LT7019B - System and method of determining the dimensions of a spatial micrometre-sized object and its surface relief - Google Patents

System and method of determining the dimensions of a spatial micrometre-sized object and its surface relief Download PDF

Info

Publication number
LT7019B
LT7019B LT2023504A LT2023504A LT7019B LT 7019 B LT7019 B LT 7019B LT 2023504 A LT2023504 A LT 2023504A LT 2023504 A LT2023504 A LT 2023504A LT 7019 B LT7019 B LT 7019B
Authority
LT
Lithuania
Prior art keywords
micro
spatial
microscope
electrode
measuring
Prior art date
Application number
LT2023504A
Other languages
Lithuanian (lt)
Other versions
LT2023504A (en
Inventor
Vytautas BUČINSKAS
BUČINSKAS Vytautas
Inga MORKVĖNAITĖ-VILKONČIENĖ
MORKVĖNAITĖ-VILKONČIENĖ Inga
Andrius DZEDZICKIS
DZEDZICKIS Andrius
Original Assignee
Vilniaus Gedimino technikos universitetas
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vilniaus Gedimino technikos universitetas filed Critical Vilniaus Gedimino technikos universitetas
Priority to LT2023504A priority Critical patent/LT7019B/en
Publication of LT2023504A publication Critical patent/LT2023504A/en
Publication of LT7019B publication Critical patent/LT7019B/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/245Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using a plurality of fixed, simultaneously operating transducers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/2433Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring outlines by shadow casting
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205Investigating particle size or size distribution by optical means
    • G01N15/0227Investigating particle size or size distribution by optical means using imaging; using holography
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N15/1031Investigating individual particles by measuring electrical or magnetic effects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N15/14Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1425Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry using an analyser being characterised by its control arrangement
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N15/14Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1434Optical arrangements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02Investigating particle size or size distribution
    • G01N2015/0294Particle shape
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N2015/1006Investigating individual particles for cytology
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N15/14Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1434Optical arrangements
    • G01N2015/144Imaging characterised by its optical setup
    • G01N2015/1445Three-dimensional imaging, imaging in different image planes, e.g. under different angles or at different depths, e.g. by a relative motion of sample and detector, for instance by tomography
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N15/14Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N2015/1493Particle size
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N15/14Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N2015/1497Particle shape

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

The invention relates to systems for determining the dimensions and surface relief of micrometre-sized spatial objects by generating a composite image of the examined spatial object using the microscope. The invention aims to improve the detection quality when object is transparent or partially transparent or when the surface of the object is soft and/or easily damaged. The examined three-dimensional micrometre-sized object is photographed from above with a microscope, and the contour of the micrometre-sized object is determined by the sensor with an electrode for measuring electrochemical properties between the sensitive surface of the mentioned electrode and the surface of the micrometre-sized object at each scanning point, thus determining the height of object under investigation and its coordinates at each point at the scanned point. Thanks to the program installed in the computer processor, a general image of the examined spatial micrometre-sized object with its real dimensions and its surface relief is obtained.

Description

TECHNIKOS SRITISTECHNICAL FIELD

Išradimas skirtas mikrometrinio dydžio erdvinių objektų matmenims ir paviršiaus reljefui nustatyti. Tiriami minėti mikrometrinio dydžio erdviniai objektai gali būti biologiniai objektai, pavyzdžiui, žmogaus, gyvūnų ar vienaląsčių organizmų audinio ląstelės. Tokių mikroobjektų tyrimas reikalingas praktiniams ir mokslo tyrimo darbams medicinos, biologijos, biochemijos ir gretimose srityse. Tokių mikroobjektų tyrimas susiduria su problema, kad tiriant mikrometrinio dydžio erdvinius objektus, kurių matmenys artimi šviesos bangos ilgiui, optinio vaizdo kokybė yra ribota. Iš kitos pusės, mechaninių sistemų virpesiai ir radialiniai ir ašiniai tarpai pavarose trukdo optinio mikroskopo veikimui.The invention is intended for determining the dimensions and surface relief of spatial objects of micrometric size. The micrometer-sized spatial objects under investigation can be biological objects, for example, human, animal or unicellular tissue cells. The study of such micro-objects is necessary for practical and scientific research work in medicine, biology, biochemistry and related fields. The study of such micro-objects faces the problem that the optical image quality is limited when studying micrometer-sized spatial objects with dimensions close to the wavelength of light. On the other hand, vibrations of mechanical systems and radial and axial clearances in gears interfere with the operation of the optical microscope.

