CN117121498A - 用于对低温环境内的感兴趣的对象成像的热隔离传感器布置结构及其制造方法 - Google Patents

用于对低温环境内的感兴趣的对象成像的热隔离传感器布置结构及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种用于对低温环境内的感兴趣的对象进行成像的热隔离传感器布置结构，包括：(a)传感器，所述传感器被配置成用于对感兴趣的对象进行成像；(b)光源，所述光源被配置成用于照射所述感兴趣的对象；(c)真空密封壳体，所述真空密封壳体容纳所述传感器和所述光源；所述壳体具有孔和安装在所述孔内的光学窗口；以及(d)用于将传感器和光源固定在壳体内的装置。用于固定传感器和光源的装置还包括特征在于低导热率的线悬架。

Description

用于对低温环境内的感兴趣的对象成像的热隔离传感器布置 结构及其制造方法
技术领域
本发明涉及低温成像系统，并且更具体地，涉及用于检查低温存储设备的内部环境并识别低温环境内的存储对象的系统。
背景技术
由低温存储设备消耗的能量的主要部分是用于冷却内部环境的。任何能量发射元件的插入导致能量消耗。然而，低温存储设备的内部环境应当以周期性的方式进行视觉检查。所存储的对象也在视觉控制下被放置和取回。由于相机系统包括作为热源的金属壳体、电路板和灯，因此传导和对流现象使低温存储设备的内部环境变热。
应当强调的是，市场上可商购到的CMOS相机可在达-50℃的温度下操作。物理实验中的标准实践是添加加热电阻器以确保传感器的可操作温度。
当用冷冻剂(液氮、液氩、液氦等)对设备进行冷却时，由成像系统和加热电阻器添加的输入功率增加沸腾。在诸如液态天然气或液氩粒子物理实验的巨大低温储存中，鉴于其可以提供蒸发一些液体，这不是大问题。
大容器的优点消失，因为冷冻剂具有较低的热容量和/或容器较小。在这种情况下，每瓦特的冷却功率对于延长冷却寿命而无需再填充或再冷凝变得重要。
因此，对于小容器，期望热隔离成像系统，以便依赖于自热效应来确保适于CMOS元件和电子器件的正常操作条件。
US 7332720公开了一种冷屏蔽件，其将外部热辐射反射以远离低温相机，以便在低温温度下屏蔽低温相机，使得将不会产生内部热辐射。低温相机具有透镜组件和焦平面阵列。
为了提高冷却低温存储设备的效率，可插入到低温存储设备的内部环境内的能量发射元件的热隔离应当被最小化。因此，存在对提供低温相机和LED布置结构的长期且未满足的需求，该低温相机和LED布置结构基于自热效应与内部低温环境具有最小接触以使输入功率最小化，同时获得适于可商购到的CMOS和电子传感器布置结构的指定温度操作条件。
发明内容
因此，本发明的一个目的是公开一种用于对低温环境内的感兴趣的对象进行成像的热隔离传感器布置结构。上述低温布置结构包括：(a)传感器，其被配置成用于对感兴趣的对象进行成像；(b)光源，所述光源被配置成用于照射所述感兴趣的对象；(c)真空密封壳体，所述真空密封壳体容纳所述传感器和所述光源；所述壳体具有孔和安装在所述孔内的光学窗口；以及(d)用于将传感器和光源固定在壳体内的装置。
本发明的核心目的是提供一种用于固定传感器和光源的装置，该装置还包括特征在于低热导率的线悬架。
本发明的另一个目的是公开一种低温环境，其是用于储存生物学对象的低温设备。
本发明的另一个目的是公开选自由精液、胚胎、卵及其任何组合所构成的组的生物学对象。
本发明的另一个目的是公开真空密封壳体，其中所述真空密封壳体的内壁具有膜状镀铝双轴取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
本发明的另一个目的是公开由聚对苯二甲酰对苯二胺或聚酰胺纤维(polyparaphenylene terephthalamide or polyamide fibers)制成的线悬架。
本发明的另一个目的是公开由石英制成并通过环氧树脂密封剂胶合在孔内的光学窗口。
本发明的另一个目的是公开一种传感器，该传感器是CMOS传感器。
本发明的另一个目的是公开一种光源，该光源是发光二极管阵列。
本发明的另一个目的是公开围绕传感器环形成形的阵列。
