的靶向颗粒；连通所述微生物气流引入模块和靶向颗粒收集区的分离通道，其中，所述分离通道还连通微生物气流引入模块和存储其他分离物的杂质收集区。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述散热模包括：承载传递输出模块的散热主体，形成在散热主体内部的散热通道，所述散热通道一端开口连通微生物气流引入模块，另一端开口引出到壳体外部。
本发明的有益效果是：本发明提供的微尺度衍射图像检测装置，通过将微生物气流引入模块、光照模块、微生物收集成像模块、传递输出模块和散热模块封装在同一壳体内，且利用其之间的配合达到最佳的衍射成像效果，实现野外作物病害显微成像检测，提高了装置的便携性及稳定性。
附图说明
图1是本发明一实施方式提供的微尺度衍射图像检测装置的立体结构示意图；
图2是图1中LED入射光源的结构示意图；
图3A是图1中微孔部件的结构示意图；
图3B是图3A中微孔板的结构示意图；
图4是图1中全反射组件的结构示意图；
图5A、5B是图1中其中一种实施方式的卡夹的不同角度的结构示意图；
图6A、6B是图1中其中另一种实施方式的卡夹的不同角度的结构示意图；
图7是图1中微生物收集成像模块的俯视结构示意图；
图8是图1中散热模块的俯视结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的实施例对本发明进行详细描述。但这些实施例并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施例所做出的结构或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
参照图1所示，本发明提供一种微尺度衍射图像检测装置，包括：壳体10，设置于壳体10内部的微生物气流引入模块20，处于同一光路上的光照模块、微生物收集成像模块40和传递输出模块50，以及设置于壳体10内且与所述传递输出模块50相互贴合设置的散热模块60；所述光照模块用于形成衍射光源，所述微生物气流引入模块20用于自壳体10外部收集混有靶向颗粒的气体，并将所述气体分为两路引入微生物收集成像模块40和散热模块60，微生物收集成像模块40用于对其引入的气体进行分离以获取靶向颗粒，并对获取的靶向颗粒进行衍射成像形成衍射图像；所述传递输出模块50接收并记录微生物收集成像模块40传递的衍射图像，并可选择地将所述衍射图形解读成影像进行输出；所述散热模块60通过其引入的气体对其上设置的传递输出模块50进行散热；其中，所述装置启动时，微生物气流引入模块20从壳体10外部引入收集混有靶向颗粒的气体，并将收集的气体分两路引入微生物收集成像模块40和散热模块50，被引入微生物收集成像模块40的气体经过分离形成靶向颗粒存储于光路经过的位置；被引入散热模块60的气体在散热模块60内部单向流通至壳体 10外部以对设置其上的传递输出模块50进行散热；同时，控制光照模块形成衍射光源，光源形成的光线透过微生物收集成像模块40上的靶向颗粒后，在微生物收集成像模块40上通过衍射成像形成衍射图像，并将形成的衍射图像传递至传递输出模块50，以供传递输出模块50记录并可选择地将所述衍射图形解读成影像进行输出。
本发明较佳实施方式中，若将壳体10水平放置后，所述微生物气流引入模块20靠近壳体10内的左下方设置，所述光照模块靠近壳体10的顶部设置，所述微生物收集成像模块40、传递输出模块50以及散热模块60叠层靠近壳体10 的右下方设置；当然，在本发明的其他实施方式中，上述零部件的排布位置可以根据需要进行修改，仅需要满足其各有的功能以及具有特定的光路即可，在此不做具体赘述。
较佳的，所述微生物气流引入模块20具有本体21，连通本体与壳体10外部的进气管22以及连通收集成像模块40和散热模块60的出气管23；所述进气管22和出气管23的数量可根据需要具体设定，另外，所述微生物气流引入模块20还包括：微气泵(未示出)，装置启动后，微气泵通电后压缩空气产生气压，引入混有靶向颗粒以及其他杂质颗粒的气流；引入的气流从出气管23 分流后被引入收集成像模块40和散热模块60；在此不做进一步的赘述。
本发明较佳实施方式中，所述壳体10侧壁上还开设连通壳体10内部与外部的散热孔11；较佳的，所述散热孔11靠近壳体10顶部开设，所述散热孔11 朝向壳体10内部的第一开口111和朝向壳体10外部的第二开口112的开口方向相同；如此设置，采用热空气上浮的远离，可以使使设置于壳体10内部的各零部件产生的热量通过散热孔11扩散至壳体10的外部。
进一步的，所述散热孔11上内置单向过滤组件12；所述过滤组件12包括：网孔板，以及贴附于网孔板设置的过滤吸附海绵片；如此，通过单向过滤组件 12的设置，以及散热孔11开孔方向的设置，可以防止散落在壳体10外部的杂质通过散热孔11进入到壳体10内部；另外，也可以避免壳体10外部的强光透过散热孔11扩散至壳体10内部，进而保证衍射成像时不受外部强光干扰，同时，该单向过滤组件12还具有吸附湿气的作用，进而防止装置受野外高湿环境的影响，提升装置的稳定性能。
