CN113736654A - 一种用于时差培养箱的光源组件及观察系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于时差培养箱的光源组件及观察系统，涉及生物组织培养技术领域；光源组件包括第一聚光部，所述第一聚光部入光侧设置有衰光片，所述衰光片沿所述衰光片长度方向依次设置有多个透光部，多个所述透光部的透光率沿所述衰光片长度方向依次增大。光源组件配合显微照相机能够拍摄出具有立体感和层次感的生物组织图象，以准确的判别生物组织的形态，确保生物组织评估分析和筛选的准确性。观察系统包括光源组件和驱动培养皿转动的旋转组件、显微照相机，能够避免显微照相系统反复对焦，确保拍摄图像的清晰度，图像具有立体感和层次感，以准确的判别生物组织的形态，确保生物组织评估分析和筛选的准确性。

Description

一种用于时差培养箱的光源组件及观察系统

技术领域

本发明涉及生物组织培养技术领域，具体涉及一种用于时差培养箱的光源组件及观察系统。

背景技术

体外受精(In Vitro Fertilization)是指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术，英文简称为IVF。现有人类胚胎的体外培养是通过将装有胚胎的培养皿放置于时差培养箱或常规的二氧化碳培养箱中进行培养，同时保证培养环境的温度、湿度及洁净度所实现的。

其中，时差培养箱能为胚胎提供一个相对封闭的、接近母体子宫内的培养和发育环境，可实现对培养环境的温度、CO2和O2浓度的实时监测和控制调节。同时需要显微照相系统，在培养箱封闭的情况下，每隔一定时间对胚胎图像进行拍摄，以全面记录出胚胎各个阶段的发育状态，通过软件图像算法识别胚胎形态学参数，从而完成对胚胎的评估分析和筛选。

现有的时差培养箱，由照明灯经聚光系统引导至培养皿以为显微照相系统提供光源，虽然能够提供足够的光线和避免光线损伤胚胎，但是通过显微照相机拍摄的图片为平面图，缺乏立体感和层次感，难以准确的判别胚胎的形态，影响胚胎评估分析和筛选的准确性。

发明内容

针对现有时差培养箱采用照明灯聚光后观察胚胎，获得的图像缺乏立体感和层次感，难以准确的判别胚胎的形态的技术问题；本发明提供了用于时差培养箱的光源组件及观察系统，能够使得显微照相机获得的生物组织图象具有立体感和层次感，以准确的判别生物组织的形态，确保生物组织评估分析和筛选的准确性。

本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种用于时差培养箱的光源组件，包括第一聚光部，所述第一聚光部入光侧设置有衰光片，所述衰光片沿所述衰光片长度方向依次设置有多个透光部，多个所述透光部的透光率沿所述衰光片长度方向依次增大。

本发明在第一聚光部入光侧设置有衰光片，能够衰减光源灯所发出的光线，减小光源对生物组织的光照伤害，在衰光片上沿衰光片长度方向依次设置多个透光率依次增大的透光部，能将光源灯所散发出的光线形成梯度光再经第一聚光部聚集至培养皿的生物组织观察区，从而通过显微照相机拍摄出具有立体感和层次感的生物组织图象，以准确的判别生物组织的形态，确保生物组织评估分析和筛选的准确性。

其中，衰光片上沿衰光片长度方向依次设置多个透光率依次增大的透光部，不仅能够形成具有多种光强的光线，而且能够使得照射在生物组织的光线强度满足成像的需求。

因此，本发明能使得显微照相机获得的生物组织图象具有立体感和层次感，以准确的判别生物组织的形态，确保生物组织评估分析和筛选的准确性。

在一可选的实施例中，所述透光部的数量为三个，在确保显微照相机拍摄的图具有立体感和层次感的同时，简化衰光片的结构。

在一可选的实施例中，三个所述透光部的透光率依次为0.8-1.2％、12-18％、85-92％，在确保照射在生物组织的光线强度满足成像的需求的同时，使得进入第一聚光部的光线具有足够的梯度。