本发明的另一个目的是公开抓持器，该抓持器包括管状构件和容纳在管状构件内的轴。所述轴具有其近侧端部和远侧端部；近侧端部设置有手柄，用于手动地使轴相对于管状构件旋转。抓持器还包括固定到管状构件的锥齿轮。锥齿轮包括小齿轮和惰齿轮。小齿轮机械地连接到轴的远侧端部。惰齿轮机械地连接到心轴，所述心轴被托架固定到管状构件。心轴承载螺旋弹簧，该螺旋弹簧具有其有效地用于通过弹性方式抓持和释放感兴趣的对象的节距。当感兴趣的对象位于低温环境的内部底表面上时，通过将感兴趣的对象按压到弹簧线圈之间，感兴趣的对象是可被抓持的。抓持器还包括止动构件。当被抓持时，感兴趣的对象可借助于手柄经由轴和锥齿轮手动地旋转，直到实现与止动件的机械接触，从而从弹簧释放感兴趣的对象。
本发明的另一个目的是公开一种用于操纵低温环境内的感兴趣的对象的热隔离布置结构。上述布置结构包括：(a)抓持器，其被配置成用于将感兴趣的对象放置到低温环境内并从其中取回感兴趣的对象；(b)用于对低温存储设备内的感兴趣的对象进行成像的低温布置结构；所述低温布置结构包括：(i)传感器，其被配置成用于对所述感兴趣的对象进行成像；(ii)光源，所述光源被配置成用于照射所述感兴趣的对象；(iii)容纳传感器和光源的真空密封壳体；所述壳体具有孔和安装在所述孔内的光学窗口；(iv)用于将所述传感器和光源固定在所述壳体内的装置；(v)用于显示由所述传感器捕获的所述感兴趣的对象的装置。用于固定传感器和光源的装置还包括特征在于低导热率的线悬架。
本发明的另一个目的是公开一种对低温环境内的感兴趣的对象进行成像并对其进行操纵的方法。上述方法包括以下步骤：(a)提供用于操纵低温环境内的感兴趣的对象的热隔离布置结构；所述布置结构包括：(i)抓持器，其被配置成用于将所述感兴趣的对象放置到所述低温环境内并从其中取回所述感兴趣的对象；(ii)用于对低温存储设备内的感兴趣的对象进行成像的低温布置结构；所述低温布置结构包括：(1)传感器，所述传感器被配置成用于对所述感兴趣的对象进行成像；(2)光源，所述光源被配置成用于照射所述感兴趣的对象；(3)容纳传感器和光源的真空密封壳体；所述壳体具有孔和安装在所述孔内的光学窗口；(4)用于将传感器和光源固定在壳体内的装置；(5)用于显示由传感器捕获的感兴趣的对象的装置；所述用于固定所述传感器和所述光源的装置还包括特征在于低热导率的线悬架；(b)执行选自由以下所构成的组的步骤：通过所述抓持器抓持所述生物学对象；将所述生物学对象放置到所述低温环境内；对所述低温环境内的所述生物学对象进行成像；从所述低温环境中取回所述生物学对象；及其任何组合。
本发明的另一个目的是公开一种制造用于对低温环境内的感兴趣的对象进行成像的热隔离传感器布置结构的方法。上述方法包括以下步骤：(a)提供热隔离传感器布置结构的部件，其包括：(i)传感器，其被配置成用于对感兴趣的对象进行成像；(ii)光源，所述光源被配置成用于照射所述感兴趣的对象；(iii)容纳传感器和光源的可密封壳体；所述壳体具有孔和安装在所述孔内的光学窗口；所述可密封壳体具有两个部分，所述两个部分被配置成用于协作地形成密封壳体；(iv)用于将所述传感器和光源固定在所述壳体内的装置，所述装置还包括特征在于低热导率的线悬架；(v)用于密封所述热隔离的传感器布置结构的装置，还包括O形环和环氧树脂封装材料；(vi)用于将传感器布置结构与低温环境热隔离的装置；用于热隔离的装置还包括膜状镀铝双轴取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯；(b)用膜状镀铝双轴取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯给可密封壳体的内壁加衬里；(c)将所述传感器和光源悬挂在所述可密封壳体内；(d)将O形环放置在可密封壳体的两个部分之间；(e)对所述可密封壳体抽真空；以及(f)通过环氧树脂封装材料对可密封壳体进行密封。
本发明的另一个目的是公开镀有银-铟的O形环。