本发明较佳实施方式中，所述光照模块形成衍射光源后，在第一方向上射入微生物收集成像模块40；本发明具体示例中的第一方向为竖直方向。
结合图2、3A、3B、4所示，本发明第一较佳具体实例中，所述光照模块包括：LED入射光源31，其用于发射并在第二方向上形成非相干光源；所述第一方向垂直于第二方向，在这里，所述第二方向为水平方向；具有小孔320的微孔部件32，所述小孔320的轴线在第二方向上延伸，所述小孔320将LED发射的非相干光源通过小孔成像原理形成衍射光源；全反射组件33，用于将透过小孔320形成、且在第二方向上延伸的衍射光源进行全反射，以将衍射光源的方向调整至第一方向后，射入微生物收集成像模块40。
具体的，结合图2所示，所述LED入射光源31包括：固定于壳体上的第一支架311，与所述第一支架311枢轴连接的第一悬臂312，以及设置于第一悬臂 312远离所述第一支架311一端的LED光源313，所述LED光源313发出平行的非相干光线。
较佳的，所述LED光源发射光线的波长为760nm。
结合图3A、3B所示，所述微孔部件32包括：固定于壳体上的第二支架321，与所述第二支架321枢轴连接的第二悬臂322，以及设置于第二悬臂322远离所述第二支架321一端的微孔板323，所述小孔320形成于微孔板323上；所述LED光源313发出平行的非相干光线后，经过所述小孔320形成衍射光线，进而将衍射观想穿过的物品在微生物收集成像模块40上进行衍射成像。
较佳的，所述小孔的孔径为100um。
结合图4所示，所述全反射组件33包括：固定于壳体上的第三支架331，与所述第三支架331枢轴连接的第三悬臂332，以及设置于第三悬臂332远离所述第三支架331一端的全反射棱镜333；所述全反射棱镜333对其接收到的光线进行转向。
可以理解的，在本发明的具体实现过程中，枢轴连接的方式通常为通过螺纹柱和其配合的螺母枢轴连接两个零部件，当螺纹柱的位置相对连接的两个零部件固定时，通过调节螺母相对螺纹柱的位置即可以实现两个零部件之间枢轴连接，例如：当螺母抵靠于零部件时，两零部件的位置相对固定，当螺母脱离零部件时，以螺纹柱为枢轴，其中一个零部件可以绕另一个零部件旋转，进而调整零部件的摆放角度；如此，在成像过程中，若成像效果不理想，可以根据成像效果自动调整LED入射光源31、微孔部件32、全反射组件33的设置角度，并通过其角度的调整，保证成像清晰。相应的，改调节方式可以为机械的自动调节方式实现，也可以有用户辅助的手动方式实现。
本发明具体示例中，所述全反射组件33中，第三支架331和第三悬臂332 之间通过电动的方式枢轴连接；具体的，所述全反射组件33中第三支架331 和第三悬臂332通过螺纹柱334连接，且通过设置于螺纹柱334上的螺母335 固定，所述第三支架331上还设置电机，所述螺母335连接于所述电机，当电机启动时，所述电机带动螺母335旋转，所述第三悬臂332以所述螺纹柱334 为枢轴绕第三支架331旋转，进而调整全反射棱镜333的角度，当全反射棱镜 333的位置符合将其接收到的光线转向到光路所需方向时，再次由电机驱动螺母335反向旋转，直至螺母335抵接与其相邻设置的第三支架331或第三悬臂 332，此时，第三支架331和第三悬臂332的相对位置固定。
本发明第二具体实例(未具体图示)中，所述光照模块中省略全反射组件 33，所述光照模块仅包括LED入射光源31和微孔部件32，另外，对所述LED 入射光源31和微孔部件32的方向进行调整即可以同样达到第一具体示例的效果。具体的，LED入射光源31，其用于发射并在第一方向上形成非相干光源；具有小孔320的微孔部件32，所述小孔320的轴线在第一方向上延伸，所述小孔将LED发射的非相干光源通过小孔成像原理形成衍射光源后，射入微生物收集成像模块。
需要说明的是，本发明第一具体示例的光照模块利用全反射棱镜优化光路结构，缩小整个装置在纵向上占用的空间，减小装置的整体体积。
接续图1所示，本发明较佳实施方式中，所述装置还包括垂直并分设于微生物收集成像模块40两端部的至少两条导轨70，所述微生物收集成像模块40 可沿所述导轨70往复移动。
较佳的，所述导轨70沿第一方向延伸，即竖直方向延伸，所述微生物收集成像模块40和传递输出模块50在竖直方向上叠层设置，所述微生物收集成像模块40处于所述传递输出模块50的上方；进一步的，所述装置还包括：叠层设置于所述微生物收集成像模块40上方的透明挡板80，光线透过所述透明挡板80时，所述光线的光路保持不变，通过透明挡板80的设置，可以防止壳体内的灰尘掉落至微生物收集成像模块40上，同时不影响成像效果。
