CN211402916U - 用于细胞分型的显微成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于细胞分型的显微成像系统，包括：白光光源、第一准直透镜、三维移动载物台、物镜组、荧光模块组、第二准直透镜、相机和计算机；三维移动载物台用于承载样品，以及实现样品在XYZ三个方向上的位置调节；荧光模块组包括若干组荧光模块，荧光模块包括荧光光源、第三准直透镜、激发光滤光片、二向色镜和荧光滤光片。本实用新型的用于细胞分型的显微成像系统，可进行明场成像和荧光成像，为实现细胞分型获取待测细胞样品的图像；本实用新型通过设置三维移动载物台可实现样品在XYZ三个方向上的位置调节，通过XY方向的位置调节对细胞样品进行扫描，可获取样品池中所有细胞样品的图像，通过Z向移动可实现样品对焦。

Description

用于细胞分型的显微成像系统

技术领域

本实用新型涉及显微成像领域，特别涉及一种用于细胞分型的显微成像系统。

背景技术

临床血细胞分型分析包括细胞亚群分类计数及细胞形态学检测，在疾病早期发现，尤其是血液系统疾病诊断方面意义巨大。

血细胞计数仪器常用全自动血细胞分析仪，目前我国基本被BECKMAN，雅培，拜尔，希森美康，希森美康，日本光电等国外企业产品垄断，近年来，国内迈瑞公司也推出了BC-5500白细胞分类仪器。该类仪器主要是对各类型细胞进行计数分析，不具备细胞形态学检测功能。

细胞形态学检查目前主要依靠细胞染色结合显微镜镜检完成，临床对血细胞分析已不满足于简单细胞计数，而是更倾向对各类细胞及其亚群的内部DNA、RNA及免疫等形态学特征进行分析，同时能满足临床自动化、批量化、标准化、可溯源的检测需求。

针对临床细胞精确分型分析需求，开发能用于细胞分型的成像系统具有重要意义。例如专利201910390572.8，公开了一种小型荧光倒置显微成像系统，其通过集成有明场成像模式和荧光成像模式的系统，可实现细胞的计数与分类，实现细胞检测分型的目的。其中公开了，载玻片需要在XY方向做二维运动，以获得完整载玻片的图像，但其并未公开实现载玻片进行XY方向移动的具体方案，另外，其对焦是通过物镜沿Z方向移动来实现，导致物镜直线切换调焦机构不仅要实现物镜进出光路的切换，还要实现Z方向的调焦，容易增加装置的复杂程度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于细胞分型的显微成像系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种用于细胞分型的显微成像系统，包括：白光光源、第一准直透镜、三维移动载物台、物镜组、荧光模块组、第二准直透镜、相机和计算机；

所述三维移动载物台用于承载样品，以及实现样品在XYZ三个方向上的位置调节；

所述荧光模块组包括若干组荧光模块，所述荧光模块包括荧光光源、第三准直透镜、激发光滤光片、二向色镜和荧光滤光片；

所述白光光源发出的光经过所述第一准直透镜准直后照射到所述三维移动载物台上的样品上，然后光由所述物镜组中的物镜聚焦，再依次经所述二向色镜反射、荧光滤光片、第二准直透镜后到达所述相机；

所述荧光光源发出的光依次经过所述第三准直透镜、激发光滤光片过滤、二向色镜透射、物镜组中的物镜后照射到样品上，样品被激发产生的荧光再依次经过所述物镜组中的物镜、二向色镜反射、荧光滤光片过滤、第二准直透镜后到达所述相机。

优选的是，所述物镜组包括可切换进入光路的三个放大倍数分别为5、10、20倍的物镜。

优选的是，所述荧光模块组包括可切换进入光路的能发出不同波长的激发光的三组。

优选的是，所述三维移动载物台上设置有用于盛装样品的样品池。

优选的是，所述三维移动载物台包括底板、设置在所述底板上的X位移机构、设置在所述X位移机构上的Z位移机构、设置在所述Z位移机构上的Y位移机构以及设置在所述Y位移机构上的载物座，所述样品池设置在所述载物座上。

优选的是，所述X位移机构包括沿X方向平行设置在所述底板上的两组X滑轨、通过X滑块配合可滑动设置在所述两组X滑轨上的X滑板、固接在所述X滑板底部的X螺纹滑套、固接在所述底板上的X电机以及与所述X电机驱动连接且配合插设在所述X螺纹滑套内的X丝杆。