本发明的另一个目的是公开一种操纵低温环境内的感兴趣的对象的方法，包括：(a)提供用于操纵低温环境内的感兴趣的对象的抓持器；所述抓持器包括管状构件和容纳在所述管状构件内的轴；所述轴具有其近侧端部和远侧端部；所述近侧端部设置有手柄，所述手柄用于手动地使得所述轴相对于所述管状构件旋转；所述抓持器还包括固定到所述管状构件的锥齿轮；所述锥齿轮包括小齿轮和惰齿轮；所述小齿轮机械地连接到所述轴的所述远侧端部；所述惰齿轮机械地连接到心轴，所述心轴被托架固定到所述管状构件；所述心轴承载螺旋弹簧，所述螺旋弹簧具有其有效地用于通过弹性方式抓持和释放所述感兴趣的对象的节距；当所述感兴趣的对象位于所述低温环境的内部底表面上时，通过将所述感兴趣的对象按压到弹簧线圈之间，所述感兴趣的对象是可抓持的；所述抓持器还包括止动构件；当被抓持时，所述感兴趣的对象借助于所述手柄经由所述轴和所述锥齿轮可手动地旋转，直到实现与所述止动件的机械接触并从所述弹簧释放所述感兴趣的对象；(b)提供用于对低温环境内的感兴趣的对象成像的热隔离传感器布置结构；该布置结构包括：(i)传感器，其被配置成用于对感兴趣的对象进行成像；(ii)光源，所述光源被配置成用于照射所述感兴趣的对象；(iii)容纳传感器和光源的真空密封壳体；所述壳体具有孔和安装在所述孔内的光学窗口；以及(iv)显示器，所述显示器连接到所述传感器并且被配置成用于使由所述传感器捕获的所述低温环境可视化；(c)在所述低温布置结构内固定抓持器并热隔离传感器布置结构；(d)抓持位于低温环境的底部内部底表面上的感兴趣的对象，将感兴趣的对象按压到弹簧线圈之间；(e)将所述感兴趣的对象操纵到所述热隔离传感器布置结构的视场内；(f)在所述显示器上视觉地识别所述感兴趣的对象；(g)可选地将所述感兴趣的对象从所述低温环境向外操纵，或者通过手动地旋转所述弹簧直到实现所述感兴趣的对象与所述止动件的机械接触，将所述感兴趣的对象从低温环境内的所述弹簧释放。
附图说明
为了理解本发明并了解如何在实践中实现本发明，现在仅通过非限制性示例的方式，参考附图来描述多个实施例，其中：
图1是用于对低温环境内的感兴趣的对象进行成像的热隔离传感器布置结构的示意图；
图2a和图2b是用于对低温环境内的感兴趣的对象成像的热隔离传感器布置结构的部分分解等距视图；
图2c是用于对低温环境内的感兴趣的对象进行成像的热隔离传感器布置结构的放大等距视图；
图3是用于操纵低温环境内的感兴趣的对象的热隔离布置结构的示意性等距视图；
图4是制造用于对低温环境内的感兴趣的对象进行成像的热隔离传感器布置结构的方法的流程图；
图5是分别安装在低温环境中的热隔离传感器布置结构和抓持器的示意图；
图6a和图6b是热隔离传感器布置结构的前视图和侧视图；
图7a至图7c分别是抓持器的总体外观以及近侧部分和远侧部分的放大视图；
图8a和图8b是抓持器在抓持感兴趣的对象之后并且在其释放之前的视图；
图9a和图9b图示出抓持器的释放操作模式；以及
图10是在低温环境中操纵感兴趣的对象的方法的流程图。
具体实施方式
提供了以下说明书，以便使得本领域技术人员能够利用所述发明，并且阐述了由发明人预期的实施本发明的最佳模式。然而，各种修改对于本领域技术人员而言适于保持显而易见，因为本发明的一般原理已经被具体定义为提供用于对低温环境内的感兴趣的对象进行成像的传感器布置结构和用于操纵低温环境内的感兴趣的对象的布置结构。
现在参考图1，其呈现了用于对低温环境160内的感兴趣的对象进行成像的传感器布置结构100。附图标记110指代可向低温环境160内插入并且包括CMOS传感器和照明器(未示出)的布置结构。来自CMOS传感器的视频信号由控制器130经由电缆FPC 120接收。所获得的实时视频由通过电缆140连接到控制器130的显示器150显示。
现在参考图2a至图2c，其示出可插入的布置结构110，其包括内部壳体构件113、具有光学透明窗口(诸如石英112)的盖111和CMOS传感器115。LED 117(多个)环形地布置在CMOS传感器115周围。CMOS传感器115和LED 117(多个)通过聚对苯二甲酰对苯二胺(Kevlar)或聚酰胺纤维119一体地固定在内部壳体构件113内，所述纤维119的特征在于低热导率和在低温下的高强度。凹槽121被设计成用于放置密封O形环(未示出)。
O形环用于在室温下对布置结构进行真空密封(<10-5mbar)。然后，用环氧树脂密封剂填充内部壳体构件113和盖111之间的空间，以防止布置结构在低温下泄漏，因为O形环在低温下易于破裂。根据本发明的一个实施例，O形环镀有银-铟。
