CN114354308A - 一种全自动制片染色阅片一体机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全自动制片染色阅片一体机，制片装置包括插管和用于驱动插管的驱动件；染色装置包括巴氏染色模块和p16染色模块，其中巴氏染色模块包括旋转加液盘，通过加液管道和加液模块连接，p16染色模块包括移液装置，移液装置具有平移自由度和转动自由度；移液装置用于吸取染色剂和对待染色载玻片滴加染色剂；载玻片自动装载回收装置包括柔性机械爪、纵向丝杆滑台和横向丝杆滑台，以实现X、Y、Z三轴运动；柔性机械爪包括机械爪手指用于夹取多种形状的物体；传动装置包括传送带，传送带上设有多个凹槽，凹槽形状与载玻片夹相同，每个凹槽的中心均设有圆孔与载玻片夹圆孔相对应，用于阅片时显微镜光源照明。

Description

一种全自动制片染色阅片一体机

技术领域

本发明涉及载玻片制片、染色、阅片设备技术领域，具体设计一种全自动制片染色阅片一体机。

背景技术

医疗设备的自动化和一体化是医学设备领域未来的发展趋势与方向。目前在样本检测方面，存在着效率低、感染风险高、人员操作不规范等问题，究其原因是因为制片、染色、阅片的人工操作步骤较多，操作熟练度极大程度影响了完成时间，且阅片人员匮乏，阅片压力大，检测结果的准确性也无法得到保证。制片、染色、阅片各环节往往是在不同设备中进行，载玻片在转移过程中有可能造成污染或导致操作人员感染。

存在一些自动化设备，但是无法在设备成本低、占用环境空间小的前提下实现全自动化操作，不适用于小规模检测。如公开号CN111551756A的发明专利公开的一种全自动制片染色扫描系统，该系统集成了样本输送、制片、染色、扫描等模块，但是装置较为复杂，成本较高，适用于检测量大的人员使用。又如专利公开号CN112557683A的发明专利公开的一种制片染色阅片工作站，该工作站的结构相对简单，但是需要人工插拔载玻片，无法自动上料、取样。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的缺陷和不足，提供一种全自动制片染色阅片一体机，用于解决目前制片阅片染色设备在低成本、占用环境空间小的前提下自动化程度不足，处理染色废液需要额外装置，不适用于小规模检测的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种全自动制片染色阅片一体机，包括：外部框架、制片装置、染色装置、阅片装置、载玻片自动装载回收装置和传动装置；

所述外部框架包括液晶显示控制面板；制片装置包括插管和用于驱动插管的驱动件；染色装置包括巴氏染色模块和p16染色模块，其中巴氏染色模块包括旋转加液盘，通过加液管道和加液模块连接，p16染色模块包括移液装置，所述移液装置具有平移自由度和转动自由度；所述移液装置用于吸取染色剂和对待染色载玻片滴加染色剂；

所述阅片装置包括阅片显微镜；载玻片自动装载回收装置包括柔性机械爪、纵向丝杆滑台和横向丝杆滑台，以实现X、Y、Z三轴运动；所述柔性机械爪包括机械爪手指用于夹取多种形状的物体；传动装置包括传送带，传送带上设有多个凹槽，凹槽形状与载玻片夹相同，且两侧设有限位槽用于固定载玻片夹，每个凹槽的中心均设有圆孔与载玻片夹圆孔相对应，用于阅片时显微镜光源照明。

在一较佳实施例中：所述制片装置包括样本存储架和样本瓶回收盒，样本存储架上设有供样本试管和样本瓶放置的定位插孔，样本瓶回收盒用于收纳使用过的样本试管。

在一较佳实施例中：所述插管用于插入样本试管并形成连动配合，样本试管上端的软质部分和插管底部相对应；所述插管设置在制片装置中的制片升降线轨滑块上。

在一较佳实施例中：所述插管中间为空心部分，所述插管用于拔出样本试管后从样本瓶中吸取样本，再将样本滴加在载玻片上。

在一较佳实施例中：所述加液模块通过蠕动泵来定量加液；所述巴氏染色模块导杆安装在染色升降线轨滑块上，所述升降线轨滑块带动导杆上下运动。

在一较佳实施例中：所述移液装置安装在移液支撑杆上，所述移液支撑杆通过旋转从动轮和旋转安装板连接在上下线轨滑块上，上下线轨滑块带动移液装置上下运动，所述旋转安装板另一端设有旋转主动轮，所述旋转安装板另一侧安装有旋转步进电机，所述旋转步进电机驱动旋转主动轮使得移液装置旋转。