在一可选的实施例中，所述第一聚光部和所述衰光片之间还设有第二聚光部，所述第二聚光部的体积大于所述第一聚光部的体积，以通过两级聚光提高光源灯光线的利用率，并进一步确保照射在生物组织的光线强度满足成像的需求。

在一可选的实施例中，还包括安装筒，所述第一聚光部安装在所述安装筒的一端，所述衰光片安装在所述安装筒的另一端，以防止光线从衰光片和第一聚光部间散射出。

在一可选的实施例中，所述安装筒一端螺接有进光板，所述进光板中部设置有台阶孔，所述衰光片位于所述台阶孔内，以便于衰光片的安装。在一可选的实施例中，所述台阶孔远离所述衰光片的端部设置有光源灯。

在一可选的实施例中，所述第一聚光部外套设有第四密封圈，所述第四密封圈用于密封所述第一聚光部与所述安装筒间的间隙，以防止放置培养皿的培养腔内的气体经安装筒泄漏。

第二方面，本发明还提供了一种用于时差培养箱的观察系统，包括上述的用于时差培养箱的光源组件，还包括显微照相机、直线驱动机构和用于与培养腔底板转动连接的旋转轴，所述旋转轴上端用于支撑培养皿，所述旋转轴可绕自身轴线转动；所述旋转轴中部设有观察通道，所述直线驱动机构用于驱动显微照相机在所述观察通道内沿所述第一聚光部的轴线移动。

使用时将培养皿放置在旋转轴上端，通过旋转轴带动培养皿转动，可使培养皿在时差培养箱中相对于显微照相机旋转，以对圆周分布的生物组织进行扫描，同时通过直线驱动器驱动显微照相机在观察通道内沿所述旋转轴轴线移动，能够进行多层焦平面的图像采集，并避免显微照相系统反复对焦，提高对焦效率和确保拍摄图像的清晰度。

在一可选的实施例中，所述旋转轴外壁套设有第一密封圈，所述第一密封圈用于密封所述旋转轴与所述培养腔底板间的间隙，所述第一密封圈外壁套设有弹簧卡圈，一方面能够使得第一密封圈紧贴在旋转轴外壁，防止培养腔内的气体泄漏，另一方面能够在第一密封圈磨损后及时的将第一密封圈本体紧贴在旋转轴外，以防止第一密封圈在使用过程中密封失效。

本发明具有的有益效果：

1、本发明在第一聚光部入光侧设置有衰光片，能够衰减光源灯所发出的光线，减小光源对生物组织的光照伤害，在衰光片上沿衰光片长度方向依次设置多个透光率依次增大的透光部，能将光源灯所散发出的光线形成梯度光再经第一聚光部聚集至培养皿的生物组织观察区，从而通过显微照相机拍摄出具有立体感和层次感的生物组织图象，以准确的判别生物组织的形态，确保生物组织评估分析和筛选的准确性。

2、本发明通过旋转轴带动培养皿转动，可使培养皿在时差培养箱中相对于光学构件转动，以对圆周分布的生物组织进行扫描，同时通过直线驱动器驱动显微照相机在观察通道内沿所述旋转轴轴线移动，能够进行多层焦平面的图像采集，以避免显微照相系统反复对焦，提高对焦效率和确保拍摄图像的清晰度。

3、本发明在第一密封圈外套设弹簧卡圈，能够使得第一密封圈紧贴在旋转轴外壁，防止培养腔内的气体泄漏，并在第一密封圈磨损后及时的将第一密封圈本体紧贴在旋转轴外，以防止第一密封圈在使用过程中密封失效。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1为本发明实施例的光源组件结构示意图；

