CN114184802A - 切片扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种涉及生物组织样品数字图像显微扫描技术领域的切片扫描装置，包括全自动显微扫描仪、切片托盘搬运机构、切片仓库以及切片托盘，切片托盘放置于切片仓库中，切片托盘搬运机构分别连接全自动显微扫描仪和切片仓库；切片托盘搬运机构将切片仓库中的切片托盘放入全自动显微扫描仪中，全自动显微扫描仪对切片托盘中的切片进行扫描，切片托盘搬运机构将扫描后的切片托盘放入切片仓库中。本发明提供的高通量切片扫描装置，其切片放置在切片托盘中；通过切片托盘在扫描工作台与仓库之间的搬运实现全自动高通量的切片扫描；可有效避免扫描中的碎片问题，提高切片一次扫描的成功率。

Description

切片扫描装置

技术领域

本发明涉及生物组织样品数字图像显微扫描技术领域，具体地，涉及适用于显微扫描仪的高通量切片扫描装置。尤其涉及适用于高通量显微扫描的全自动显微扫描仪，切片的存储与搬运等。

背景技术

近年来，人工智能(AI)在医疗影像领域的发展推动了AI在数字病理中的应用。推动AI在数字病理中的广泛应用，首先要实现全切片的数字化扫描，将传统玻片上的全部图像信息进行数字化，形成数字化切片；其次要实现显微成像的标准化，为AI识别图像进行诊断的提供一致性图像，提高判读的准确性；再次要实现大量病理切片的自动化采集与结果初步判读，减少医生重复工作。这就需要高通量标准统一的数字病理扫描仪。目前高通量数字病理扫描仪多采用切片的直接装载扫描，如CN202021955273.9公开的《高通量数字病理切片自动扫描装置》，其缺点在于在切片装载与卸载的过程容易产生卡片、碎片的情况，发生切片的碎片在临床上是难以接受的，另外卡片与碎片等也导致了难以实现无人值守的高通量扫描，这也导致了高通量难以在医院推广。

开发一种可以避免碎片、提高稳定性的高通量切片扫描装置，对于高通量切片扫描仪在医院的推广以及数字病理及病理AI智能诊断的发展具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种切片扫描装置。

根据本发明提供的一种切片扫描装置，包括全自动显微扫描仪、切片托盘搬运机构、切片仓库以及切片托盘，切片托盘放置于切片仓库中，切片托盘搬运机构分别连接全自动显微扫描仪和切片仓库；

切片托盘搬运机构将切片仓库中的切片托盘放入全自动显微扫描仪中，全自动显微扫描仪对切片托盘中的切片进行扫描，切片托盘搬运机构将扫描后的切片托盘放入切片仓库中。

一些实施例中，全自动显微扫描仪包括XY扫描工作台、成像系统、切片预览模块、对焦Z轴以及显微镜照明，成像系统连接XY扫描工作台，XY扫描工作台上连接有显微镜照明，成像系统上分别连接有切片预览模块和对焦Z轴。

一些实施例中，XY扫描工作台包括工作台面、导向条以及第一磁铁，导向条和第一磁铁分别连接于工作台面相邻的两个侧边上。

一些实施例中，切片托盘搬运机构包括承载台、勾取机构、三维力传感器以及光电传感器，承载台上连接有勾取机构，勾取机构底部连接有三维力传感器，光电传感器连接于勾取机构的侧边，勾取机构上设有圆柱销；

勾取机构通过前后运动实现切片托盘的取放，三维力传感器监控勾取机构和/或切片托盘的受力，并通过光电传感器对切片托盘的取放进行检测。

一些实施例中，切片仓库包括仓库支架、红外反射光电检测模块、红外对射光电检测传感器以及仓位，多个仓位均匀分布于仓库支架上，仓库支架的顶部和底部分别连接有红外对射光电检测传感器，红外反射光电检测模块连接于仓库支架一侧；

红外反射光电检测模块检测切片托盘是否连接于仓位上，红外对射光电检测传感器检测切片托盘在仓位上前后方向固定位置。

一些实施例中，切片托盘包括托盘本体、切片放置位、V型槽、圆孔、第二磁铁以及腰孔，切片放置位均匀分布于托盘本体中间，V型槽对称分布与托盘本体两侧，托盘本体一端上分别连接有圆孔和腰孔，第二磁铁均匀分布于托盘本体的背部两端，第二磁铁与第一磁铁相吸。

一些实施例中，圆孔和腰孔分别连接于圆柱销上。

一些实施例中，V型固定槽包括第一V型固定槽和第二V型固定槽，第一V型固定槽和第二V型固定槽斜对称布置于托盘本体上，第一V型固定槽或第二V型固定槽在左右方向上具有坡度。