根据本发明的另一个实施例，内部壳体构件113和盖111可以用螺钉连接并用铟密封。
内部壳体构件113的内壁衬有镀铝聚酯薄膜片118以减少从CMOS传感器115朝向外部的热损失。
现在参考图3，其呈现了用于操纵低温环境内的感兴趣的对象的布置结构200。布置结构200包括支承杆240、抓持器210和控制手柄220。抓持器210通过杆240机械地连接到控制手柄220。提供低温环境的图像的CMOS传感器和被配置成用于照射感兴趣的对象的照明器被容纳在布置结构110中。显示器150被配置成用于向用户呈现所捕获的图像。布置结构200的承载元件210和110的部分可插入低温环境(未示出)中，而显示器150和控制手柄220保持在外部并允许操纵低温环境内的感兴趣的对象。
实施例100和200被设计成用于检查和操纵感兴趣的对象，诸如生物学对象，特别是盛放在小瓶或专用保持器(冷冻顶、冷冻锁、快速-I等)中的冷冻精液、胚胎和卵。本发明解决了视觉控制将这些对象放置到低温环境中、在储存期间检查它们并从低温环境取回它们以便排除任何错误的技术问题。
现在参考图5，图5呈现了示例性实施例400，示例性实施例400包括低温环境160、用于对感兴趣的对象进行成像的传感器布置结构410以及借助于固定固持装置165固定在低温环境160内的抓持器420。
现在参考图6a和图6b，图6a和图6b呈现了传感器布置结构的示例性实施例410的前视图和侧视图。实施例410包括显示器411、铰接的管状构件417、用于将传感器布置结构固定在低温环境(未示出)内的固持装置415、手柄413和容纳传感器110的壳419(图2a-2b)。
现在参考图7a、图7b和图7c，图7a、图7b和图7c分别呈现了抓持器的总体外观以及近侧部分和远侧部分的放大视图。如图7a中所示，抓持器420包括管状构件440，管状构件440具有内轴(未示出)、近侧部分430和远侧部分450。在图7b中，近侧部分430具有手柄433，手柄433与内轴431一体地实施并且可由用户的一只手手动地旋转。连接到管状构件440(未示出)的构件435由用户的另一只手握持，诸如内轴431相对于管状构件440旋转。参考图7c，远侧部分450包括机械地连接到轴431的锥形小齿轮452，该锥形小齿轮452与锥形惰齿轮459接合，该锥形惰齿轮459连接到被托架固定在夹具内的轴458。轴458承载卷绕在其上的弹簧457。弹簧457的节距被选择为通过将感兴趣的对象按压到弹簧线圈之间来有效地抓持感兴趣的对象。
现在参考图8a和图8b，图8a和图8b示出了在抓持感兴趣的对象之后并且在释放感兴趣的对象之前的抓持器。具体地，在图8a中，在位置450a中的远侧部分在低温环境的底部内表面处抓持感兴趣的对象之后将感兴趣的对象保持在位置460a中。图8b涉及在将感兴趣的对象从弹簧释放之前将感兴趣的对象转动到位置460b之后远侧部分的位置450b。
现在参考图9a和图9b，图9a和图9b示出了从弹簧457释放位置460中的感兴趣的对象。具体地，当弹簧沿顺时针方向旋转时，感兴趣的对象与止动件465接触并从弹簧457释放。
现在参考图10，其呈现了操纵低温环境中的感兴趣的对象的方法500的流程图。在步骤510和520处，分别提供用于操纵感兴趣的对象的抓持器和用于对感兴趣的对象成像的热隔离传感器布置结构。将抓持器和传感器固定在低温环境内(步骤530)。通过将感兴趣的对象按压到弹簧线圈之间来抓持位于低温环境的内部底表面上的感兴趣的对象(步骤540)。所抓持的感兴趣的对象被操纵到传感器的视场中(步骤550)，并在显示器上视觉地识别。根据需要，通过手动地旋转弹簧直到实现感兴趣的对象与止动件的机械接触而从低温环境内的弹簧释放感兴趣的对象(步骤570a)或从低温环境向外操纵(步骤570b)。
根据本发明，公开了一种用于对低温环境内的感兴趣的对象进行成像的传感器布置结构。上述低温布置结构包括：(a)传感器，其被配置成用于对感兴趣的对象进行成像；(b)光源，所述光源被配置成用于照射所述感兴趣的对象；(c)容纳传感器和光源的真空密封壳体；所述壳体具有孔和安装在所述孔内的光学窗口；以及(d)用于将传感器和光源固定在壳体内的装置。