Išradimas skirtas kompleksiniam sprendimui tiriant erdvinius mikroobjektus, kai objekto centras, plotas ir reljefas bei elektrocheminės savybės nustatomos siūlomu įrenginiu, naudojant sukurtą sistemą, naudojančią tyrimo algoritmą, pagrįstą jutiklių duomenų suliejimu.The invention is intended for a complex solution in the study of spatial micro-objects, when the object's center, area and relief and electrochemical properties are determined by the proposed device using the developed system using a research algorithm based on sensor data fusion.

TECHNIKOS LYGISSTATE OF THE ART

Mikrometrinio dydžio objektų vizualizacijai, šiuo metu taikomas didelis metodų ir įrenginių kiekis. Vienas tokių įrenginių aprašytas JAV patente US7391565B2, kuris aprašo sutapdinto židinio kelių optinių sistemų optinį skenavimo įrenginį. Jame įmontuota optinė sistema, kuri sudaryta taip, kad apšviečiančio spindulio židinys yra sukoncentruotas objekto apšvietimo taške, t.y. stebėjimo vietoje. Iš kitos pusės šviesos spindulio židinys eina nuo apšviestojo taško į apšviestą tašką ant objekto plokštumos; numatytas bent vienas pasukamas veidrodis, kuris atspindi apšvietimo spindulį, tuo pačiu leisdamas skenuoti stebimąjį objektą stebėjimo plokštumos atžvilgiu. Tuo pat metu šviesos spindulys projektuoja šviesos tašką fiksuotoje padėtyje. Pirmoji erdvinio šviesos filtravimo sistema sumontuota pirmoje objekto plokštumoje, kuri nufiltruoja šviesos tašką, kuri parodo šviesos spindulio padėtį. Tokia sistema yra labai pažangi ir efektyvi, tačiau ji yra labai brangi, reikalauja ypatingos apsaugos nuo išorinių virpesių bei tinka tik objektams su išreikštu plokščiu paviršiumi.A large number of methods and devices are currently used for the visualization of micrometer-sized objects. One such device is described in US patent US7391565B2, which describes an optical scanning device for collimated focus multi-optical systems. It has a built-in optical system, which is designed in such a way that the focus of the illuminating beam is concentrated at the point of illumination of the object, i.e. at the observation point. On the other hand, the focus of the light beam goes from the illuminated point to the illuminated point on the plane of the object; at least one rotatable mirror is provided, which reflects the illumination beam, while allowing scanning of the observed object with respect to the observation plane. At the same time, the light beam projects a light point in a fixed position. A first spatial light filtering system is mounted on a first object plane that filters a light spot that represents the position of the light beam. Such a system is very advanced and efficient, but it is very expensive, requires special protection against external vibrations and is only suitable for objects with a pronounced flat surface.

Kitas žinomas įrenginys skirtas mikrometrinio dydžio objektams vizualizuoti, aprašytas Vokietijos patente DE102011000835B4. Jame pateikiamas skenuojantis mikroskopas su įmontuotu šviesos bloku, kuris emituoja šviesos spindulį, kuris per lęšį koncentruoja šviesos spindulį ant tiriamojo objekto, o skenavimo įrenginys, perkėlinėja apšvietimo židinį tiriamajame objekto plote. Spindulio švietimo kryptis keičiama sutapdinant šviesos spindulį su objektyvo okuliaru. Tokio tipo optinis skenuojantis mikroskopas užtikrina aukštą vaizdo kokybę, tačiau taip pat jautrus aplinkos virpesių fonui bei tiriamojo objekto medžiagos šviesos absorbcijai. Įrenginys taip pat yra brangus, turi sutapdintas optines sistemas, todėl reikalauja periodinio reguliavimo.Another known device for visualizing micrometer-sized objects is described in the German patent DE102011000835B4. It provides a scanning microscope with a built-in light unit that emits a light beam, which focuses the light beam on the object under study through a lens, and a scanning device that moves the focus of illumination in the area of the object under study. The direction of the beam is changed by aligning the light beam with the eyepiece of the objective. This type of optical scanning microscope ensures high image quality, but it is also sensitive to the background of environmental vibrations and light absorption of the material of the object being examined. The device is also expensive, has overlapping optical systems, and therefore requires periodic adjustment.