一些实施例中，还包括弹片下压滚轮，弹片下压滚轮连接于导向条和仓库支架上，弹片下压滚轮与V型固定槽一一嵌合；

当弹片下压滚轮连接于具有坡度的第一V型固定槽或第二V型固定槽上，第一V型固定槽或第二V型固定槽形成侧向推力，使切片托盘前后左右同时固定。

一些实施例中，弹片下压滚轮包括弹性片、滚轮以及芯轴，芯轴一端连接弹性片，芯轴另一端连接滚轮。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提供的高通量切片扫描装置，其切片放置在切片托盘中；通过切片托盘在扫描工作台与仓库之间的搬运实现全自动高通量的切片扫描；可有效避免扫描中的碎片问题，提高切片一次扫描的成功率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的全自动显微扫描仪示意图；

图3为本发明的XY扫描工作台示意图；

图4为本发明的切片托盘正面示意图；

图5为本发明的切片托盘背面示意图；

图6为本发明的载有切片托盘时XY扫描工作台示意图；

图7为本发明的切片仓库结构示意图；

图8为本发明的切片托盘承载台示意图；

图9为本发明的弹片下压滚轮结构示意图。

图中标号：

全自动显微扫描仪1、XY扫描工作台11、工作台面111、导向条112、第一磁铁113、成像系统12、切片预览模块13、对焦Z轴14、显微镜照明15、切片托盘搬运机构2、承载台21、勾取机构22、三维力传感器23、光电传感器24、圆柱销25、切片仓库3仓库支架31、红外反射光电检测模块32、红外对射光电检测传感器33、仓位34、切片托盘4、托盘本体41、切片放置位42、V型槽43、第一V型固定槽431、第二V型固定槽432、圆孔44、第二磁铁45、腰孔46、弹片下压滚轮5、弹性片51、滚轮52、芯轴53。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

根据本发明提供的一种切片扫描装置，如图1-2所示，包括全自动显微扫描仪1、切片托盘搬运机构2、切片仓库3以及切片托盘4，切片托盘4放置于切片仓库3中，切片托盘搬运机构2分别连接全自动显微扫描仪1和切片仓库3，所述全自动显微扫描仪1、切片托盘搬运机构2以及切片仓库3分别连接于底座上。

全自动显微扫描仪1可完成装载切片的全自动扫描拍摄成像；当全自动显微扫描仪1中的扫描工作台11移动至最右侧时，切片托盘搬运机构2可完成切片托盘4在扫描工作台11的取和放；切片仓库3可放置多个切片托盘4，通过切片托盘搬运机构2将切片托盘4依次装载到扫描工作台11上进行扫描拍摄成像；因此，通过人工一次在切片仓库3的多切片托盘4的装载，可实现无人值守的、高通量的切片显微扫描成像。

实施例2

本实施例2是在实施例1的基础上完成的，如图1-3和6所示，提供了全自动显微扫描仪1，更为具体的：

全自动显微扫描仪1包括XY扫描工作台11、成像系统12、切片预览模块13、对焦Z轴14、显微镜照明15以及弹片下压滚轮5，成像系统12连接XY扫描工作台11，XY扫描工作台11上连接有显微镜照明15，成像系统12上分别连接有切片预览模块13和对焦Z轴14。

XY扫描工作台11包括工作台面111、导向条112以及第一磁铁113，导向条112和第一磁铁113分别连接于工作台面111相邻的两个侧边上。工作台面111采用钢、铁等磁性材料，或在与切片托盘4设置的第二磁铁45对应的位置安装有第一磁铁113；工作台面111中间有孔，用于光的透射；工作台面111两侧设有低摩擦导向条112，用于切片托盘4进出导向；工作台面111两侧同时设有弹片下压滚轮5，弹片下压滚轮5与V型固定槽43一一嵌合，实现切片托盘4的辅助固定和精准定位。

如图9所示，弹片下压滚轮5包括弹性片51、滚轮52以及芯轴53，芯轴53一端与弹性片51紧固连接，芯轴53另一端连接滚轮52内圈紧固连接。优选的，弹性片51采用弹簧钢薄板制成。

如图3，XY扫描工作台还包括X轴方向和Y轴方向的位移模块，X位移模块连接Y轴位移模块，工作台面111连接在X轴位移模块的滑台上，通过XY位移模块的运动可以带动工作台面111在XY平面运动。工作台面111带动其上的切片托盘4在XY平面运动，切片预览模块13上的预览相机通过多次拍摄可获取切片的全貌，成像系统12可以通过物镜及XY扫描工作台11的二维运动依次对切片上的目标区域进行拍摄，必要时通过对焦Z轴14调节焦平面以获取清晰图像，并拼接为一张大图。切片仓库3，用于待扫描切片托盘4的存放；切片托盘搬运机构2，把待扫描切片托盘搬运到扫描平台并将扫描完成的切片托盘4搬运回切片仓库3。

