CN116735461A - 一种白细胞三分类光学检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了光学检测系统领域的一种白细胞三分类光学检测系统，包括主框架、拍摄单元、固定单元、移动单元和主底座；拍摄单元包括固定板、采集设备和拍摄光路，固定板设置于主框架顶部，采集设备设置于固定板底部，拍摄光路设置于采集设备采集端，且采集设备和拍摄光路均位于主框架内；固定单元包括检测卡托盘，检测卡托盘一端开设有卡槽，卡槽用于安装检测卡，检测卡托盘另一端固定连接有滑动底座。本发明，通过拍摄单元配合精密的检测卡移动单元，弥补了现有技术中高放大倍数带来的可视面积缩小弊端，在高放大倍数的情况下，依旧能够完成对指定区域内的白细胞进行检测，提升了白细胞检测的精度。
Description
技术领域
本发明属于光学检测系统领域，具体是一种白细胞三分类光学检测系统。
背景技术
白细胞检测是一种医学检查，用于确定一个人体内的白细胞总数和不同类型的白细胞数量。这通常通过血液检查来完成。白细胞是免疫系统的组成部分，它们帮助保护身体免受感染和疾病的侵袭。白细胞计数可以用于诊断许多疾病，包括感染、肿瘤和自身免疫性疾病。
三分类检测也叫三分群检测，是将血液中的白细胞分成淋巴细胞，单核细胞，粒细胞三群，常规的三分类检测仪利用库尔德阻抗法为原理，其体积非常大、价格昂贵。其他同类光学三分类检测仪均为直接拍摄法，未进行扫描组合拍照，无法兼顾显微镜视场与放大倍数，造成精度不高。
综上所述，亟需一款技能够准确的进行三分类检测，且体型小巧的三分类检测系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种白细胞三分类光学检测系统，在体积小巧的基础上，能够使用较低的血量完成高精度的三分类检测。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种白细胞三分类光学检测系统，包括主框架、拍摄单元、固定单元、移动单元和主底座；
拍摄单元包括固定板、采集设备和拍摄光路，固定板设置于主框架顶部，采集设备设置于固定板底部，拍摄光路设置于采集设备采集端，且采集设备和拍摄光路均位于主框架内；
固定单元包括检测卡托盘，检测卡托盘一端开设有卡槽，卡槽用于安装检测卡，检测卡托盘另一端固定连接有滑动底座；
移动单元包括驱动件、丝杆滑轨和直线导轨，丝杆滑轨包括丝杠副和对称设置于丝杠副两侧的光轴，滑动底座与丝杠副的螺母固定连接且与光轴滑动配合，丝杠副的丝杆与驱动件输出轴同轴固定连接，检测卡托盘与直线导轨滑动连接；
驱动件固定连接于主底座，主底座两侧均设置有限位组件，限位组件分别用于对检测卡托盘的运动距离和丝杠副的运动距离进行限制；
检测卡托盘经过扫描单元下方时，扫描单元从起始位置对整个检测区域进行拍摄，并将拍摄的图像进行拼接形成最终检测区图像，并通过最终检测区图像计算白细胞数量。
上述方案的技术原理如下：
将检测卡放入仪器后，先通过移动单元作用，将检测卡运送至摄像设备可拍摄位置，在限位设计的配合下，摄像头从起始位置开始拍摄，直至整个检测区域拍摄完毕。在拍摄的过程中通过丝杆滑轨和直线导轨共同构成平稳的移动机构，使检测卡托盘带着检测卡平稳、准确、稳定移动到摄像设备摄像端下方并完成图像采集。
拍摄的照片通过机械结构和算法不会发生重叠影响，最终拼接汇总成一个庞大的检测区，让白细胞的统计准确度提升，从而让倒推的人体白细胞数量。
采用上述方案有以下有益效果：
1、本方案，通过拍摄单元配合精密的检测卡移动单元，在检测卡被移动的过程中，在检测卡的检测区域内拍摄多张高放大倍数的照片，并结合算法，对其进行拼接，汇总为一个庞大的检测区图像，能够更加清晰的采集到白细胞，让白细胞的统计精度得到提升；在高放大倍数的情况下，依旧能够完成对指定区域内的白细胞检测，弥补了现有技术中高放大倍数带来的可视面积缩小会产生统计误差、容易受的干扰的弊端，提升了白细胞检测的精度。