在一较佳实施例中：所述机械爪手指由两片机械爪固定片进行固定，所述机械爪固定片一端和机械爪底座连接，另一端和机械爪活动片连接，所述机械爪活动片和机械爪固定板连接，所述机械爪固定板通过中心圆孔与机械爪中心轴连接，通过机械爪固定板上下运动带动机械爪手指夹取物体。

在一较佳实施例中：所述载玻片自动装载回收装置包括载玻片架，载玻片架底板前后两侧设有凹槽，用于机械爪手指夹取载玻片夹，载玻片架后侧板设有中心槽，用于机械爪手指向上运动将载玻片夹带出。

在一较佳实施例中：所述传送带一端安装在传动主动轮上，另一端安装在传动从动轮上，所述传动主动轮和传动从动轮通过前侧传动支撑架和后侧传动支撑架固定；

所述传动后侧支撑架一侧安装有传动步进电机，另一侧设有横板，横板用于放置显微镜光源。

在一较佳实施例中：所述传动装置下方设有废液槽，槽液槽用于传动带倾倒染色所留的废液。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的一体机，操作人员只需要将载玻片装进载玻片夹中，再将载玻片夹放置于指定载玻片架中，一体机即可实现上片、制片、染色、阅片和载玻片回收一系列操作，全程无需人工参与，减少了人员感染风险和操作不当造成的检测误差，同时本发明通过传动装置即可实现废液处理操作，无需添加新的装置，简化了整体结构，且设备成本低、占用空间环境小、适用于小规模检测。

附图说明

图1为本发明的全自动制片染色阅片一体机的结构示意图；

图2为载玻片自动装载回收装置的结构示意图；

图3为传动装置的结构示意图；

图4为制片装置和巴氏染色模块运动的结构示意图；

图5为制片装置的结构示意图；

图6为巴氏染色模块的结构示意图；

图7为p16染色模块的结构示意图；

图8为传送装置后侧传动支撑架的结构示意图；

图9为全自动制片染色阅片一体机背面的结构示意图；

图10为配套使用的载玻片夹的结构示意图。

图中各标记对应的名称为：

1、外部框架；11、液晶显示控制面板；2、载玻片自动装载回收装置；21、柔性机械爪；211、机械爪手指；22、转接体；23、纵向丝杆滑台；231、纵向线轨滑块；232、纵向步进电机；24、横向丝杆滑台；241、横向线轨滑块；242、横向步进电机；243、横向轴承片；244、横向电机片；251、回收装置连接片；252、回收装置固定块；253、回收装置线轨；254、回收主动轮；255、回收从动轮；3、传动装置；31、传送带；32、传动主动轮；33、传动从动轮；34、前侧传动支撑架；35、后侧传动支撑架；36、传动步进电机；37、横板；38、显微镜光源；39、废液槽；4、制片装置；41、制片固定块；42、插管；43、前端制片固定块；44、制片升降固定块；45、制片升降线轨滑块；46、制片升降线轨；47、制片升降电机；51、巴氏染色模块；510、旋转加液盘；511、加液管道；512、单轴电机；513、单轴支架；514、巴氏染色模块导杆；515、染色升降线轨滑块；516；染色升降线轨；517、染色升降电机；52、p16染色模块；520、移液装置；521、移液针；522、p16染色剂盒；523、旋转从动轮；524、旋转安装板；525、线轨滑块；526、上下线轨；527、旋转主动轮；528、旋转步进电机；529、上下安装版；530、上下主动轮；531、上下从动轮；532、上下步进电机；6、阅片显微镜；71、蠕动泵；72加液模块；8、上层支撑板；81、Y轴线轨滑动块；82、Y轴线轨、83、Y轴步进电机；84、Y轴主动轮；85、Y轴从动轮；86、前侧X轴线轨；87、后侧X轴线轨；88、X轴从动轮；89、X轴主动轮；810、X轴步进电机。

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；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是壁挂连接，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。

本实施例提供一种全自动制片染色阅片一体机，如图1-9所示，一体机包括外部框架1、载玻片自动装载回收装置2、传动装置3、制片装置4、染色装置和阅片装置。外部框架1包括液晶显示控制面板11，用于对一体机整体进行控制，载玻片自动装载回收装置2包括放置新的载玻片和回收的载波片的载玻片架26，传动装置3包括传送带31和废液槽39，制片装置4包括样本存储架41和样本瓶回收盒42，染色装置包括巴氏染色模块51、p16染色模块52，阅片装置包括阅片显微镜6。