本发明的核心特征是提供用于传感器和光源的装置，其还包括特征在于低热导率的线悬架。
根据本发明的一个实施例，低温环境是用于储存生物学对象的低温设备。
根据本发明的另一个实施例，所述生物学对象选自由精液、胚胎、卵及其任何组合所构成的组。
根据本发明的另一实施例，密封壳体的内壁衬有膜状镀铝双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯。
根据本发明的另一个实施例，线悬架由聚对苯二甲酰对苯二胺或聚酰胺纤维制成。
根据本发明的另一实施例，光学窗口由石英制成并通过环氧树脂密封剂胶合在孔内。
根据本发明的另一实施例，传感器是CMOS传感器。
根据本发明的另一实施例，光源是发光二极管阵列。
根据本发明的另一实施例，阵列是围绕传感器环形成形的。
本发明的另一个目的是公开抓持器包括管状构件和容纳在管状构件内的轴。所述轴具有其近侧端部和远侧端部；近侧端部设置有手柄，用于手动地使轴相对于管状构件旋转。抓持器还包括固定到管状构件的锥齿轮。锥齿轮包括小齿轮和惰齿轮。小齿轮机械地连接到轴的远侧端部。惰齿轮机械地连接到心轴，所述心轴被托架固定到管状构件。心轴承载螺旋弹簧，该螺旋弹簧具有其有效地用于通过弹性方式抓持和释放感兴趣的对象的节距。当感兴趣的对象位于低温环境的内部底表面上时，通过将感兴趣的对象按压到弹簧线圈之间，感兴趣的对象是可抓持的。抓持器还包括止动构件。当被抓持时，感兴趣的对象可借助于手柄经由轴和锥齿轮手动地旋转，直到实现与止动件的机械接触，从而从弹簧释放感兴趣的对象。
根据本发明的另一实施例，本发明的另一目的是公开一种用于操纵低温环境内的感兴趣的对象的布置结构。上述布置结构包括：(a)抓持器，其被配置成用于将感兴趣的对象放置到低温环境中并从其中取回感兴趣的对象；(b)用于对低温存储设备内的感兴趣的对象进行成像的低温布置结构；所述低温布置结构包括：(i)传感器，其被配置成用于对所述感兴趣的对象进行成像；(ii)光源，所述光源被配置成用于照射所述感兴趣的对象；(iii)容纳传感器和光源的真空密封壳体；所述壳体具有孔和安装在所述孔内的光学窗口；(iv)用于将传感器和光源固定在壳体内的装置；(v)用于显示由所述传感器捕获的所述关注对象的装置。用于固定传感器和光源的装置还包括特征在于低导热率的线悬架。
根据本发明的另一实施例，公开了一种对低温环境内的感兴趣的对象进行成像并对其进行操纵的方法。上述方法包括以下步骤：(a)提供用于操纵低温环境内的感兴趣的对象的布置结构；所述布置结构包括：(i)抓持器，其被配置成用于将所述感兴趣的对象放置到所述低温环境中并从其中取回所述感兴趣的对象；(ii)用于对低温存储设备内的感兴趣的对象进行成像的低温布置结构；所述低温布置结构包括：(1)传感器，所述传感器被配置成用于对所述感兴趣的对象进行成像；(2)光源，所述光源被配置成用于照射所述感兴趣的对象；(3)容纳传感器和光源的真空密封壳体；所述壳体具有孔和安装在所述孔内的光学窗口；(4)用于将传感器和光源固定在壳体内的装置；(5)用于显示由传感器捕获的感兴趣的对象的装置；所述用于固定所述传感器和所述光源的装置还包括特征在于低热导率的线悬架；(b)执行选自由以下所构成的组的步骤：通过所述抓持器抓持所述生物学对象；将所述生物学对象放置到所述低温环境中；对所述低温环境内的所述生物学对象进行成像；从所述低温环境中取回所述生物学对象；及其任何组合。
根据本发明的另一实施例，公开了一种制造用于对低温环境内的感兴趣的对象进行成像的热隔离传感器布置结构的方法。上述方法包括以下步骤：(a)提供热隔离传感器布置结构的部件，其包括：(i)传感器，其被配置成用于对感兴趣的对象进行成像；(ii)光源，所述光源被配置成用于照射所述感兴趣的对象；(iii)容纳传感器和光源的可密封壳体；所述壳体具有孔和安装在所述孔内的光学窗口；所述可密封壳体具有两个部分，所述两个部分被配置成用于协作地形成密封壳体；(iv)用于将所述传感器和光源固定在所述壳体内的装置，所述装置还包括特征在于低热导率的线悬架；(v)用于密封所述热隔离传感器布置结构的装置，所述热隔离传感器布置结构还包括O形环和环氧树脂封装材料；(vi)用于将传感器布置结构与低温环境热隔离的装置；用于热隔离的装置还包括膜状镀铝双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯；(b)用膜状镀铝双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯给可密封壳体的内壁加衬里；(c)将所述传感器和光源悬挂在所述可密封壳体内；(d)将O形环放置在可密封壳体的两个部分之间；(e)对所述可密封壳体抽真空；以及(f)通过环氧树脂封装材料对可密封壳体进行密封。