图2为本发明实施例的衰光片结构示意图；

图3为本发明实施例的观察系统结构示意图；

图4为本发明实施例的显微照相组件结构示意图；

图5为本发明实施例的第一密封圈结构示意图。

附图标记：

100-培养皿；

200-培养腔底板，210-培养皿支撑板，220-旋转轴，221-观察通道，230-第一密封圈，231-弹簧卡槽，232-第一环形凸起，240-弹簧卡圈，270-第二旋转驱动器，271-同步带；

300-直线驱动机构，301-丝杠，302-滑块，303-滑轨，304-驱动块，305-支撑块，306-消隙螺母，307-消隙弹簧，308-第一旋转驱动器，309-弹簧固定凹槽，310-显微照相机；

400-光源组件，401-第一聚光部，410-衰光片，411-透光部，402-第二聚光部，403-安装筒，404-进光板，405-台阶孔，406-光源灯，407-第四密封圈，408-盖板。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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申请的限制。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，可以是两个元件内部的连通。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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

结合图1，本实施例提供了一种用于时差培养箱的光源组件，包括第一聚光部401，所述第一聚光部401入光侧设置有衰光片410，所述衰光片410沿所述衰光片410长度方向依次设置有多个透光部411，多个所述透光部411的透光率沿所述衰光片410长度方向依次增大。

结合图2具体来说，所述透光部411的数量为三个，在确保显微照相机310拍摄的图具有立体感和层次感的同时，简化衰光片410的结构。

优选的，三个所述透光部411的透光率依次为0.8-1.2％、12-18％、85-92％，在确保照射在生物组织的光线强度满足成像的需求的同时，使得进入第一聚光部401的光线具有足够的梯度。例如，三个透光部411的透光率依次1％、15％、91％。

继续参照图1，所述第一聚光部401和所述衰光片410之间还设有第二聚光部402，所述第二聚光部402的体积大于所述第一聚光部401的体积，以通过两级聚光提高光源灯406光线的利用率，并进一步确保照射在生物组织的光线强度满足成像的需求。

本实施例还包括安装筒403，所述第一聚光部401安装在所述安装筒403的一端，所述衰光片410安装在所述安装筒403的另一端，以防止光线从衰光片410和第一聚光部401间散射出。应当理解的是，安装筒403中部设置有通孔，在安装孔403安装第一聚光部401的一端设置有由外到内内径变大的安装孔，以分别安装第一聚光部401和第二聚光部402.

其中，所述安装筒403一端螺接有进光板404，所述进光板404中部设置有台阶孔405，所述衰光片410位于所述台阶孔405内，以便于衰光片410的安装。

为便于光源组件提供光源，在所述台阶孔405远离所述衰光片410的端部设置有光源灯406。应当理解的是，在进光板404远离安装筒403的端部固定有盖板408，光源灯406固定在盖板408正对进光板404的一端面中部。

继续参照图1，所述第一聚光部401外套设有第四密封圈407，所述第四密封圈407用于密封所述第一聚光部401与所述安装筒403间的间隙，以防止放置培养皿100的培养腔内的气体经安装筒403泄漏。

本实施例在第一聚光部401入光侧设置有衰光片410，能够衰减光源灯406所发出的光线，减小光源对生物组织的光照伤害，在衰光片410上沿衰光片410长度方向依次设置多个透光率依次增大的透光部411，能将光源灯406所散发出的光线形成梯度光再经第一聚光部401聚集至培养皿100的生物组织观察区，从而通过显微照相机310拍摄出具有立体感和层次感的生物组织图象，以准确的判别生物组织的形态，确保生物组织评估分析和筛选的准确性。

其中，衰光片410上沿衰光片410长度方向依次设置多个透光率依次增大的透光部411，不仅能够形成具有多种光强的光线，而且能够使得照射在生物组织的光线强度满足成像的需求。

