CN1324343C - 显微扫描平台 - Google Patents

Abstract

本发明是一种显微扫描平台，它由底座、X轴滑块及其双向移动牵引机构、Y轴滑块及其双向移动牵引机构组成，X轴滑块及其双向移动牵引机构设置在Y轴滑块上，随Y轴滑块一体移动，Y轴滑块及其双向移动牵引机构设置在底座上，Y轴滑块在其双向移动牵引机构的牵引下双向移动。本发明进一步还设计了Z轴运动的机构，由Z轴升降组件和牵引组件组成，它们位于整个平台的底座与Y轴滑块之间。本发明独立于显微镜的装置，用于安装在现有的显微镜上，可实现X、Y乃至Z轴方向三维空间的精确运动，重复精度高，制造成本低。

Description

显微扫描平台

技术领域

本发明涉及微小物体分析、计算、分类以及临床病理分析研究、细胞观察分类、图象分析的显微技术领域，具体是一种显微扫描平台。

技术背景

在临床上常通过采血、组织切片细胞培养等，用显微镜来观察分析细胞结构及组织生长过成。临床上需要通过一种装置将它安装在显微镜上，以达到能够快速准确的测量、观察细胞结构，以及进行分类病理观察研究，及时确诊病因，带来事半功倍的效果。

目前，国外已有达到类似功能的装置，它们能够实现在显微镜上的X、Y轴方向的运动，但结构复杂，X、Y轴运动通常是用滚珠丝杆来完成的。其中一些装置在Z轴能进行移动，但它是通过调节显微镜Z轴来实现的，只能用于特定的显微镜，通用性受到影响，且价格昂贵，通常在5000-10000美金左右。而国内同类的装置，是对显微镜进行了改装，其应用范围受到影响，且价格较贵。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种显微扫描平台，用于安装在现有的显微镜上，可实现X、Y乃至Z轴方向三维空间的精确运动，重复精度高，制造成本低。

本发明的技术方案如下：

本发明设计的显微扫描平台是独立于显微镜的装置，它由底座(固定在显微镜上)、X轴滑块及其双向移动牵引机构、Y轴滑块及其双向移动牵引机构组成，X轴滑块及其双向移动牵引机构设置在Y轴滑块上，随Y轴滑块一体移动，Y轴滑块及其双向移动牵引机构设置在底座上，Y轴滑块在其双向移动牵引机构的牵引下双向移动。

上述X轴和Y轴的双向移动牵引机构都是由步进电机、柔性钢丝、收丝轮、放丝轮和转向滚轮构成。收丝轮、放丝轮套在步进电机轴上，分别将两根柔性钢丝一端按顺时针和反时针方向缠绕收丝轮、放丝轮相同转数，然后各通过一个转向滚轮将两根钢丝的另一端固定在滑块的两边，滑块在牵引机构作用下保持张紧状态.。

上述的X轴滑块形状为一长方体且中间保持透光，用于平稳地承受医学研究分析的载玻片。

本发明进一步还设计了Z轴运动的机构，由Z轴升降组件和牵引组件组成，它们位于整个平台的底座与Y轴滑块之间。其中Z轴升降组件包括升降丝杆、升降丝轮、升降螺母、滚动轴承和轴承座。升降丝杆套上滚动轴承，轴承座固定在底座上，升降丝轮固定在升降丝杆上端，升降螺母与Y轴滑块固定在一起。牵引组件包括步进电机、柔性钢丝、收丝轮、放丝轮，收丝轮、放丝轮套在步进电机轴上，将一根钢丝两端按顺时针和反时针方向分别缠绕收丝轮、放丝轮相同转数，钢丝的中间段分别缠绕在升降丝轮上。

本扫描平台在三维运动时，X轴滑块、Y轴滑块以及Z轴平台能持各自运动状态且不会相互干扰。

本发明能实现载玻片在显微平台上按软件规定的路线在X，Y轴方向移动，并能在Z轴方向升降，以便在不同位置分析调焦并采图，载玻片移动到不同位置后，能按医生的要求精确回到上一个观测位，并且能够实现载玻片的微动，直接将本装置安装于现有的显微镜上，不用改装原显微镜，在大部分显微镜上都能使用，结构简单，制作成本低。

附图说明

图1是本发明的总结构示意图；

图2是扫描平台的X轴向移动结构示意图；

图3是扫描平台的Y轴向移动结构示意图；

图4是扫描平台的Z轴向运动结构示意图；

图5是Z轴升降组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明

参见图1，本显微扫描平台由底座1、X轴滑块2及其双向移动牵引机构3、Y轴滑块4及其双向移动牵引机构5和Z轴升降组件6和牵引组件7组成，X轴滑块2及其双向移动牵引机构3设置在Y轴滑块4之上，随Y轴滑块4一体移动，同时X轴滑块可双向牵引机构3的牵引下在Y轴滑块上左右(沿X轴)滑动，X轴滑块2上可放载玻片。Y轴滑块4及其双向移动牵引机构5设置在Z轴升降组件6之上，Y轴滑块4在其双向移动牵引机构5的牵引下在Z轴升降组件6上双向移动。Z轴升降组件6和牵引组件7位于整个平台的底座1上，托起Y轴滑块4和X轴滑块2。底座1固定在显微镜上。