通过人工将待扫描切片托盘4装载到切片仓库5，切片仓库5上的红外反射光电模块32可探测哪些托盘位放置了切片托盘4，对射红外光电检测传感器33可以检测切片托盘4的装载是否正确；全自动显微扫描仪1可对XY扫描工作台11上的切片托盘4进行切片全貌预览以及对切片上的目标区域进行扫描拍照并拼接；切片托盘搬运机构2用于切片仓库3与XY扫描工作台11之间的切片托盘4的搬运；当进行单切片扫描时，也可人工直接将切片托盘4装载到扫描工作台11上；因此，本发明通过切片仓库3，全自动显微扫描仪1，切片托盘搬运机构2的一体化设计可实现切片的高通量数字化成像扫描。

实施例3

本实施例3是在实施例1-2的基础上完成的，如图1和8所示，提供了切片托盘搬运机构2，更为具体的：

切片托盘搬运机构2包括承载台21、勾取机构22、三维力传感器23、光电传感器24以及圆柱销25，承载台21上连接有勾取机构22，勾取机构22底部连接有三维力传感器23，光电传感器24连接于勾取机构22的侧边，勾取机构22上设有圆柱销25。

承载台21连接在XYZ三轴运动模组上，通过模组的三维运动，可带动承载台在XYZ三个方向的运动；勾取机构22伸出，通过勾取机构22的圆柱销25与切片托盘4的圆孔44和腰孔46嵌合，在切片仓库3勾取一个切片托盘4，放置在承载台21上，图7为已装载切片托盘时的示意图；反向动作可将切片托盘4放置在扫描工作台11或切片仓库3；三维力传感器23可监控整个搬运过程中勾取机构22或切片托盘4的受力，三维力传感器23可感知XYZ三个方向力的大小，比如：正常托盘的取放，勾取机构22受到的阻力或托盘的反作用力为5N，我们可以设定力阈值为8N，如果超过设定的力阈值，三维力传感器23可以发出一个控制信号，控制所有电机失电，所有机构停止运动，防止发生碰撞；光电传感器24用于检测切片托盘4是否成功取到或成功放回。

实施例4

本实施例4是在实施例1-3的基础上完成的，如图6所示，提供了切片仓库3，更为具体的：

切片仓库3包括仓库支架31、红外反射光电检测模块32、红外对射光电检测传感器33、仓位34以及弹片下压滚轮5，仓库支架31的顶部和底部分别连接有红外对射光电检测传感器33，红外反射光电检测模块32连接于仓库支架31一侧，仓位34两侧分别连接有弹片下压滚轮5。

切片托盘4放置在仓库支架31上的仓位34上，两侧的弹片下压滚轮5用于定位和压紧固定切片托盘4；红外反射光电检测模块32可感知对应的仓位34是否已装载切片托盘4；红外对射光电检测传感器33装在仓库的顶部和底部，且前、后两端均有布置，用于检测已装置的切片托盘4的位置是否正确。

实施例5

本实施例5是在实施例1-4的基础上完成的，如图4-6所示，提供了切片托盘4，更为具体的：

如图4-5所示，切片托盘4包括托盘本体41、切片放置位42、V型槽43、圆孔44、第二磁铁45以及腰孔46，切片放置位42均匀分布于托盘本体41中间，V型槽41对称分布与托盘本体41两侧，托盘本体41一端上分别连接有圆孔44和腰孔46，第二磁铁45均匀分布于分布于托盘本体41背部两端，圆孔44和腰孔46分别连接于圆柱销25上。第一磁铁113和第二磁铁45异性相吸。

V型固定槽43包括第一V型固定槽431和第二V型固定槽432，第一V型固定槽431和第二V型固定槽432斜对称布置于托盘本体41上，第一V型固定槽431在左右方向上具有坡度。

如图6所示，当弹片下压滚轮5在第二V型槽432压紧时，形成向下的压力，在第一V型槽431压紧时，会形成侧向推力，使切片托盘4达到前后左右同时固定的效果。切片托盘4下表面嵌有磁铁45，通过与钢或铁等磁性材料的工作台面111，或与嵌在工作台面111中的与切片托盘4对应位置的异性第一磁铁113的吸力，辅助切片托盘4的固定。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，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，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种切片扫描装置，其特征在于，包括全自动显微扫描仪(1)、切片托盘搬运机构(2)、切片仓库(3)以及切片托盘(4)，所述切片托盘(4)放置于所述切片仓库(3)中，所述切片托盘搬运机构(2)分别连接所述全自动显微扫描仪(1)和所述切片仓库(3)；