优选的是，所述Z位移机构包括固接在所述X滑板上的导向支架、固接在所述导向支架上的导向滑杆、固接在所述X滑板上的Z电机、与所述Z电机驱动连接的Z丝杆以及可滑动设置在所述导向滑杆上的Z滑板；

所述Z滑板上固接有可滑动套设在所述导向滑杆上的Z滑套以及与所述Z丝杆螺纹配合的Z螺纹滑套。

优选的是，所述Y位移机构包括固接在所述Z滑板上的支座、沿Y向设置在所述支座上的Y滑轨、可滑动设置在所述Y滑轨上的Y滑块、固接在所述支座上的Y电机以及与所述Y电机驱动连接且配合穿设在所述Y滑块上开设的Y螺纹孔内的Y丝杆；

所述Y滑块的底部开设有用于与所述Y滑轨配合的Y滑槽，所述载物座固接在所述Y滑块上。

优选的是，所述载物座上处于远离所述X电机的一端由表面向下依次开设有盖板槽和用于配合容纳所述样品池的安装槽，所述盖板槽内配合设置有与所述载物座可转动连接的盖板，所述盖板的中部开设有第一透光口，所述盖板的底面的Y方向的两端均设置有垫片；

所述安装槽的底面开设有第二透光口；

所述载物座上处于盖板槽的侧部还设置有用于固定所述盖板的锁紧件，所述锁紧件包括固接在所述载物座上的空心支柱、可滑动插设在所述空心支柱内开设的销孔中的插销、连接在所述插销底端和销孔的底面之间的拉簧、固接在所述插销顶端的拉盘以及固接在所述拉盘侧部的用于压盖所述盖板的压片。

优选的是，所述安装槽的底面上通过弹簧连接有支撑板，所述支撑板上开设有第三透光口；

所述第一透光口、第二透光口、第三透光口依次贯通，所述第一透光口允许上方入射的光线照射到插设在所述安装槽内的样品池中，所述第二透光口、第三透光口允许样品池发出的光线向下方依次射出。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的用于细胞分型的显微成像系统，可进行明场成像和荧光成像，为实现细胞分型获取待测细胞样品的图像；本实用新型通过设置三维移动载物台可实现样品在XYZ三个方向上的位置调节，通过XY方向的位置调节对细胞样品进行扫描，可获取样品池中所有细胞样品的图像，通过Z向移动可实现样品对焦，从而使物镜组不需要具备Z向的位移功能，将XYZ向的位移需求集成于三维移动载物，利于系统各机构的布置以及实现整体结构的简单化。

附图说明

图1为本实用新型的用于细胞分型的显微成像系统的原理图；

图2为本实用新型的三维移动载物台的结构示意图；

图3为本实用新型的载物座的结构示意图(未装入样品池)；

图4为本实用新型的样品池的结构示意图；

图5为本实用新型的载物座的结构示意图(装入样品池)；

图6为本实用新型的盖板的底面的结构示意图；

图7为本实用新型的载物座的结构示意图(卸去盖板)；

图8为本实用新型的锁紧件的结构示意图。

附图标记说明：

1—白光光源；2—第一准直透镜；3—三维移动载物台；4—物镜组；5—荧光模块组；6—第二准直透镜；7—相机；8—计算机；9—样品池；

30—底板；

31—X位移机构；310—X滑轨；311—X滑块；312—X滑板；313—X螺纹滑套；314—X电机；315—X丝杆；

32—Z位移机构；320—导向支架；321—导向滑杆；322—Z电机；323—Z丝杆；324—Z滑板；325—Z滑套；326—Z螺纹滑套；

33—Y位移机构；330—支座；331—Y滑轨；332—Y滑块；333—Y电机；334—Y丝杆；335—Y螺纹孔；336—Y滑槽；337—Y轴承；

34—载物座；340—盖板槽；341—安装槽；342—盖板；343—第一透光口；344—垫片；345—第二透光口；346—锁紧件；347—支撑板；348—弹簧；349—第三透光口；3460—空心支柱；3461—插销；3462—拉簧；3463—拉盘；3464—压片；3465—销孔；3466—导向套；

50—荧光光源；51—第三准直透镜；52—激发光滤光片；53—二向色镜；54—荧光滤光片；55—荧光模块切换机构；

90—样品腔；91—池面。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1所示，本实施例的一种用于细胞分型的显微成像系统，包括：白光光源1、第一准直透镜2、三维移动载物台3、物镜组4、荧光模块组5、第二准直透镜6、相机7和计算机8；