较佳的，所述透明挡板80也可沿所述导轨70往复移动。
较佳的，所述透明挡板80和所述微生物收集成像模块40至少其中之一通过卡夹固定在所述导轨70上；所述卡夹为在导轨70上高度可调节的支架，进而卡夹带动所述透明挡板80、所述微生物收集成像模块40可沿所述导轨70往复移动。
本发明具体示例中所述卡夹具有两种实现方式，为了便于区别，分别以不同标号进行区分。
结合图5A、5B所示，本发明第一具体示例中所述卡夹90a包括：套接在所述导轨70上的卡夹主体91a，设置于卡夹主体91a内部且靠近导轨70设置的电机92a，固定于所述电机92a转轴上、且与所述导轨70啮合连接的齿轮93a；所述卡夹主体91a朝向夹持物体一侧还具有夹持开口94a，形成夹持开口的夹板941a上设置用于固定夹持物体、且相互配合的螺纹柱95a和螺母96a。
结合图6A、6B所示，本发明第二具体示例所述卡夹90b包括：套接在所述导轨70上的卡夹主体91b，设置于卡夹主体91b内部且靠近导轨设置的电机 92b，固定于所述电机92b转轴上、且与所述导轨70啮合连接的齿轮93b；所述卡夹主体91b远离所述导轨70一侧还具有夹持缺口94b；在该示例中，形成夹持缺口94b的平板941b可作为承载台使用，且平板941b形成夹持缺口94b 的一侧以及未形成夹持缺口94b的一侧均可以承载其他物体；当然，在本发明的其他实施方式中，形成夹持缺口94b的平板941b上同样可设置用于固定夹持物体、且相互配合的螺纹柱和螺母；装置安装完成时，两卡夹90b对称设置于所述导轨70上，且两缺口94b之间形成夹持物品的夹口，即两组卡夹90相互配合用于夹持物体并在导轨上带动物体往复移动。
本发明具体实例中，其中一个导轨上设置卡夹90a夹持微生物收集成像模块40的一端，另一导轨上设置卡夹90b承载微生物收集成像模块40的另一端；安装过程中，将微生物收集成像模块40一端夹持放置于卡夹90a的夹持开口 94a内；配合螺纹柱95a旋转螺母96a以使透过夹板941设置的螺纹柱95a抵持并固定微生物收集成像模块40；当微生物收集成像模块40需要在垂直方向上调整位置时，启动电机92a，电机92a带动其转轴上的齿轮93a相对静止的导轨70转动，以通过齿轮带动卡夹90a沿导轨70往复移动，当电机92a停止运行时，卡夹90a相对导轨70的位置固定，进而改变微生物收集成像模块40 在竖直方向上的位置。
另外，需要说明的是，所述透明挡板80可以直接承载在卡夹90b上，也可以通过胶粘等方式固定在卡夹90b上，在此不做进一步的赘述。
如上，卡夹的设置，可以调节微生物收集成像模块40与光照模块以及与传递输出模块的距离，从而进一步调节成像效果，另外，卡夹的设置，使微生物收集成像模块40与透明挡板80在恶劣环境中保持固定位置；解决了装置在野外容易受风动而影响衍射成像，提升装置稳定性能。
结合图7所示，所述微生物收集成像模块40包括：微控芯片41，设置于微孔芯片41上并处于光路上的靶向颗粒收集区42，所述靶向颗粒收集区42用于存储经过分离形成的靶向颗粒；连通所述微生物气流引入模块20的出气管 23和靶向颗粒收集区42的分离通道43，其中，所述分离通道43还连通微生物气流引入模块20的出气管23和存储其他分离物的杂质收集区44，如此，出气管23往分离通道43内不断通气，混有大量靶向颗粒的气流在经过分离通道43 后分离出来富集在靶向颗粒收集区42处，并进一步的通过微控芯片41对靶向颗粒进行衍射成像；在现有技术中，颗粒分离，以及微控芯片41衍射成像均为成熟的技术，在此不做进一步的赘述。
本发明的传递输出模块60为CMOS控制芯片，CMOS控制芯片上的N级和P 级的半导体互补效应产生电流即可以使接收的衍射图像被处理芯片纪录和解读成影像，并通过串口通信上传至计算机。
结合图8所示，所述散热模块60包括：承载传递输出模块50的散热主体 61，形成在散热主体61内部的散热通道62，所述散热通道62一端开口连通621 微生物气流引入模块20的出气管23，另一端开口622引出到壳体10外部。
所述传递输出模块50贴合固定于所述散热主体61的上方；其固定方式可为刚性连接，例如：卡接、胶粘等方式。
当贴合于散热主体61的传递输出模块50在散热主体61一侧局部放热时，热量会通过贴合部位传递到散热通道62，散热通道62中流通气流并将热量从其内部排出到装置外。如此，通过不断向散热通道62中通入单向流通的气流以降低传递输出模块50工作时的温度，提高整体装置工作的稳定性。
本发明可实现方式中，所示散热通道62的形状、结构均可以根据需要具体设定，例如：设定为曲线型、折线性，本发明具体示例中，将散热通道62设计为多组首尾相连的U形通道；在此不做进一步的赘述；另外，本发明的散热主体61通常与壳体10可拆卸连接，如此，方便设备组装，具体的，在该示例中，以螺纹螺母相互配合的方式进行二者之间的连接。