Kitas žinomas įrenginys, skirtas mikrometrinio dydžio objektams vizualizuoti, apima adaptyvų skenuojantį mikroskopą, aprašytą Kanados patente CA2887052C, kuriame projektuojamas šviesos spindulys pozicionuojamas pagal daugiau nei vieną ašį, sukant šviesos spindulio šaltinį arba optinę nukreipimo sistemą. Ši optinė sistema yra labai kompaktiška, gerokai aplenkianti savo savybėmis klasikinės konfigūracijos lęšių ir veidrodžių sistemą. Adaptyvi optinė sistema turi labai mažą dispersiją, chromatinę aberaciją, periferinę aberaciją. Ši sistema pasižymi puikiomis optinėmis savybėmis, tačiau realaus objekto mastelio nustatymas tampa problema, kadangi optinės sistemos didinimas kinta nuo atstumo iki objekto, o šis priklauso nuo ryškumo nustatymų; be to, ji pasižymi didele kaina.Another known device for visualizing micrometer-sized objects includes the adaptive scanning microscope described in Canadian patent CA2887052C, in which the projected light beam is positioned along more than one axis by rotating the light beam source or optical guidance system. This optical system is very compact, significantly surpassing the characteristics of the lens and mirror system of the classical configuration. Adaptive optical system has very low dispersion, chromatic aberration, peripheral aberration. This system has excellent optical properties, but real-world object scaling becomes a problem because the magnification of the optical system varies with the distance to the object, which depends on the brightness settings; in addition, it is characterized by a high price.

Japonijos patento paraiškoje JP2019056917A pateikiamas būdas ir įrenginys, skirti mikrometrinio dydžio objektams vizualizuoti su pilnai automatiniu ir greitu mikroskopinio bandinio skenavimu ir skaitmenizavimu. Siūlomas įrenginys turi elektrinę pavarą: pirmasis sprendimas, kai bandinys stumiamas pastoviu greičiu ant mėginio paviršiaus išilgai pagrindinės ašies nuo apibrėžtos pirmosios pozicijos į apibrėžtą antrąją poziciją, antrasis sprendimas - kai bandinys juda bandinio paviršiumi išilgai antrosios ašies, statmenos pagrindinei judėjimo ašiai. Skeneryje sumontuota elektrinė pavara; apšvietimo sistema; kamera, sumontuota statmenai bandinio paviršiui ir pagrindinei ašiai; duomenų apdorojimo įranga su procesoriumi vaizdo duomenų apdorojimui ir saugojimui. Bandinys iš pradžių perkeliamas pagal vieną ašį, po to perstumiamas pagal antrąją ašį, tuo užtikrinant pilną bandinio skenavimą. Tokia skenavimo sistema yra efektyvi, tačiau brangi ir naudoja tik vienos kameros duomenis vertinant bandinio vaizdą, todėl gautas vaizdas yra nepakankamo ryškumo.Japanese patent application JP2019056917A describes a method and device for visualizing micrometer-sized objects with fully automatic and rapid scanning and digitization of a microscopic specimen. The proposed device has an electric drive: the first solution, when the sample is pushed at a constant speed on the surface of the sample along the main axis from the defined first position to the defined second position, the second solution - when the sample moves along the surface of the sample along the second axis, perpendicular to the main axis of movement. The scanner is equipped with an electric drive; lighting system; a camera mounted perpendicular to the surface of the specimen and to the main axis; data processing equipment with a processor for image data processing and storage. The specimen is first moved along one axis and then moved along a second axis, thereby ensuring a complete scan of the specimen. Such a scanning system is efficient, but expensive and only uses data from one camera to evaluate the image of the specimen, resulting in an image with insufficient sharpness.