三维移动载物台3用于承载样品，以及实现样品在XYZ三个方向上的位置调节；

荧光模块组5包括若干组荧光模块，荧光模块包括荧光光源50、第三准直透镜51、激发光滤光片52、二向色镜53和荧光滤光片54。

本实用新型可进行明场成像(计数)和荧光成像(形态学检测)，具体的：

进行明场成像时，白光光源1发出的光经过第一准直透镜2准直后均匀照射到三维移动载物台3上的样品池9中的细胞样品上，然后光由物镜组4中的物镜聚焦，再依次经二向色镜53反射、荧光滤光片54、第二准直透镜6聚焦后到达相机7；

荧光光源50发出的光依次经过第三准直透镜51、激发光滤光片52过滤、二向色镜53透射、物镜组4中的物镜后照射到样品上，细胞样品中的染料被激发产生的荧光再依次经过物镜组4中的物镜、二向色镜53反射、荧光滤光片54过滤、第二准直透镜6聚焦后到达相机7。

其中，待检测的细胞样品依据检测需求，预先经特异性荧光染料染色处理，然后加入样品池9，形成单层细胞平铺状态。

其中，鉴于物镜所探测图像为局部图片，为捕获所有细胞样品图片，可通过三维移动载物台3带动样品池9进行XY二维移动以自动扫描来实现；同时通过三维移动载物台3带动样品池9进行Z向移动可实现样品自动对焦，以获取清晰图片。

本实施例中，相机7优选采用低噪声CMOS相机。

本实施例中，物镜组4包括可切换进入光路的三个物镜，分别为5×物镜(5倍)、10×物镜(10倍)和20×物镜(20倍)，用于不同细胞样品成像需求，当然，为满足更多的需求，也可采用其他更多倍数的物镜。三个物镜的切换采用常规的物镜切换机构即可(不需要具备对焦功能)，如物镜切换器等。

本实施例中，荧光模块组5包括可切换进入光路的能发出不同波长的荧光的三组，通过不同的荧光光源50发射不同波长的激发光，如UV LED、blue LED、green LED等，从而实现多色荧光检测。用于实现荧光模块组5切换进出光路的方式可采用手动方式或采用荧光模块切换机构55进行电动切换，荧光模块切换机构55采用常规产品即可，例如专利201910390572.8，小型荧光倒置显微成像系统中采用的荧光模块切换机构。

本实施例中，计算机8与相机7，获取相机7采集的图像。在后续处理中，计算机8对图像进行处理，通过对细胞的形态、荧光特性进行分析，最终实现待测细胞的快速分型。需要理解的是，本实用新型主要是对整个成像系统的结构进行改进，后续对图像的分析处理采用常规技术即可，并非本案的重点和所需保护的方案，故本案中不再详细描述。

三维移动载物台3上设置有用于盛装样品的样品池9，三维移动载物台3带动样品池9进行三维移动，以实现扫描、对焦等操作。参照图2-7，在一种优选的实施例中，三维移动载物台3采用如下方案。

三维移动载物台3包括底板30、设置在底板30上的X位移机构31、设置在X位移机构31上的Z位移机构32、设置在Z位移机构32上的Y位移机构33以及设置在Y位移机构33上的载物座34，样品池9设置在载物座34上。

其中，X位移机构31包括沿X方向平行设置在底板30上的两组X滑轨310、通过X滑块311配合可滑动设置在两组X滑轨310上的X滑板312、固接在X滑板312底部的X螺纹滑套313、固接在底板30上的X电机314以及与X电机314驱动连接且配合插设在X螺纹滑套313内的X丝杆315。

两组X滑轨310上各设置2个X滑块311，X螺纹滑套313内设置螺纹孔，X丝杆315与X螺纹滑套313螺纹配合。X滑板312上还设置有与X丝杆315左端配合的X轴承(图2中未示出)。X电机314带动X丝杆315转动，从而带动X螺纹滑套313沿X方向滑动，使X滑板312整体可沿X方向移动。

其中，Z位移机构32包括固接在X滑板312上的导向支架320、固接在导向支架320上的导向滑杆321、固接在X滑板312上的Z电机322、与Z电机322驱动连接的Z丝杆323以及可滑动设置在导向滑杆321上的Z滑板324；Z滑板324上固接有可滑动套设在导向滑杆321上的Z滑套325以及与Z丝杆323螺纹配合的Z螺纹滑套326。支座330上还设置有与Y丝杆334末端配合的Y轴承337。

Z滑套325内开设光孔，导向滑杆321可滑动插设在光孔中，对Z滑板324进行导向，保证其沿Z向运动的直线性。本实施例中，导向支架320、导向滑杆321、Z滑套325均为两组，对称设置在Z丝杆323两侧，能保证很好的导向效果。