2、本方案，通过丝杠副+光轴导轨与检测卡直线滑动导轨的双导轨设计，他们互相完全独立，各自解决一个环节的误差，丝杆导轨解决了丝杆运动的误差问题，直线滑动导轨解决了检测卡滑动装配所形成的误差问题，确保了整体误差在整个扫描过程中均可以落到能清晰成像的景深范围内，极大提升了仪器精度与稳定性、重复性。
3、本方案，结构简洁，相较于现有技术中庞大的设备体积，体积更加小巧。
综上所述，本方案的检测系统的体积小巧，且能够使用较低的血量即可完成高精度的三分类检测。
进一步，主框架内侧壁设置有隔板，隔板上开设有用于采集图像的开孔，隔板底部设置有磁吸压盖，磁吸压盖也开设有用于采集图像的开孔，卡槽两侧设置有磁吸件，卡槽位于磁吸压盖下方时，磁吸压盖与卡槽边缘吸附对检测卡进行固定。
有益效果：当检测卡就位后，磁吸压板就会在磁力作用下，压住检测卡，规避了检测卡可能的晃动与放置不到位的误差
进一步，固定板开设有若干固定槽，螺栓穿过固定槽与主框架上表面固定连接。
有益效果：通过调节螺栓在固定槽内的固定位置可实现对拍摄单元位置的微调。
进一步，主底座上固定连接有补光组件，补光组件位于拍摄单元正下方。
有益效果：通过补光组件对输送至机芯内的检测卡进行补光，使拍摄单元能够采集到更加清晰的图像。
进一步，主框架两侧均一体成型有连接板，连接板上均分别开设有两个定位孔和两个调节孔，定位孔内穿过定位柱并通过定位柱与主底座固定连接，调节孔内穿过弹性件且弹性件与主底座固定连接。
有益效果：整个主框架在弹簧的弹力作用下锁定固定位置，并在导轨作用下让上下滑动平衡、水平。
进一步，限位组件为光电限位机构，通过对光电限位机构的触发门限进行微调，并结合移动单元机械结构对总调位置进行校准。
有益效果：通过后期不断的对光电限位机构的触发门限进行调节使其与机械结构配合，使得检测卡托盘的移动聚集、悬停位置更加准确。
进一步，丝杆滑轨的最大行程为检测卡的最大位移距离，且初始状态时检测卡推盘上的卡槽延伸至主框架外。
有益效果：通过丝杆滑轨带动检测卡托盘移动，其移动距离就是检测卡扫描需要拍照的距离，对应了检测卡检测区的开始位置和结束位置。
进一步，在拍摄单元图像采集结束后驱动件运行，通过丝杠副和直线滑轨将检测卡托盘复位。
有益效果：避免步进电机偶然原因出现的丢步，形成的误差积累。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明白细胞三分类光学检测系统实施例的轴测图。
图2为本发明白细胞三分类光学检测系统实施例的正视图。
图3为本发明白细胞三分类光学检测系统实施例的去主框架正视图。
图4为本发明白细胞三分类光学检测系统实施例的俯视图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“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。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：主框架1、连接板2、弹簧3、定位柱4、检测卡托盘5、步进电机6、主底座7、安装板8、限位组件9、光轴10、丝杠副11、补光组件12、直线滑轨13、卡槽14、拍摄光路15、采集设备16、固定板17。
实施例如附图1和附图2所示：一种白细胞三分类光学检测系统，包括主框架1、拍摄单元、固定单元、移动单元和主底座7。