根据本发明的另一实施例，O形环镀有银-铟。
根据本发明的另一实施例，公开了一种操纵低温环境中的感兴趣的对象的方法。上述方法包括：(a)提供用于操纵低温环境中的感兴趣的对象的抓持器；所述抓持器包括管状构件和容纳在所述管状构件内的轴；所述轴具有其近侧端部和远侧端部；所述近侧端部设置有手柄，所述手柄用于手动地使得所述轴相对于所述管状构件旋转；所述抓持器还包括固定到所述管状构件的锥齿轮；所述锥齿轮包括小齿轮和惰齿轮；所述小齿轮机械地连接到所述轴的所述远侧端部；所述惰齿轮机械地连接到心轴，所述心轴被托架固定到所述管状构件；所述心轴承载螺旋弹簧，所述螺旋弹簧具有其有效地用于通过弹性方式抓持和释放所述感兴趣的对象的节距；当所述感兴趣的对象位于所述低温环境的内部底表面上时，通过将感兴趣的对象按压到弹簧线圈之间，所述感兴趣的对象是可抓持的；所述抓持器还包括止动构件；所述感兴趣的对象当被抓持时借助于所述手柄经由所述轴和所述锥齿轮可手动旋转，直到实现与所述止动件的机械接触并从所述弹簧释放所述感兴趣的对象；(b)提供用于对低温环境内的感兴趣的对象成像的热隔离传感器布置结构；该布置结构包括：(i)传感器，其被配置成用于对感兴趣的对象进行成像；(ii)光源，所述光源被配置成用于照射所述感兴趣的对象；(iii)容纳传感器和光源的真空密封壳体；所述壳体具有孔和安装在所述孔内的光学窗口；以及(iv)显示器，所述显示器连接到所述传感器并且被配置成用于使由所述传感器捕获的所述低温环境可视化；(c)将所述抓持器和热隔离传感器布置结构固定在所述低温布置结构内；(d)抓持位于低温环境的底部内部底表面上的感兴趣的对象，将感兴趣的对象按压到弹簧线圈之间；(e)将所述感兴趣的对象操纵到所述热隔离传感器布置结构的视场内；(f)在所述显示器上视觉地识别所述感兴趣的对象；(g)可选地将所述感兴趣的对象从所述低温环境向外操纵，或者通过手动旋转所述弹簧直到实现所述感兴趣的对象与所述止动件的机械接触而将所述感兴趣的对象从所述低温环境内的所述弹簧释放。

Claims (26)

1.一种用于对低温环境内的感兴趣的对象进行成像的热隔离传感器布置结构；该低温的所述布置结构包括：
a.传感器，其被配置成用于对所述感兴趣的对象进行成像；
b.光源，所述光源被配置成用于照射所述感兴趣的对象；
c.真空密封壳体，所述真空密封壳体容纳所述传感器和所述光源；所述壳体具有孔和安装在所述孔内的光学窗口；以及
d.用于将所述传感器和光源固定在所述壳体内的装置；其中用于固定所述传感器和光源的所述装置还包括特征在于低热导率的线悬架。
2.根据权利要求1所述的布置结构，其特征在于所述低温环境是用于储存生物学对象的低温设备。
3.根据权利要求2所述的布置结构，其特征在于所述生物学对象选自由精液、胚胎、卵及其任何组合所构成的组。
4.根据权利要求1所述的布置结构，其特征在于所述真空密封壳体的内壁具有膜状镀铝双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯。
5.根据权利要求1所述的布置结构，其特征在于所述线悬架由聚对苯二甲酰对苯二胺纤维制成。
6.根据权利要求1所述的布置结构，其特征在于所述光学窗口由石英制成并通过环氧树脂密封剂胶合在所述孔内。
7.根据权利要求1所述的布置结构，其特征在于所述传感器是CMOS传感器。
8.根据权利要求1所述的布置结构，其特征在于所述光源是发光二极管阵列。
9.根据权利要求8所述的布置结构，其特征在于所述阵列是围绕所述传感器环形成形的阵列。
10.一种用于操纵低温环境内的感兴趣的对象的系统；所述布置结构包括：
a.抓持器，其被配置成用于将所述感兴趣的对象放置到所述低温环境内并从其中取回所述感兴趣的对象；