Z螺纹滑套326内设置螺纹孔，Z丝杆323与Z螺纹滑套326螺纹配合，Z电机322带动Z丝杆323转动，从而带动Z螺纹滑套326沿Z方向滑动，使Z滑板324整体可沿Z方向移动。

其中，Y位移机构33包括固接在Z滑板324上的支座330、沿Y向设置在支座330上的Y滑轨331、可滑动设置在Y滑轨331上的Y滑块332、固接在支座330上的Y电机333以及与Y电机333驱动连接且配合穿设在Y滑块332上开设的Y螺纹孔335内的Y丝杆334；

Y滑块332的底部开设有用于与Y滑轨331配合的Y滑槽336，载物座34固接在Y滑块332上。

Y丝杆334与Y螺纹孔335螺纹配合，Y电机333带动Y丝杆334转动，从而带动Y滑块332沿Y方向滑动，使载物座34可沿Y方向移动。

通过上述X位移机构31、Z位移机构32、Y位移机构33可实现载物座34上的样品在三维方向上的位置调节，以实现自动扫描、自动对焦等操作，以实现成像功能。在优选的实施例中，X电机314、Z电机322和Y电机333均选择高精度的步进电机，保证位移调节的精度。

载物座34用于承载样品池9，由于载物座34需进行三维方向的移动，故载物座34需要能对样品池9进行较好的固定，且不影响样品的成像。在一种优选的实施例中，载物座34采用如下方案。

载物座34上处于远离X电机314的一端由表面向下依次开设有盖板342槽340和用于配合容纳样品池9的安装槽341，盖板342槽340内配合设置有与载物座34可转动连接的盖板342，盖板342的中部开设有第一透光口343，盖板342的底面的Y方向的两端均设置有垫片344；盖板342左端通过铰链或销轴与载物座34可转动连接。垫片344采用橡胶或海绵等软质材料，以保护样品池9表面。

安装槽341的底面开设有第二透光口345；

载物座34上处于盖板342槽340的侧部还设置有用于固定盖板342的锁紧件346，锁紧件346包括固接在载物座34上的空心支柱3460、可滑动插设在空心支柱3460内开设的销孔3465中的插销3461、连接在插销3461底端和销孔3465的底面之间的拉簧3462、固接在插销3461顶端的拉盘3463以及固接在拉盘3463侧部的用于压盖盖板342的压片3464。更为优选的实施例中，插销3461和销孔3465之间还设置有导向套3466，插销3461可相对导向套3466上下自由滑动。

在进一步优选的实施例中，安装槽341的底面上通过弹簧348连接有支撑板347，弹簧348包括间隔设置的多个，以保证支撑板347对样品池9可提供平稳支撑，支撑板347上开设有第三透光口349(图中未示出)；

第一透光口343、第二透光口345、第三透光口349依次贯通，第一透光口343允许上方入射的光线照射到插设在安装槽341内的样品池9中，第二透光口345、第三透光口349允许样品池9发出的光线向下方依次射出。

参照图2，载物座34的左端伸出支座330，安装槽341处于载物座34的左端，以保证安装槽341的下方视野空旷，以方便设置物镜组4和荧光模块，使经过安装槽341后的光线能向下方传播，顺利经过物镜组4、荧光模块。

样品池9装入安装槽341时，先向拉动拉盘3463，使压片3464从盖板342上脱离，然后转动拉盘3463(插销3461与销孔3465的底面之间通过拉簧3462连接，插销3461相对空心支柱3460具有一定的旋转自由度，可至少旋转90°)，偏移盖板342上方，然后打开盖板342，将样品池9插入安装槽341内；接着盖上盖板342，将拉盘3463旋转复位再松开拉盘3463，拉簧3462的拉力作用使插销3461向下重新插入空心支柱3460内，压片3464压紧盖板342。盖板342底面的垫片344贴压在样品池9沿Y方向的两端，支撑板347下方的弹簧348产生向上的顶压力，从而对样品池9产生上下方向的夹持力，使样品池9能牢固的固定在安装槽341内，防止载物座34进行位置调节时，样品池9出现滑动。需要理解的是，本实施例中样品池9采用矩形体状，参照图4，垫片344贴压位置处于样品池9两端的池面91上，不会遮盖样品池9中的样品腔90，不会对进入样品池9内的光线造成阻挡。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节。

Claims (10)