本发明一实施方式还提供一种如上装置的使用方法，所述方法包括：微生物气流引入模块20从壳体10外部引入收集混有靶向颗粒的气体，并将收集的气体分两路引入微生物收集成像模块40和散热模块50，被引入微生物收集成像模块40的气体经过分离形成靶向颗粒存储于光路经过的位置；被引入散热模块60的气体在散热模块60内部单向流通至壳体10外部以对设置其上的传递输出模块50进行散热；同时，控制光照模块形成衍射光源，光源形成的光线透过微生物收集成像模块40上的靶向颗粒后，在微生物收集成像模块40上通过衍射成像形成衍射图像，并将形成的衍射图像传递至传递输出模块50，以供传递输出模块50记录并可选择地将所述衍射图形解读成影像进行输出；
在此过程中，实时监测成像效果是否良好，若是，通过传递输出模块50 将衍射图像上传至计算机，若否，调节光照模块0的角度，微生物收集成像模块40的高度，并在成效效果良好后，通过传递输出模块50将衍射图像上传至计算机。
综上所述，本发明提供的微尺度衍射图像检测装置，通过将微生物气流引入模块、光照模块、微生物收集成像模块、传递输出模块和散热模块封装在同一壳体内，且利用其之间的配合达到最佳的衍射成像效果，实现野外作物病害显微成像检测，提高了装置的便携性及稳定性。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种微尺度衍射图像检测装置，其特征在于，包括：壳体，设置于壳体内部的微生物气流引入模块，处于同一光路上的光照模块、微生物收集成像模块和传递输出模块，以及设置于壳体内且与所述传递输出模块相互贴合设置的散热模块；
所述光照模块用于形成衍射光源，所述微生物气流引入模块用于自壳体外部收集混有靶向颗粒的气体，并将所述气体分为两路引入微生物收集成像模块和散热模块，微生物收集成像模块用于对其引入的气体进行分离以获取靶向颗粒，并对获取的靶向颗粒进行衍射成像形成衍射图像；所述传递输出模块接收并记录微生物收集成像模块传递的衍射图像，并可选择地将所述衍射图形解读成影像进行输出；所述散热模块通过其引入的气体对其上设置的传递输出模块进行散热；
其中，所述装置启动时，微生物气流引入模块从壳体外部引入收集混有靶向颗粒的气体，并将收集的气体分两路引入微生物收集成像模块和散热模块，被引入微生物收集成像模块的气体经过分离形成靶向颗粒存储于光路经过的位置；被引入散热模块的气体在散热模块内部单向流通至壳体外部以对设置其上的传递输出模块进行散热；同时，控制光照模块形成衍射光源，光源形成的光线透过微生物收集成像模块上的靶向颗粒后，在微生物收集成像模块上通过衍射成像形成衍射图像，并将形成的衍射图像传递至传递输出模块，以供传递输出模块记录并可选择地将所述衍射图形解读成影像进行输出。
2.根据权利要求1所述的微尺度衍射图像检测装置，其特征在于，所述光照模块形成衍射光源后，在第一方向上射入微生物收集成像模块；
所述光照模块包括：LED入射光源，其用于发射并在第一方向上形成非相干光源；具有小孔的微孔板，所述小孔的轴线在第一方向上延伸，所述小孔将LED发射的非相干光源通过小孔成像原理形成衍射光源后，射入微生物收集成像模块。
3.根据权利要求1所述的微尺度衍射图像检测装置，其特征在于，所述光照模块形成衍射光源后，在第一方向上射入微生物收集成像模块；
所述光照模块包括：LED入射光源，其用于发射并在第二方向上形成非相干光源；具有小孔的微孔部件，所述小孔的轴线在第二方向上延伸，所述小孔将LED发射的非相干光源通过小孔成像原理形成衍射光源；全反射组件，用于将透过小孔形成、且在第二方向上延伸的衍射光源进行全反射，以将衍射光源的方向调整至第一方向后，射入微生物收集成像模块；
其中，所述第一方向垂直于第二方向。
4.根据权利要求3所述的微尺度衍射图像检测装置，其特征在于，所述LED入射光源包括：固定于壳体上的第一支架，与所述第一支架枢轴连接的第一悬臂，以及设置于第一悬臂远离所述第一支架一端的LED光源；
所述微孔部件包括：固定于壳体上的第二支架，与所述第二支架枢轴连接的第二悬臂，以及设置于第二悬臂远离所述第二支架一端的微孔板，所述小孔形成于微孔板上；
所述全反射组件包括：固定于壳体上的第三支架，与所述第三支架枢轴连接的第三悬臂，以及设置于第三悬臂远离所述第三支架一端的全反射棱镜；
所述LED光源发射光线的波长为760nm，所述小孔的孔径为100um。
5.根据权利要求1所述的微尺度衍射图像检测装置，其特征在于，所述壳体侧壁上还开设连通壳体内部与外部的散热孔，所述散热孔上内置单向过滤组件。
6.根据权利要求5所述的微尺度衍射图像检测装置，其特征在于，所述散热孔靠近壳体顶部开设，所述散热孔朝向壳体内部的第一开口和朝向壳体外部的第二开口的开口方向相同；
所述过滤组件包括：网孔板，以及贴附于网孔板设置的过滤吸附海绵片。