以下是X、Y、Z轴方向运动的详细结构：

X轴方向参见图2：它的双向移动牵引机构由步进电机3-2、柔性钢丝3-3、收丝轮3-1a、放丝轮3-1b和转向滚轮3-4构成。步进电机3-2轴上套上一个收丝轮3-1a和一个放丝轮3-1b，先把柔性钢丝3-3一端固定在收丝轮3-1a上，再把钢丝在收丝轮3-1a上顺时针缠绕3转，通过转向滚轮3-4将钢丝另一端固定在X轴滑块2右边。在放丝轮3-1b上同样用一根钢丝固定缠绕在上面，区别是反时针缠绕3转，通过转向滚轮3-4将钢丝另一端固定在X轴滑块2左边。通过同时顺时针旋转收丝轮3-1a和反时针旋转放丝轮3-1b，使钢丝拉紧，然后将收丝轮3-1a和放丝轮3-1b用螺栓固定在电机轴上，假定步进电机正转0.9°，收丝轮(￠4)收丝0.0314MM，放丝轮(￠4)放丝0.0314MM，由于钢丝已拉紧，消除了弹性变形，这样在钢丝的拉动下，X轴滑块精确向右移动0.0314MM，假若步进电机反转0.9°，放丝轮(￠4)收丝0.0314MM，收轮丝(￠4)放丝0.0314MM，X轴滑块精确向左移动0.0314MM。

Y轴方向参见图3：它双向移动牵引机构由步进电机5-1、柔性钢丝5-3、收丝轮5-2a、放丝轮5-2b和转向滚轮5-4构成。步进电机5-1轴上套上一个收丝轮5-2a和一个放丝轮5-2b，先把钢丝一端固定在收丝轮5-2a上，再把钢丝在收丝轮5-2a上顺时针缠绕3转，通过转向滚轮5＝4将钢丝另一端固定在Y轴滑块4右边。在放丝轮5-2b上同样用一根钢丝固定缠绕在上面，区别是反时针缠绕3转，通过转向滚轮5-4将钢丝另一端固定在Y轴滑块4左边。移动关系与X轴方向类似。

Z轴方向参见图4和图5：其牵引组件参见图4，包括步进电机7-2、柔性钢丝7-3、收丝轮7-1a、放丝轮7-1b，它们由底座1做支撑。步进电机7-2轴上套上一个收丝轮7-1a和一个放丝轮7-1b，先把柔性钢丝7-3一端固定在收丝轮7-1a上，再把柔性钢丝7-3在收丝轮7-1a上顺时针缠绕3转，然后将柔性钢丝7-3依次在4个升降组件6上顺时针缠绕2转，最后把柔性钢丝7-4在放丝轮7-1b上反时针缠绕3转，通过同时顺时针旋转收丝轮7-1a和反时针旋转放丝轮7-1b，使柔性钢丝7-3拉紧，然后将收丝轮7-1a和放丝轮7-1b用螺栓固定在电机轴上。Z轴升降组件参见图5，包括升降丝杆6-3、升降丝轮6-2、升降螺母6-4、底座1和轴承座6-1。升降丝杆6-3下端装在与Y轴滑块4固定的升降螺母6-4内，升降丝轮6-2与升降丝杆6-3上端固定，假定步进电机正转0.9°放丝轮(￠4)收丝0.0314MM，收轮丝(￠4)放丝0.0314MM，4个升降丝轮(￠12)同时精确旋转0.9*4/12＝0.3°，升降丝杆螺距为1MM，升降丝杆旋转0.3°，扫描平台Y轴滑块将上升1*0.3/360＝0.0008MM。

上述显微镜专用扫描平台性能：长宽＜250MM，高度＜25MM，能够实现三维空间运动(X，Y，Z)在X，Y轴方向双向运动精度＜0.04MM、双向运动重复精度＜0.05MM、移动距离40MM，Z轴方向双向运动精度＜0.001MM、双向运动重复精度＜0.002MM，移动距离2MM，制造成本＜3000元。

Claims (4)

1、显微扫描平台，它由底座、X轴滑块及其双向移动牵引机构、Y轴滑块及其双向移动牵引机构组成，X轴滑块及其双向移动牵引机构设置在Y轴滑块上，Y轴滑块及其双向移动牵引机构设置在底座上；其特征在于：所述两套双向移动牵引机构都是由步进电机、柔性钢丝、收丝轮、放丝轮和转向滚轮构成，收丝轮、放丝轮套在步进电机轴上，分别将两根钢丝一端按顺时针和反时针方向缠绕收丝轮、放丝轮相同转数，然后各通过一个转向滚轮将两根钢丝的另一端固定在滑块的两边，滑块在牵引机构作用下保持张紧状态。

2、根据权利要求1所述的显微扫描平台，其特征在于：X轴滑块形状为一长方体且中间保持透光，用于承受医学研究分析的载玻片。

3、根据权利要求2所述的显微扫描平台，其特征在于它还具有Z轴升降组件和牵引组件，位于底座与Y轴滑块之间，Z轴升降组件包括升降丝杆、升降丝轮、升降螺母、滚动轴承，轴承座等，升降丝杆套上滚动轴承，轴承座固定在底座上，升降丝轮固定在升降丝杆上端，升降螺母与Y轴滑块固定在一起；牵引组件包括步进电机、柔性钢丝、收丝轮、放丝轮，收丝轮、放丝轮套在步进电机轴上，将一根钢丝两端按顺时针和反时针方向分别缠绕收丝轮、放丝轮相同转数，钢丝的中间段分别缠绕在各升降丝轮上。

4、根据权利要求2所述的显微扫描平台，其特征在于：整个显微扫描平台尺寸限制为长宽≤250MM，高≤25MM。

Images