因此，本实施例能使得显微照相机310获得的生物组织图象具有立体感和层次感，以准确的判别生物组织的形态，确保生物组织评估分析和筛选的准确性。

实施例2

结合图3，基于实施例1所记载的用于时差培养箱的光源组件400的结构和工作原理，本实施例提供了一种用于时差培养箱的观察系统，包括实施例1所记载的的用于时差培养箱的光源组件400，还包括显微照相机310、直线驱动机构300和用于与培养腔底板200转动连接的旋转轴220，所述旋转轴220上端用于支撑培养皿100，所述旋转轴220可绕自身轴线转动；所述旋转轴220中部设有观察通道221，所述直线驱动机构300用于驱动显微照相机310在所述观察通道221内沿所述第一聚光部401的轴线移动。

结合图4，所述直线驱动机构300包括丝杠301、滑块302和滑轨303，所述显微照相机310固定在所述滑块302上。可以理解的是，还包括第一旋转驱动器308，第一旋转驱动器308的输出轴与丝杠301固定连接，通过丝杠301滑块302机构驱动显微照相机310沿旋转轴220轴线移动，一方面能够通过丝杠301滑块302机构的自锁保持显微照相机310的位置，另一方面能够确保显微照相机310的移动精度。

进一步的，所述滑块302上间隔固定有驱动块304和支撑块305，所述驱动块304通过消隙螺母306与所述丝杠301螺接，所述消隙螺母306与所述支撑块305之间设置有消隙弹簧307，所述显微照相机310固定在所述支撑块305上，以使得消隙螺母306螺纹紧贴在丝杠301的螺纹上，防止丝杆传动过程中存在传动间隙，实现显微照相机310在常规步进电机控制下，不出现丢步的现象，确保显微照相机310按照设定的距离移动，进而确保拍摄的清晰度。

优选的，所述支撑块305正对所述消隙螺母306的一端设有弹簧固定凹槽309，所述消隙弹簧307一端插设在所述弹簧固定凹槽309内，以防止消隙弹簧307滑脱。

继续参照图3，本实施例提供的培养皿观察组件还包括第二旋转驱动器270，所述第二旋转驱动器270与所述旋转轴220传动连接，以便于驱动旋转轴220转动。

优选的，所述第二旋转驱动器270输出轴通过同步带271与所述旋转轴220传动连接，以使得旋转轴220与第二旋转驱动器270同步转动，确保旋转轴220能够按照设定的分度旋转。

由于培养皿100需要在一定的气氛下进行生物组织的培养，因此需要对容纳培养皿100的培养腔进行密封，本实施例在所述旋转轴220外壁套设有第一密封圈230，所述第一密封圈230用于密封所述旋转轴220与所述培养腔底板200间的间隙，所述第一密封圈230外壁套设有弹簧卡圈240。一方面能够使得第一密封圈230紧贴在旋转轴220外壁，防止培养腔内的气体泄漏，另一方面能够在第一密封圈230磨损后及时的将第一密封圈230本体紧贴在旋转轴220外，以防止第一密封圈230在使用过程中密封失效。

进一步的，所述第一密封圈230外侧壁设置有弹簧卡槽231，所述弹簧卡圈240设置在所述弹簧卡槽231内，以防止弹簧卡圈240从第一密封圈230外侧壁滑脱。

优选的，所述第一密封圈230内壁沿所述第一密封圈230轴向至少间隔设置有两个第一环形凸起232，以通过多圈环形凸起密封旋转轴220与培养腔底板200间的间隙，确保密封的可靠性。其中，为减小旋转轴220旋转的阻力，所述第一环形凸起232通常仅设置两圈。

进一步的，所述旋转轴220固定连接上端密封固定有培养皿支撑板210，以便于支撑和固定培养皿100，防止培养皿100在旋转过程中与旋转轴220产生相对位移。可以理解的是，培养皿支撑板210通常插设在培养腔底板200底板内，且培养皿支撑210可在培养腔底板200内转动，同时培养皿支撑板210设置用于容纳和固定培养皿100底部的凹槽。对于培养皿支撑板210的材质，通常采用透明材质，以确保显微照相机310能够对培养皿100内的生物组织正常拍照。