7.根据权利要求1所述的微尺度衍射图像检测装置，其特征在于，所述装置还包括垂直并分设于微生物收集成像模块两端部的至少两条导轨，所述微生物收集成像模块可沿所述导轨往复移动。
8.根据权利要求7所述的微尺度衍射图像检测装置，其特征在于，所述导轨沿竖直方向延伸，所述微生物收集成像模块和传递输出模块在竖直方向上叠层设置，所述微生物收集成像模块处于所述传递输出模块的上方；
所述装置还包括：叠层设置于所述微生物收集成像模块上方的透明挡板，光线透过所述透明挡板时，所述光线的光路保持不变；
所述透明挡板可沿所述导轨往复移动。
9.根据权利要求1所述的微尺度衍射图像检测装置，其特征在于，所述微生物收集成像模块包括：微控芯片，设置于微孔芯片上并处于光路上的靶向颗粒收集区，所述靶向颗粒收集区用于存储经过分离形成的靶向颗粒；连通所述微生物气流引入模块和靶向颗粒收集区的分离通道，其中，所述分离通道还连通微生物气流引入模块和存储其他分离物的杂质收集区。
10.根据权利要求1所述的微尺度衍射图像检测装置，其特征在于，所述散热模包括：承载传递输出模块的散热主体，形成在散热主体内部的散热通道，所述散热通道一端开口连通微生物气流引入模块，另一端开口引出到壳体外部。
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|---|---|
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Citations (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6216540B1 (en) * | 1995-06-06 | 2001-04-17 | Robert S. Nelson | High resolution device and method for imaging concealed objects within an obscuring medium |
| CN1512280A (zh) * | 2002-12-02 | 2004-07-14 | 日东工业株式会社 | 金属带和涂覆带 |
| US20050239193A1 (en) * | 2002-05-30 | 2005-10-27 | Bioforce Nanosciences, Inc. | Device and method of use for detection and characterization of microorganisms and microparticles |
| CN1751205A (zh) * | 2002-07-01 | 2006-03-22 | Io2技术责任有限公司 | 用于自由空间成像显示和接口的方法和系统 |
| KR20080019462A (ko) * | 2006-08-28 | 2008-03-04 | 삼성전기주식회사 | 압전 회절형 광 변조 장치의 온도 조절 장치 |
| CN101943663A (zh) * | 2010-07-09 | 2011-01-12 | 董珂 | 自动辨别微粒的衍射图像测量分析系统及方法 |
| US20110026018A1 (en) * | 2008-02-26 | 2011-02-03 | Battelle Memorial Institute | Biological and chemical microscopic targeting |
| CN102224410A (zh) * | 2008-09-24 | 2011-10-19 | 施特劳斯控股公司 | 用于测试分析物的成像分析仪 |
| CN103260757A (zh) * | 2010-12-11 | 2013-08-21 | 尤米科尔股份公司及两合公司 | 用于制造掺杂金属的沸石和类沸石的方法及该方法用于氮氧化物催化治理的应用 |
| US20140340482A1 (en) * | 2013-03-24 | 2014-11-20 | Vutara, Inc. | Three Dimensional Microscopy Imaging |
| US20150377780A1 (en) * | 2013-02-08 | 2015-12-31 | Integrated Plasmonics Corporation | Plasmonic projected diffraction sensor |
| US20150381909A1 (en) * | 2013-04-23 | 2015-12-31 | Cedars-Sinai Medical Center | Systems and methods for recording simultaneously visible light image and infrared light image from fluorophores |