Įrenginys mikrometrinio dydžio objektams vizualizuoti, aprašytas JAV patente US10725279B2, kuriame yra naudojamas išplėstinis optinis mikroskopas. Jis sudarytas iš mikromonitoriaus, veikiančio kaip šviesos šaltinių matrica, sukurianti struktūrinį bandinio apšvietimą, vaizdo jutiklio, kuris užfiksuoja bandinio vaizdą ir mikroskopo objektyvo, kuris nukreipia šviečiančios matricos šviesos srautą link bandinio ir atsispindėjusią šviesą vaizdo jutikliui. Mikroskopo objektyvas turi keičiamą židinio nuotolį ir jo keitimas ties optine ašimi stipriai keičia didinimą viename iš jam patenkančių apšviestų taškų, kurio vaizdas fiksuojamas vaizdo jutiklyje. Šis įrenginys dirba tik su optiškai aptinkamu reljefu, naudojant atspindžio šviesą, todėl ribotai tinka dirbant su mikrometrinio dydžio biologiniais objektais, nes jie dažniausia yra skaidrūs.A device for visualizing micrometer-sized objects is described in US patent US10725279B2, which uses an advanced optical microscope. It consists of a micromonitor that acts as a matrix of light sources that creates structured illumination of the specimen, an image sensor that captures an image of the specimen, and a microscope lens that directs the light flux of the illuminating matrix toward the specimen and the reflected light to the image sensor. The microscope lens has a changeable focal length, and its change on the optical axis strongly changes the magnification of one of the illuminated points falling on it, the image of which is recorded on the image sensor. This device only works with optically detectable terrain using reflected light, so it is limited in working with micrometer sized biological objects as they are mostly transparent.

PCT patento paraiškoje WO2021196419A1 aprašytas įrenginys mikrometrinio dydžio objektams vizualizuoti 3D formate, fiksuojant objekto paviršiaus taškų erdvines koordinates, naudojant neardomąją optinę techniką, ypač gilaus lauko mikroskopinę sistemą, kuri susijusi su fotoelektrinių elementų neardomuoju trimačiu matavimu. Mikroskopo sistema sudaryta optinio mikroskopo, fotoelektrinio kontūro jutiklio, trimačio pozicionieriaus platformos, valdymo modulio ir PC procesoriaus, kur trimatis pozicionierius sudarytas iš išilgai x-y ašių kryptimis veikiančios platformos ir atskiros z ašies pakėlimo modulio. Optinis mikroskopas suderintas su apšvietimo šaltiniu ir vaizdo formavimo įtaisu. Valdymo modulis apima trimačio pozicionieriaus valdymo bloką, signalo apdorojimo blokas sujungtas su fotoelektriniu kontūro jutikliu. Sistemoje yra maitinimo šaltinis, o vaizdo registravimo ir perdavimo blokas perduoda gautą vaizdą kompiuteriui. Taikant atitinkamą matavimo metodą su erdvine ypač gilaus lauko mikroskopine sistema, bandinys gali būti stebimas jo nesuardant, fotografuojant 3D spalvotą vaizdą ir atliekant tikslų 3D matavimą dideliame lauke, pasiekiant tikslius objekto matmenis, išlaikant detales ir tikslias objekto spalvas.PCT patent application WO2021196419A1 describes a device for visualizing micrometer-sized objects in 3D by recording the spatial coordinates of points on the surface of the object using a non-destructive optical technique, a particularly deep-field microscopic system, which involves non-destructive three-dimensional measurement of photoelectric cells. The microscope system consists of an optical microscope, a photoelectric contour sensor, a three-dimensional positioner platform, a control module and a PC processor, where the three-dimensional positioner consists of a platform operating along the x-y axes and a separate z-axis lifting module. An optical microscope is matched with an illumination source and an imaging device. The control module includes the three-dimensional positioner control unit, the signal processing unit is connected to the photoelectric contour sensor. The system includes a power source, and the image recording and transmission unit transmits the received image to the computer. By applying the appropriate measurement method with the spatial ultra-deep-field microscope system, the specimen can be observed non-destructively, taking a 3D color image and performing precise 3D measurement in a large field, achieving accurate object dimensions while maintaining the details and accurate colors of the object.

Šis metodas sunkiai pritaikomas skaidriems biologiniams objektams tirti, nes vaizdo atspindys, kai šviesos šaltinio spindulys nėra statmenas apšviečiamam paviršiui, yra žemos kokybės ir sunkiai pritaikomas vaizdo apdorojimui. Mechaninių sistemų virpesiai ir radialiniai ir ašiniai tarpai pavarose trukdo optinio mikroskopo veikimuiThis method is difficult to apply to the study of transparent biological objects, because the image reflection when the beam of the light source is not perpendicular to the illuminated surface is of low quality and difficult to apply to image processing. Vibrations of mechanical systems and radial and axial clearances in gears interfere with the operation of the optical microscope