b.用于对低温存储设备内的感兴趣的对象进行成像的低温布置结构；所述低温布置结构包括：
i.传感器，其被配置成用于对所述感兴趣的对象进行成像；
ii.光源，所述光源被配置成用于照射所述感兴趣的对象；
iii.容纳所述传感器和光源的壳体；所述壳体具有孔和安装在所述孔内的光学窗口；
iv.用于将所述传感器和光源固定在所述壳体内的装置；
v.用于显示由所述传感器捕获的所述感兴趣的对象的装置；
其中用于固定所述传感器和光源的所述装置还包括特征在于低导热率的线悬架。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于所述低温环境是用于储存生物学对象的低温设备。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于所述生物学对象选自由精液、胚胎、卵及其任何组合所构成的组。
13.根据权利要求10所述的系统，其特征在于所述真空密封壳体的内壁具有膜状镀铝双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯。
14.根据权利要求10所述的系统，其特征在于所述线悬架由聚对苯二甲酰对苯二胺纤维制成。
15.根据权利要求10所述的系统，其特征在于所述光学窗口由石英制成并通过环氧树脂密封剂胶合在所述孔内。
16.根据权利要求10所述的系统，其特征在于所述传感器是CMOS传感器。
17.根据权利要求10所述的系统，其特征在于所述光源是发光二极管阵列。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于所述阵列是围绕所述传感器环形成形的阵列。
19.根据权利要求10所述的系统，其特征在于所述抓持器包括管状构件和容纳在所述管状构件内的轴，所述轴具有其近侧端部和远侧端部；所述近侧端部设置有手柄，用于手动地使得所述轴相对于所述管状构件旋转；
所述抓持器还包括固定到所述管状构件的锥齿轮；所述锥齿轮包括小齿轮和惰齿轮；
所述小齿轮机械地连接到所述轴的所述远侧端部；
所述惰齿轮机械地连接到被托架固定到所述管状构件的心轴；
所述心轴承载螺旋弹簧，所述螺旋弹簧具有其有效地用于通过弹性方式抓持和释放所述感兴趣的对象的节距；
当所述感兴趣的对象位于所述低温环境的内部底表面上时，通过将感兴趣的对象按压到弹簧线圈之间，使得所述感兴趣的对象是可抓持的；
所述抓持器还包括止动构件；所述感兴趣的对象当被抓持时可借助于所述手柄经由所述轴和所述锥齿轮手动旋转，直到实现与所述止动件的机械接触，从而从所述弹簧释放所述感兴趣的对象。
20.一种对低温环境内的感兴趣的对象进行成像并对其进行操纵的方法；所述方法包括以下步骤：
a.提供用于操纵低温环境中的感兴趣的对象的布置结构；所述布置结构包括：
i.抓持器，其被配置成用于将所述感兴趣的对象放置到所述低温环境中并从其中取回所述感兴趣的对象；
ii.用于对低温存储设备内的感兴趣的对象进行成像的低温布置结构；所述低温布置结构包括：
1.传感器，所述传感器被配置成用于对所述感兴趣的对象进行成像；
2.光源，所述光源被配置成用于照射所述感兴趣的对象；
3.容纳所述传感器和光源的壳体；所述壳体具有孔和安装在所述孔内的光学窗口；
4.用于将所述传感器和光源固定在所述壳体内的装置；
5.用于显示由所述传感器捕获的所述感兴趣的对象的装置；
用于固定所述传感器和光源的所述装置还包括特征在于低导热率的线悬架。
b.执行选自由以下所构成组的步骤：通过所述抓持器抓持所述生物学对象；将所述生物学对象放入所述低温环境中；对所述低温环境中的所述生物学对象进行成像；从所述低温环境中取回所述生物学对象；及其任何组合。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于所述低温环境是用于储存生物学对象的低温设备。
22.根据权利要求21所述的布置结构，其特征在于所述生物学对象选自由精液、胚胎、卵及其任何组合所构成的组。
23.一种制造用于对低温环境内的感兴趣的对象进行成像的热隔离传感器布置结构的方法；所述方法包括以下步骤：
a.提供所述热隔离传感器布置结构的部件，所述热隔离传感器布置结构包括：
i.传感器，所述传感器被配置成用于对所述感兴趣的对象成像；