所述切片托盘搬运机构(2)将所述切片仓库(3)中的切片托盘(4)放入所述全自动显微扫描仪(1)中，所述全自动显微扫描仪(1)对所述切片托盘(4)中的切片进行扫描，所述切片托盘搬运机构(2)将扫描后的所述切片托盘(4)放入所述切片仓库(3)中。

2.根据权利要求1所述的切片扫描装置，其特征在于，所述全自动显微扫描仪(1)包括XY扫描工作台(11)、成像系统(12)、切片预览模块(13)、对焦Z轴(14)以及显微镜照明(15)，所述成像系统(12)连接所述XY扫描工作台(11)，所述XY扫描工作台(11)上连接有所述显微镜照明(15)，所述成像系统(12)上分别连接有所述切片预览模块(13)和所述对焦Z轴(14)。

3.根据权利要求2所述的切片扫描装置，其特征在于，所述XY扫描工作台(11)包括工作台面(111)、导向条(112)以及第一磁铁(113)，所述导向条(112)和所述第一磁铁(113)分别连接于所述工作台面(111)相邻的两个侧边上。

4.根据权利要求1所述的切片扫描装置，其特征在于，所述切片托盘搬运机构(2)包括承载台(21)、勾取机构(22)、三维力传感器(23)以及光电传感器(24)，所述承载台(21)上连接有所述勾取机构(22)，所述勾取机构(22)底部连接有所述三维力传感器(23)，所述光电传感器(24)连接于所述勾取机构(22)的侧边，所述勾取机构(22)上设有圆柱销(25)；

所述勾取机构(22)通过前后运动实现所述切片托盘(4)的取放，所述三维力传感器(23)监控所述勾取机构(22)和/或所述切片托盘(4)的受力，并通过所述光电传感器(24)对所述切片托盘(4)的取放进行检测。

5.根据权利要求1所述的切片扫描装置，其特征在于，所述切片仓库(3)包括仓库支架(31)、红外反射光电检测模块(32)、红外对射光电检测传感器(33)以及仓位(34)，多个所述仓位(34)均匀分布在所述仓库支架(31)上，所述仓库支架(31)的顶部和底部分别连接有所述红外对射光电检测传感器(33)，所述红外反射光电检测模块(32)连接于所述仓库支架(31)一侧；

所述红外反射光电检测模块(32)检测所述切片托盘(4)是否连接于所述仓位(34)上，所述红外对射光电检测传感器(33)检测所述切片托盘(4)在仓位(24)上前后方向固定位置。

6.根据权利要求1所述的切片扫描装置，其特征在于，所述切片托盘(4)包括托盘本体(41)、切片放置位(42)、V型槽(43)、圆孔(44)、第二磁铁(45)以及腰孔(46)，所述切片放置位(42)均匀分布于所述托盘本体(41)中间，所述V型槽(41)对称分布与所述托盘本体(41)两侧，所述托盘本体(41)一端上分别连接有所述圆孔(44)和以及腰孔(46)，所述第二磁铁(45)均匀分布于所述托盘本体(41)的背部两端，所述第二磁铁(45)与所述第一磁铁(113)相吸。

7.根据权利要求4或6所述的切片扫描装置，其特征在于，所述圆孔(44)和所述腰孔(46)分别连接于所述圆柱销(25)上。

8.根据权利要求1所述的切片扫描装置，其特征在于，所述V型固定槽(43)包括第一V型固定槽(431)和第二V型固定槽(432)，所述第一V型固定槽(431)和所述第二V型固定槽(432)斜对称布置于所述托盘本体(41)上，所述第一V型固定槽(431)或所述第二V型固定槽(432)在左右方向上具有坡度。

9.根据权利要求3或5或8所述的切片扫描装置，其特征在于，还包括所述弹片下压滚轮(5)，所述弹片下压滚轮(5)连接于所述导向条(112)和所述仓库支架(31)上，所述弹片下压滚轮(5)与所述V型固定槽(43)一一嵌合；

当所述弹片下压滚轮(5)连接于具有坡度的所述第一V型固定槽(431)或所述第二V型固定槽(432)上，所述第一V型固定槽(431)或所述第二V型固定槽(432)形成侧向推力，使所述切片托盘(4)前后左右同时固定。

10.根据权利要求9所述的切片扫描装置，其特征在于，所述弹片下压滚轮(5)包括弹性片(51)、滚轮(52)以及芯轴(53)，所述芯轴(53)一端连接所述弹性片(51)，所述芯轴(53)另一端连接所述滚轮(52)。

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