如图2所示，载玻片自动装载回收装置2包括柔性机械爪21，柔性机械爪21安装有机械爪手指211，其材质为注塑材料，能够通过形变从而贴合载玻片夹，且机械爪手指211宽度与传送带31两侧凹槽和载玻片架26两侧凹槽相对应，方便将载玻片夹从载玻片架26和传送带31中取出或放置于它们之中。

柔性机械爪21安装在转接体22纵向圆筒部分上，转接体22横向长方体部分安装在纵向线轨滑块231上，由纵向线轨滑块231带动进行上下运动，纵向丝杆滑台23由纵向步进电机232进行驱动。

纵向丝杆滑台23安装在横向线轨滑块241上，横向线轨滑块241带动纵向丝杆滑台23进行前后运动，从而使得柔性机械爪21同步动作，横向丝杆滑台24由横向步进电机242进行驱动。横向丝杆滑台24的横向轴承片243安装在前侧线轨24上，横向电机片244安装在回收装置连接片251上，回收装置连接片251通过螺栓和回收装置固定块252连接，回收装置固定块252安装在回收装置线轨253上，回收装置固定块252上设有线孔，用于穿过皮带，两侧分别设有回收主动轮254和回收从动轮255，二者通过皮带连接，回收步进电机256对回收主动轮起驱动作用。通过以上结构，柔性机械爪21能够实现上下、前后、左右三轴运动，从而可以实现载玻片上新和回收的操作。

如图3所示，传动装置3包括传送带31，传送带31上设有凹槽，其中凹槽前后两侧设有方槽，其宽度和机械爪手指21宽度相同，用于机械爪手指21夹取载玻片夹，夹取方式为由后向前平移取出。凹槽左右两侧设有限位槽，其大小形状和载玻片夹两侧相同，用于固定载玻片夹，凹槽底部设有圆孔，大小位置与载玻片夹圆孔对应，用于阅片时光源进行照明。传送带一端安装在传动主动轮上32，另一端安装在传动从动轮33上，传动主动轮和传动从动轮通过前侧传动支撑架34和后侧传动支撑架35固定。

后侧传动支撑架35一侧安装有传动步进电机36，另一侧设有横板37，横板37上放置显微镜光源38，显微镜光源38正上方对应阅片显微镜6的位置，用于阅片时照明。传动装置3下方中间位置设有废液槽39，当载玻片完成染色操作，传送带31转动使载玻片位于传送带31下侧，此时通过重力作用，染色废液倾倒于废液槽39中。

如图4所示，制片装置4和巴氏染色模块51安装在上层支撑板8上，制片装置4通过制片固定块安装41在Y轴线轨滑动块81上，Y轴线轨滑动块81安装在Y轴线轨82上，Y轴线轨82安装在上层支撑板8，上层支撑板8另一侧安装有Y轴步进电机83，Y轴线轨82一端安装有Y轴主动轮84，另一段安装有Y轴从动轮85，二者通过皮带连接，Y轴步进电机83对Y轴主动轮84进行驱动，使得制片装置4能够前后运动，从而实现对样品的取出。

上层支撑板8通过固定块和线轨滑块安装在前侧X轴线轨86和后侧X轴线轨87上，后侧X轴线轨87两端分别安装有X轴从动轮88和X轴主动轮89，二者通过皮带连接，X轴步进电机810对X轴主动轮89进行驱动，使得上层支撑板8、制片装置4和巴氏染色模块51能够左右运动。

如图5所示，制片装置4包括插管42，插管42前端固定在前端制片固定块43上，后端固定在制片升降固定块44上，制片升降固定块44安装在制片升降线轨滑块45上，制片升降线轨滑块45安装在制片升降线轨46上，制片升降线轨46两侧设有主动轮和从动轮，制片升降电机47对主动轮进行驱动，从而带动插管42进行上下运动，使得插管能够下降取出样本试管抬起，再伸入样本瓶中吸取样本。