进一步的，所述第一板体211中部可转动的插设有培养皿支撑板210，所述培养皿支撑板210与所述旋转轴220固定连接，通常在培养皿支撑板210中部设置有容纳培养皿100底部的凹槽，以便于支撑和固定培养皿100，防止培养皿100在旋转过程中与旋转轴220产生相对位移。

在使用时间培养皿100放置在培养皿支撑板210的凹槽内、使培养皿100底部圆周均布的培养室位于第一聚光部401的轴线上。需要观察时，由衰光片410衰减光源灯406的光线以形成梯度光线，再依次经第二聚光部402和第一聚光部401将光线聚集在显微照相机310轴线的上方。通过旋转轴220带动培养皿支撑板210转动，从而带动培养皿100绕自身轴线转动，可使培养皿100在时差培养箱中相对显微照相机310转动，以对圆周分布的生物组织进行扫描。

因此，本实施例能够避免显微照相系统反复对焦，确保拍摄图像的清晰度，同时通过显微照相机310拍摄出具有立体感和层次感的生物组织图象，以准确的判别生物组织的形态，确保生物组织评估分析和筛选的准确性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于时差培养箱的光源组件，包括第一聚光部(401)，其特征在于，所述第一聚光部(401)入光侧设置有衰光片(410)，所述衰光片(410)沿所述衰光片(410)长度方向依次设置有多个透光部(411)，多个所述透光部(411)的透光率沿所述衰光片(410)长度方向依次增大。

2.根据权利要求1所述的用于时差培养箱的光源组件，其特征在于，所述透光部(411)的数量为三个。

3.根据权利要求2所述的用于时差培养箱的光源组件，其特征在于，三个所述透光部(411)的透光率依次为0.8-1.2％、12-18％、85-92％。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的用于时差培养箱的光源组件，其特征在于，所述第一聚光部(401)和所述衰光片(410)之间还设有第二聚光部(402)，所述第二聚光部(402)的体积大于所述第一聚光部(401)的体积。

5.根据权利要求4所述的用于时差培养箱的光源组件，其特征在于，还包括安装筒(403)，所述第一聚光部(401)安装在所述安装筒(403)的一端，所述衰光片(410)安装在所述安装筒(403)的另一端。

6.根据权利要求5所述的用于时差培养箱的光源组件，其特征在于，所述安装筒(403)一端螺接有进光板(404)，所述进光板(404)中部设置有台阶孔(405)，所述衰光片(410)位于所述台阶孔(405)内。

7.根据权利要求6所述的用于时差培养箱的光源组件，其特征在于，所述台阶孔(405)远离所述衰光片(410)的端部设置有光源灯(406)。

8.根据权利要求5所述的用于时差培养箱的光源组件，其特征在于，所述第一聚光部(401)外套设有第四密封圈(407)，所述第四密封圈(407)用于密封所述第一聚光部(401)与所述安装筒(403)间的间隙。

9.一种用于时差培养箱的观察系统，其特征在于，包括权利要求1-8中任意一项所述的用于时差培养箱的光源组件(400)，还包括显微照相机(310)、直线驱动机构(300)和用于与培养腔底板(200)转动连接的旋转轴(220)，所述旋转轴(220)上端用于支撑培养皿(100)，所述旋转轴(220)可绕自身轴线转动；所述旋转轴(220)中部设有观察通道(221)，所述直线驱动机构(300)用于驱动显微照相机(310)在所述观察通道(221)内沿所述第一聚光部(401)的轴线移动。

10.根据权利要求9所述的用于时差培养箱的观察系统，其特征在于，所述旋转轴(220)外壁套设有第一密封圈(230)，所述第一密封圈(230)用于密封所述旋转轴(220)与所述培养腔底板(200)间的间隙，所述第一密封圈(230)外壁套设有弹簧卡圈(240)。

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