1.一种用于细胞分型的显微成像系统，其特征在于，包括：白光光源、第一准直透镜、三维移动载物台、物镜组、荧光模块组、第二准直透镜、相机和计算机；

所述三维移动载物台用于承载样品，以及实现样品在XYZ三个方向上的位置调节；

所述荧光模块组包括若干组荧光模块，所述荧光模块包括荧光光源、第三准直透镜、激发光滤光片、二向色镜和荧光滤光片；

所述白光光源发出的光经过所述第一准直透镜准直后照射到所述三维移动载物台上的样品上，然后光由所述物镜组中的物镜聚焦，再依次经所述二向色镜反射、荧光滤光片、第二准直透镜后到达所述相机；

所述荧光光源发出的光依次经过所述第三准直透镜、激发光滤光片过滤、二向色镜透射、物镜组中的物镜后照射到样品上，样品被激发产生的荧光再依次经过所述物镜组中的物镜、二向色镜反射、荧光滤光片过滤、第二准直透镜后到达所述相机。

2.根据权利要求1所述的用于细胞分型的显微成像系统，其特征在于，所述物镜组包括可切换进入光路的三个放大倍数分别为5、10、20倍的物镜。

3.根据权利要求2所述的用于细胞分型的显微成像系统，其特征在于，所述荧光模块组包括可切换进入光路的能发出不同波长的激发光的三组。

4.根据权利要求1所述的用于细胞分型的显微成像系统，其特征在于，所述三维移动载物台上设置有用于盛装样品的样品池。

5.根据权利要求4所述的用于细胞分型的显微成像系统，其特征在于，所述三维移动载物台包括底板、设置在所述底板上的X位移机构、设置在所述X位移机构上的Z位移机构、设置在所述Z位移机构上的Y位移机构以及设置在所述Y位移机构上的载物座，所述样品池设置在所述载物座上。

6.根据权利要求5所述的用于细胞分型的显微成像系统，其特征在于，所述X位移机构包括沿X方向平行设置在所述底板上的两组X滑轨、通过X滑块配合可滑动设置在所述两组X滑轨上的X滑板、固接在所述X滑板底部的X螺纹滑套、固接在所述底板上的X电机以及与所述X电机驱动连接且配合插设在所述X螺纹滑套内的X丝杆。

7.根据权利要求6所述的用于细胞分型的显微成像系统，其特征在于，所述Z位移机构包括固接在所述X滑板上的导向支架、固接在所述导向支架上的导向滑杆、固接在所述X滑板上的Z电机、与所述Z电机驱动连接的Z丝杆以及可滑动设置在所述导向滑杆上的Z滑板；

所述Z滑板上固接有可滑动套设在所述导向滑杆上的Z滑套以及与所述Z丝杆螺纹配合的Z螺纹滑套。

8.根据权利要求7所述的用于细胞分型的显微成像系统，其特征在于，所述Y位移机构包括固接在所述Z滑板上的支座、沿Y向设置在所述支座上的Y滑轨、可滑动设置在所述Y滑轨上的Y滑块、固接在所述支座上的Y电机以及与所述Y电机驱动连接且配合穿设在所述Y滑块上开设的Y螺纹孔内的Y丝杆；

所述Y滑块的底部开设有用于与所述Y滑轨配合的Y滑槽，所述载物座固接在所述Y滑块上。

9.根据权利要求8所述的用于细胞分型的显微成像系统，其特征在于，所述载物座上处于远离所述X电机的一端由表面向下依次开设有盖板槽和用于配合容纳所述样品池的安装槽，所述盖板槽内配合设置有与所述载物座可转动连接的盖板，所述盖板的中部开设有第一透光口，所述盖板的底面的Y方向的两端均设置有垫片；

所述安装槽的底面开设有第二透光口；

所述载物座上处于盖板槽的侧部还设置有用于固定所述盖板的锁紧件，所述锁紧件包括固接在所述载物座上的空心支柱、可滑动插设在所述空心支柱内开设的销孔中的插销、连接在所述插销底端和销孔的底面之间的拉簧、固接在所述插销顶端的拉盘以及固接在所述拉盘侧部的用于压盖所述盖板的压片。

10.根据权利要求9所述的用于细胞分型的显微成像系统，其特征在于，所述安装槽的底面上通过弹簧连接有支撑板，所述支撑板上开设有第三透光口；

所述第一透光口、第二透光口、第三透光口依次贯通，所述第一透光口允许上方入射的光线照射到插设在所述安装槽内的样品池中，所述第二透光口、第三透光口允许样品池发出的光线向下方依次射出。

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