| CN105651656A (zh) * | 2016-04-01 | 2016-06-08 | 黄恺 | 基于激光全息成像法分析颗粒形状的装置及其工作机制 |
| CN107544232A (zh) * | 2016-06-27 | 2018-01-05 | 诺基亚技术有限公司 | 全息成像装置及方法和全息显微系统及方法 |
| CN107828654A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-03-23 | 江苏大学 | 基于无透镜衍射成像的细胞活性无标记监测装置与方法 |
| CN108169173A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-15 | 南京理工大学 | 一种大视场高分辨三维衍射层析显微成像方法 |
| CN109556531A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-04-02 | 西安交通大学 | 一种基于图像信息的点衍射干涉仪光路精确校准系统及方法 |
| CN110044898A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-23 | 江苏大学 | 一种基于反射增强衍射的全息病害孢子检测装置与方法 |
| CN110073185A (zh) * | 2016-10-21 | 2019-07-30 | 瑞柏丽恩光子股份有限公司 | 移动气体和化学物成像相机 |
| US20190250093A1 (en) * | 2017-12-23 | 2019-08-15 | Lumacyte, LLC | Microfluidic chip device for optical force measurements and cell imaging using microfluidic chip configuration and dynamics |
| CN110869738A (zh) * | 2017-03-10 | 2020-03-06 | 加利福尼亚大学董事会 | 用于空气质量监测的移动显微镜系统 |
| US20200206740A1 (en) * | 2017-08-15 | 2020-07-02 | University Of Washington | Particle separation systems and methods |
-
2020
- 2020-03-18 CN CN202010190659.3A patent/CN113495043B/zh active Active
Patent Citations (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6216540B1 (en) * | 1995-06-06 | 2001-04-17 | Robert S. Nelson | High resolution device and method for imaging concealed objects within an obscuring medium |
| US20050239193A1 (en) * | 2002-05-30 | 2005-10-27 | Bioforce Nanosciences, Inc. | Device and method of use for detection and characterization of microorganisms and microparticles |
| CN1751205A (zh) * | 2002-07-01 | 2006-03-22 | Io2技术责任有限公司 | 用于自由空间成像显示和接口的方法和系统 |
| CN1512280A (zh) * | 2002-12-02 | 2004-07-14 | 日东工业株式会社 | 金属带和涂覆带 |
| KR20080019462A (ko) * | 2006-08-28 | 2008-03-04 | 삼성전기주식회사 | 압전 회절형 광 변조 장치의 온도 조절 장치 |
| US20110026018A1 (en) * | 2008-02-26 | 2011-02-03 | Battelle Memorial Institute | Biological and chemical microscopic targeting |
| CN102224410A (zh) * | 2008-09-24 | 2011-10-19 | 施特劳斯控股公司 | 用于测试分析物的成像分析仪 |