拍摄单元包括固定板17、采集设备16和拍摄光路15，固定板17为矩形的板状结构且表面的角落和边缘处开设有若干的固定槽，螺栓穿过固定槽使固定板17与主框架1上表面固定连接，如此设计通过调节螺栓在固定槽内位置便可实现对固定板17位置的微调。采集设备16可拆卸安装于固定板17底部，采集设备16即为高清摄像设备，拍摄光路15可拆卸安装于采集设备16采集端，且采集设备16和拍摄光路15均贯穿主框架1的顶部置于主框架1内。
固定单元包括检测卡托盘5，检测卡托盘5的两侧侧壁与主框架1的内侧壁间隙配合，检测卡托盘5一端开设有卡槽14，卡槽14用于安装检测卡，且设置有开槽的一端通过螺栓固定安装有限位柄，检测卡托盘5另一端则通过螺栓固定连接有滑动底座，滑动底座中部开设有用于固定丝杠副11螺母的槽口，且两侧开设有用于连接光轴10的开孔。
移动单元包括驱动件(步进电机6)、丝杆滑轨和直线导轨，丝杆滑轨的最大行程为检测卡的最大位移距离，且初始状态时检测卡推盘上的卡槽14延伸至主框架1外。丝杆滑轨包括丝杠副11和对称设置于丝杠副11两侧的光轴10，光轴10固定连接于主底座7的安装板8上，滑动底座通过其中部的槽口与丝杠副11的螺母固定连接且通过两侧的开孔与光轴10滑动配合，丝杠副11的丝杆与步进电机6输出轴通过联轴器同轴固定连接，检测卡托盘5与直线导轨滑动连接，具体是将直线滑轨13的轨道板固定于主底座7上，并将直线滑轨13的滑座与检测卡托盘5固定连接。
步进电机6固定连接于主底座7左端，主底座7左右两侧均一体成型有安装板8，安装板8用于安装步进电机6、丝杠副11和光轴10，步进电机6上还安装有防护罩用于对步进电机6进行防护，主底座7前后两侧均设置有限位组件9，限位组件9为光电限位机构，通过对光电限位机构的触发门限进行微调，并结合移动单元机械结构对总调位置进行校准，限位组件9分别用于对检测卡托盘5的运动距离和丝杠副11的运动距离进行限制，主底座7的右端固定连接有补光组件12，补光组件12位于拍摄单元正下方用于为拍摄单元补光。
主框架1内侧壁焊接固定有隔板，隔板上开设有用于采集图像的开孔，隔板上方用于安装拍摄单元，而隔板下方与主底座7之间的空间用于供检测卡托盘5滑动，隔板底部设置有磁吸压盖，磁吸压盖也开设有用于采集图像的开孔，卡槽14两侧设置有磁吸件，卡槽14位于磁吸压盖下方时，磁吸压盖与卡槽14边缘吸附对检测卡进行固定。检测卡托盘5经过扫描单元下方时，扫描单元从起始位置对整个检测区域进行拍摄，并将拍摄的图像进行拼接形成最终检测区图像，并通过最终检测区图像计算白细胞数量。
主框架1两侧均一体成型有连接板2，形成“几”字形的结构，连接板2上均分别开设有两个定位孔和两个调节孔，定位孔内穿过定位柱4并通过定位柱4与主底座7固定连接实现主框架1与主底座7的固定连接，调节孔内穿过弹性件(弹簧3)且弹簧3与主底座7固定连接，通过上述设计可实现对采集设备16的整体高度进行调节。
在拍摄单元图像采集结束后驱动件运行，通过丝杠副11和直线滑轨13将检测卡托盘5复位。
具体实施过程如下：
当检测卡放入到卡槽14内，先通过步进电机6带动丝杆滑轨运行，将检测卡运送至摄像设备可拍摄位置，在限位组件9的配合下，摄像设备从起始位置开始拍摄，直至整个检测区域拍摄完毕。拍摄的照片通过机械结构和算法不会发生重叠影响，最终汇总成一个庞大的检测区，让白细胞的统计准确度提升，从而倒推的人体白细胞数量变得准确。扫描放大倍数调教按白细胞的自身体积的识别上下限来。确保可以看清楚最小的白细胞与最大的白细胞，这部分直径范围为3-25um之间。