如图6所示，巴氏染色模块51包括旋转加液盘510，旋转加液盘510设有孔用于加液管道511的连接，加液管道511由加液模块72输送染色剂，染色剂的量由蠕动泵71进行控制。旋转加液盘510下方设有加液针，用于染色剂流出。旋转加液盘510安装在单轴电机512上，单轴电机512上带动旋转加液盘510进行旋转，从而实现旋转加液，旋转加液的好处在于可以拥有了四个输液管道，比之单管加液更加灵活，单轴电机512固定在单轴支架513中，单轴支架513上侧与巴氏染色模块导杆514连接，巴氏染色模块导杆514固定在染色升降线轨滑块515上，染色升降线轨滑块515安装在染色升降线轨516上，染色升降线轨516两侧设有主动轮和从动轮，染色升降电机517对主动轮进行驱动，从而带动巴氏染色模块导杆514进行上下运动，在滴加染色剂的时候拉近和载玻片的距离，增加滴加准确率。

如图7所示，p16染色模块52包括移液装置520，移液装置520前端设有移液针521，移液针521从p16染色剂盒522中吸取染色剂，并将其转移到载玻片上。移液装置520安装在移液支撑杆522上，移液支撑杆522通过旋转从动轮523和旋转安装板524连接在上下线轨滑块525上，带动移液装置520上下运动，所述旋转安装板另一端设有旋转主动轮527，旋转安装板524另一侧安装有旋转步进电机528，旋转主动轮527和旋转从动轮523之间通过皮带连接，旋转步进电机528对旋转主动轮527进行驱动，使得移液模块520旋转，完成取染色剂和滴加染色剂的操作。

上下线轨滑块525安装在上下线轨526上，上下线轨526安装在上下安装版529上，上下线轨523一端安装有上下主动轮530，另一端安装有上下从动轮531，上下主动轮530和上下从动轮531之间通过皮带连接，所述上下安装板529另一侧安装有上下步进电机532，上下步进电机532对上下主动轮530驱动，使得移液装置520上下运动。

本实施例的使用过程：

操作人员需要将载玻片放入图9所示的载玻片夹中，接着将载玻片夹放入载玻片架26中，放置方式为叠加放置。图1中左侧两个载玻片架用于放置新的载玻片夹，右侧两个用于放置回收的载玻片夹，实际操作中并不仅限于使用四个，但应注意玻片架位置应在载玻片自动装载回收装置2运动范围内。

载玻片夹放置完成后，通过液晶显示控制面板11控制一体机开始运行，一体机首先进行初始化操作，传动主动轮上32带动传送带31顺时针旋转，直至传送带31上侧左数第一个凹槽运动至载玻片自动装载回收装置2，回收装置固定块252在回收步进电机256的驱动下开始运动至左右位置合适，横向线轨滑块241在横向步进电机242的驱动下向前运动，直到纵向丝杆滑台23位于装有新的载玻片夹的载玻片架26正上方，此时初始化完成。

纵向线轨滑块231在纵向步进电机232的驱动下向下运动至合适位置，使得柔性机械爪21能够夹取最上层的载玻片夹，机械爪手指211宽度与载玻片架26两侧凹槽相对应，能够很便利地将玻片夹夹起并取出。载玻片自动装载回收装置2运动直至玻片夹与传送带31左数第一个凹槽位置相对应，此时横向线轨滑块241在横向步进电机242的驱动下向后运动，从侧面将载玻片夹放入传送带31中，完成第一个传送带的放置。待感应到一个载玻片夹放置完成后，传动主动轮上32带动传送带31逆时针旋转，继续下一个载玻片夹的放置。

当放置有载玻片夹的传送带凹槽运动到制片装置4和染色装置下方时，开始制片操作。制片装置4运动至样本存储架41正上方，插管42从样本存储架41上取出样本试管，样本试管上部与插管42底部相配合，易于取出，接着插管带着样本试管伸入样本瓶中，从其中吸取样本，Y轴线轨滑动块81在Y轴步进电机83的驱动下带动制片装置移动至放置有载玻片夹的传送带凹槽正上方，制片升降固定块44在制片升降电机47驱动下向下运动至合适位置，插管42将样本滴加在载玻片上，制片步骤完成。

操作人员通过液晶显示控制面板11选择染色方式，若选择巴氏染色模式，巴氏染色模块51运动至待染色载玻片正上方，旋转加液盘510滴加染色液于载玻片上，染色步骤完成；若选择p16染色模式，p16染色模块52的移液装置520在旋转步进电机528驱动下旋转至p16染色剂盒522正上方，移液装置520在上下步进电机532驱动下下降吸取染色剂，接着移液装置520转移至待染色载玻片正上方，滴加染色剂，染色步骤完成。