ii.光源，所述光源被配置成用于照射所述感兴趣的对象；
iii.容纳所述传感器和光源的可密封壳体；所述壳体具有孔和安装在所述孔内的光学窗口；所述可密封壳体具有配置成协作地形成密封壳体的两个部分；
iv.用于将所述传感器和光源固定在所述壳体内的装置，所述装置还包括特征在于低热导率的线悬架；
v.用于密封所述热隔离传感器布置结构的装置，还包括O形环和环氧树脂封装材料；
vi.用于将所述传感器布置结构与所述低温环境热隔离的装置；用于热隔离的所述装置还包括膜状镀铝双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯；
b.用膜状镀铝双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯给所述可密封壳体的所述内壁加衬里；
c.将所述传感器和光源悬挂在所述可密封壳体内；
d.将所述O形环放置在所述可密封壳体的所述两个部分之间；
e.对所述可密封壳体抽真空；以及
f.通过所述环氧树脂封装材料对所述可密封壳体进行密封。
24.根据权利要求22所述的方法，其特征在于所述O形环镀有银铟。
25.一种抓持器，所述抓持器用于操纵低温环境中的感兴趣的对象；所述抓持器包括管状构件和容纳在所述管状构件内的轴；所述轴具有其近侧端部和远侧端部；所述近侧端部设置有手柄，用于手动地使得所述轴相对于所述管状构件旋转；
所述抓持器还包括固定到所述管状构件的锥齿轮；
所述锥齿轮包括小齿轮和惰齿轮；
所述小齿轮机械地连接到所述轴的所述远侧端部；
所述惰齿轮机械地连接到被托架固定到所述管状构件的心轴；
所述心轴承载螺旋弹簧，所述螺旋弹簧具有其有效地用于通过弹性方式抓持和释放所述感兴趣的对象的节距；
当所述感兴趣的对象位于所述低温环境的内部底表面上时，通过将感兴趣的对象按压到弹簧线圈之间，使得所述感兴趣的对象是可抓持的；
所述抓持器还包括止动构件；所述感兴趣的对象当被抓持时可借助于所述手柄经由所述轴和所述锥齿轮手动旋转，直到实现与所述止动件的机械接触，从而从所述弹簧释放所述感兴趣的对象。
26.一种操纵低温环境中的感兴趣的对象的方法；所述方法包括：
a.提供用于操纵低温环境中感兴趣的对象的抓持器；所述抓持器包括管状构件和容纳在所述管状构件内的轴；所述轴具有其近侧端部和远侧端部；所述近侧端部设置有手柄，用于手动地使得所述轴相对于所述管状构件旋转；
所述抓持器还包括固定到所述管状构件的锥齿轮；
所述锥齿轮包括小齿轮和惰齿轮；
所述小齿轮机械地连接到所述轴的所述远侧端部；
所述惰齿轮机械地连接到被托架固定到所述管状构件的心轴；
所述心轴承载螺旋弹簧，所述螺旋弹簧具有其有效地用于通过弹性方式抓持和释放所述感兴趣的对象的节距；
当所述感兴趣的对象位于所述低温环境的内部底表面上时，通过将感兴趣的对象按压到弹簧线圈之间，使得所述感兴趣的对象是可抓持的；
所述抓持器还包括止动构件；所述感兴趣的对象当被抓持时可借助于所述手柄经由所述轴和所述锥齿轮手动旋转，直到实现与所述止动件的机械接触并从所述弹簧释放所述感兴趣的对象；
b.提供用于对低温环境内的感兴趣的对象进行成像的热隔离传感器布置结构；所述布置结构包括：
i.传感器，所述传感器被配置成用于对所述感兴趣的对象成像；
ii.光源，所述光源被配置成用于照射所述感兴趣的对象；
iii.容纳所述传感器和光源的真空密封壳体；所述壳体具有孔和安装在所述孔内的光学窗口；以及
iv.显示器，所述显示器连接到所述传感器并且被配置成用于使由所述传感器捕获的所述低温环境可视化；
c.将所述抓持器和热隔离传感器布置结构固定在所述低温设备内；
d.抓持位于所述低温环境的所述底部内部底表面上的所述感兴趣的对象，将所述感兴趣的对象按压到弹簧线圈之间；
e.将所述感兴趣的对象操纵到所述热隔离传感器布置结构的视场内；
f.在所述显示器上可视地识别所述感兴趣的对象；
g.可选地将所述感兴趣的对象从所述低温环境向外操纵，或者通过手动旋转所述弹簧直到实现所述感兴趣的对象与所述止动件的机械接触而将所述感兴趣的对象从所述低温环境内的所述弹簧释放。
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