| CN101943663A (zh) * | 2010-07-09 | 2011-01-12 | 董珂 | 自动辨别微粒的衍射图像测量分析系统及方法 |
| CN103260757A (zh) * | 2010-12-11 | 2013-08-21 | 尤米科尔股份公司及两合公司 | 用于制造掺杂金属的沸石和类沸石的方法及该方法用于氮氧化物催化治理的应用 |
| US20150377780A1 (en) * | 2013-02-08 | 2015-12-31 | Integrated Plasmonics Corporation | Plasmonic projected diffraction sensor |
| US20140340482A1 (en) * | 2013-03-24 | 2014-11-20 | Vutara, Inc. | Three Dimensional Microscopy Imaging |
| US20150381909A1 (en) * | 2013-04-23 | 2015-12-31 | Cedars-Sinai Medical Center | Systems and methods for recording simultaneously visible light image and infrared light image from fluorophores |
| CN105651656A (zh) * | 2016-04-01 | 2016-06-08 | 黄恺 | 基于激光全息成像法分析颗粒形状的装置及其工作机制 |
| CN107544232A (zh) * | 2016-06-27 | 2018-01-05 | 诺基亚技术有限公司 | 全息成像装置及方法和全息显微系统及方法 |
| CN110073185A (zh) * | 2016-10-21 | 2019-07-30 | 瑞柏丽恩光子股份有限公司 | 移动气体和化学物成像相机 |
| CN110869738A (zh) * | 2017-03-10 | 2020-03-06 | 加利福尼亚大学董事会 | 用于空气质量监测的移动显微镜系统 |
| US20200206740A1 (en) * | 2017-08-15 | 2020-07-02 | University Of Washington | Particle separation systems and methods |
| CN107828654A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-03-23 | 江苏大学 | 基于无透镜衍射成像的细胞活性无标记监测装置与方法 |
| US20190250093A1 (en) * | 2017-12-23 | 2019-08-15 | Lumacyte, LLC | Microfluidic chip device for optical force measurements and cell imaging using microfluidic chip configuration and dynamics |
| CN108169173A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-15 | 南京理工大学 | 一种大视场高分辨三维衍射层析显微成像方法 |
| CN109556531A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-04-02 | 西安交通大学 | 一种基于图像信息的点衍射干涉仪光路精确校准系统及方法 |
| CN110044898A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-23 | 江苏大学 | 一种基于反射增强衍射的全息病害孢子检测装置与方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 刘亚飞;张文斌;许天旭;田勇志;郭茂田;梁二军;马凤英;: "反射式同轴非相干数字全息显微成像系统研究", 中国激光, no. 11 * |
| 江浩;张新廷;国承山;: "基于菲涅耳衍射的无透镜相干衍射成像", 物理学报, no. 24 * |
| 王荣;李振华;卞保民;刘成林;纪运景;: "改进的光衍射式颗粒粒径测量系统的设计及研究", 河北工业大学学报, no. 05 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113495043B (zh) | 2023-11-10 |
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