染色完成后静置，待染色剂将样本完全染色，传送带31逆时针旋转至下一待染色玻片夹到达指定位置，此时已完成染色的载玻片处于倒置状态，染色废液由于重力作用滴落在废液槽32中，传送带31和废液槽32足够长，能够使染色废液滴落至不影响阅片的程度。

传送带31继续逆时针旋转，直至染色完成的载玻片位于阅片显微镜6的正下方，此时开始阅片操作，控制制片染色时间和阅片时间尽可能相同，即可实现制片、染色、阅片操作用时进行，提高效率。阅片步骤完成后，传送带31继续逆时针旋转，当阅片完成的载玻片运动至载玻片自动装载回收装置2正下方时，对载玻片进行回收，从侧面将载玻片取出后放于载玻片架26中，同时将新的载玻片夹装载，便可循环进行上述过程。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (6)

1.一种全自动制片染色阅片一体机，其特征在于包括：外部框架、制片装置、染色装置、阅片装置、载玻片自动装载回收装置和传动装置；

所述外部框架包括液晶显示控制面板；制片装置包括插管和用于驱动插管的驱动件；染色装置包括巴氏染色模块和p16染色模块，其中巴氏染色模块包括旋转加液盘，通过加液管道和加液模块连接，p16染色模块包括移液装置，所述移液装置具有平移自由度和转动自由度；所述移液装置用于吸取染色剂和对待染色载玻片滴加染色剂；

所述阅片装置包括阅片显微镜；载玻片自动装载回收装置包括柔性机械爪、纵向丝杆滑台和横向丝杆滑台，以实现X、Y、Z三轴运动；所述柔性机械爪包括机械爪手指用于夹取多种形状的物体；传动装置包括传送带，传送带上设有多个凹槽，凹槽形状与载玻片夹相同，且两侧设有限位槽用于固定载玻片夹，每个凹槽的中心均设有圆孔与载玻片夹圆孔相对应，用于阅片时显微镜光源照明。

2.根据权利要求1所述的一种全自动制片染色阅片一体机，其特征在于：所述制片装置包括样本存储架和样本瓶回收盒，样本存储架上设有供样本试管和样本瓶放置的定位插孔，样本瓶回收盒用于收纳使用过的样本试管，所述插管用于插入样本试管并形成连动配合，样本试管上端的软质部分和插管底部相对应；所述插管设置在制片装置中的制片升降线轨滑块上，所述插管中间为空心部分，所述插管用于拔出样本试管后从样本瓶中吸取样本，再将样本滴加在载玻片上。

3.根据权利要求1所述的一种全自动制片染色阅片一体机，其特征在于：所述加液模块通过蠕动泵来定量加液；所述巴氏染色模块导杆安装在染色升降线轨滑块上，所述升降线轨滑块带动导杆上下运动。

4.根据权利要求1所述的一种全自动制片染色阅片一体机，其特征在于：所述移液装置安装在移液支撑杆上，所述移液支撑杆通过旋转从动轮和旋转安装板连接在上下线轨滑块上，上下线轨滑块带动移液装置上下运动，所述旋转安装板另一端设有旋转主动轮，所述旋转安装板另一侧安装有旋转步进电机，所述旋转步进电机驱动旋转主动轮使得移液装置旋转。

5.根据权利要求1所述的一种全自动制片染色阅片一体机，其特征在于：所述机械爪手指由两片机械爪固定片进行固定，所述机械爪固定片一端和机械爪底座连接，另一端和机械爪活动片连接，所述机械爪活动片和机械爪固定板连接，所述机械爪固定板通过中心圆孔与机械爪中心轴连接，通过机械爪固定板上下运动带动机械爪手指夹取物体，所述载玻片自动装载回收装置包括载玻片架，载玻片架底板前后两侧设有凹槽，用于机械爪手指夹取载玻片夹，载玻片架后侧板设有中心槽，用于机械爪手指向上运动将载玻片夹带出。

6.根据权利要求1所述的一种全自动制片染色阅片一体机，其特征在于：所述传送带一端安装在传动主动轮上，另一端安装在传动从动轮上，所述传动主动轮和传动从动轮通过前侧传动支撑架和后侧传动支撑架固定，所述传动装置下方设有废液槽，槽液槽用于传动带倾倒染色所留的废液；

所述传动后侧支撑架一侧安装有传动步进电机，另一侧设有横板，横板用于放置显微镜光源。

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