移动单元整体由双导轨和丝杆光轴10与直线滑轨13组合在一起构成，丝杆导轨包括有两根对称的光轴10，让机芯整体基础稳定，步进电机6运行带动检测卡托盘5运行更加平稳，且精度和稳定性更好。由于滑动组件是叠加在光轴10上的，这部分会产生误差，这部分采用直线滑轨13，使其滑动平稳，重复性高。对应的限位组件9采用光电限位方式，此方式可以微调触发门限，软件与结构配合后，就可以实现后期的总调位置校准。光电限位是嵌套方式，即分别用两对光电限位组件9去锁定丝杆滑轨的运动距离和检测卡托盘5滑轨的运动距离，丝杆滑轨的行程是仪器允许的最大行程，带动检测托盘支出仪器外壳，让使用者放置检测卡。
丝杆滑轨运动距离就是检测卡扫描需要拍照的距离，对应了检测卡检测区的开始位置和结束位置，为了避免步进电机6偶然原因出现的丢步，形成的误差积累，每次仪器检测完毕都会根据这种嵌套限位设计进行导轨整体位置复位与检测区的位置复位。
当检测卡托盘5运动到对应位置，顶部的磁吸压盖就会压住检测卡，这就消除了可能存在的任何晃动与安装细微的不到位，提供稳定精密的检测条件。
整个主框架1在弹簧3的弹力作用下锁定固定位置，并在导轨作用下让上下滑动平衡、水平。由于拍摄光路15是安装在主框架1上的，因此如果因为安装、装配造成了成像距离偏差，就可以通过非常方便的调节螺丝松紧，来改变采集设备16到检测卡的高度。也就提供了一个产线装配完毕后的校准调节便捷通道。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (8)
1.一种白细胞三分类光学检测系统，其特征在于：包括主框架、拍摄单元、固定单元、移动单元和主底座；
拍摄单元包括固定板、采集设备和拍摄光路，固定板设置于主框架顶部，采集设备设置于固定板底部，拍摄光路设置于采集设备采集端，且采集设备和拍摄光路均位于主框架内；
固定单元包括检测卡托盘，检测卡托盘一端开设有卡槽，卡槽用于安装检测卡，检测卡托盘另一端固定连接有滑动底座；
移动单元包括驱动件、丝杆滑轨和直线导轨，丝杆滑轨包括丝杠副和对称设置于丝杠副两侧的光轴，滑动底座与丝杠副的螺母固定连接且与光轴滑动配合，丝杠副的丝杆与驱动件输出轴同轴固定连接，检测卡托盘与直线导轨滑动连接；
驱动件固定连接于主底座，主底座两侧均设置有限位组件，限位组件分别用于对检测卡托盘的运动距离和丝杠副的运动距离进行限制；
检测卡托盘经过扫描单元下方时，扫描单元从起始位置对整个检测区域进行拍摄，并将拍摄的图像进行拼接形成最终检测区图像，并通过最终检测区图像计算白细胞数量。
2.根据权利要求1所述的白细胞三分类光学检测系统，其特征在于：主框架内侧壁设置有隔板，隔板上开设有用于采集图像的开孔，隔板底部设置有磁吸压盖，磁吸压盖也开设有用于采集图像的开孔，卡槽两侧设置有磁吸件，卡槽位于磁吸压盖下方时，磁吸压盖与卡槽边缘吸附对检测卡进行固定。
3.根据权利要求2所述的白细胞三分类光学检测系统，其特征在于：固定板开设有若干固定槽，螺栓穿过固定槽与主框架上表面固定连接。
4.根据权利要求3所述的白细胞三分类光学检测系统，其特征在于：主底座上固定连接有补光组件，补光组件位于拍摄单元正下方。
5.根据权利要求4所述的白细胞三分类光学检测系统，其特征在于：主框架两侧均一体成型有连接板，连接板上均分别开设有两个定位孔和两个调节孔，定位孔内穿过定位柱并通过定位柱与主底座固定连接，调节孔内穿过弹性件且弹性件与主底座固定连接。
6.根据权利要求5所述的白细胞三分类光学检测系统，其特征在于：限位组件为光电限位机构，通过对光电限位机构的触发门限进行微调，并结合移动单元机械结构对总调位置进行校准。
7.根据权利要求6所述的白细胞三分类光学检测系统，其特征在于：丝杆滑轨的最大行程为检测卡的最大位移距离，且初始状态时检测卡推盘上的卡槽延伸至主框架外。
8.根据权利要求7所述的白细胞三分类光学检测系统，其特征在于：在拍摄单元图像采集结束后驱动件运行，通过丝杠副和直线滑轨将检测卡托盘复位。
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