Europos patentas EP3092459B1 aprašo būdą, kuriuo tiriant mikroobjektus sudaromas erdvinio objekto jungtinis vaizdas, naudojant mikroskopą, kai naudojamas daugybinis skirtingų objekto plotų trimačių vaizdų perdengimas su bent vienu gretimo paviršiaus vaizdu, turinčiu pakankamą vaizdo raišką, sukuriant trimatį mikrostruktūros vaizdą, kurio matmenys statmenai objektyvui ir išilgai optinės ašies siekia dešimt ar dar mažiau mikrometrų. Kiekvienas vaizdas su atskira koordinačių sistema apibrėžia kūno padėtį ir paviršiaus fragmento normalės kryptį, persidengiančių fragmentų parametrai įtraukiami į bendrą vaizdą. Gautas mikrostruktūros vaizdas atstatomas pagal persidengiančių regionų parametrus ir sujungti vaizdai suformuoja bendrą erdvinį vaizdą.European patent EP3092459B1 describes a method for producing a composite image of a three-dimensional object using a microscope in the study of micro-objects, which uses multiple superimposition of three-dimensional images of different areas of the object with at least one image of an adjacent surface with sufficient image resolution to create a three-dimensional image of the microstructure with dimensions perpendicular to the lens and along the optical axis reaches ten micrometers or less. Each image with a separate coordinate system defines the position of the body and the normal direction of the surface fragment, the parameters of overlapping fragments are included in the overall image. The obtained image of the microstructure is reconstructed according to the parameters of the overlapping regions, and the combined images form a common spatial image.

Žinomas patentas aprašo sistemą, skirtą sukurti erdvinio tiriamo mikroobjekto paviršiaus sudėtinį vaizdą, sistema apima korpusą, kuriame sumontuoti mikroskopas, skirtas erdviniam tiriamojo mikroobjekto paviršiaus ypatybių atvaizdavimui, laikiklis, skirtas tiriamam mikrobjektui išdėstyti, pozicionavimo priemonė, skirta minėtam laikikliui ir mikroskopui perkelti vienas kito atžvilgiu išilgai x-ašies ir(arba) išilgai y-ašies ir (arba) išilgai z-ašies tam, kad tiriamas objektas išsidėstytų pasirinktoje padėtyje atžvilgiu mikroskopo optinės ašies, kompiuterį su programuojamu procesoriumi, palaikančiu ryšį su mikroskopu ir suprogramuotu gauti tiriamų mikrostruktūrų su skirtingomis koordinatėmis vaizdus ir juos sujungti, suformuojant bendrą tiriamojo erdvinio mikroobjekto vaizdą.The known patent describes a system for creating a three-dimensional composite image of the surface of a micro-object under study, the system includes a housing in which a microscope is mounted for spatial representation of the surface features of a micro-object under study, a holder for positioning the micro-object under study, a positioning means for moving said holder and the microscope longitudinally relative to each other along the x-axis and/or along the y-axis and/or along the z-axis in order to position the object under study in a selected position relative to the optical axis of the microscope, a computer with a programmable processor communicating with the microscope and programmed to obtain images of the microstructures under study with different coordinates and combine them, forming a general image of the studied spatial micro-object.

Šis būdas ir sistema išsprendė statmeno paviršiui apšvietimo problemą, tačiau šis būdas pagrįstas atspindžio šviesos naudojimu tyrimams atlikti, todėl tiriant šiuo būdu skaidrius ar dalinai skaidrius mikroobjektus arba mikroobjektus su minkštu ir (arba) lengvai pažeidžiamu paviršiumi gautas ir atvaizduotas mikroobjekto erdvinis vaizdas yra nepakankamos kokybės.This method and system solved the problem of illumination perpendicular to the surface, but this method is based on the use of reflected light for conducting research, so when studying transparent or partially transparent micro-objects or micro-objects with a soft and/or easily damaged surface, the obtained and displayed spatial image of the micro-object is of insufficient quality.

Sprendžiama techninė problemaA technical issue is being resolved

Išradimu siekiama pagerinti erdvinio mikroobjekto vaizdo ir jo paviršiaus reljefo nustatymo kokybę, kai objektas yra skaidrus ar dalinai skaidrus arba kai objekto paviršius minkštas ir (arba) lengvai pažeidžiamas.The invention aims to improve the quality of the spatial image of a micro-object and the determination of its surface relief when the object is transparent or partially transparent or when the surface of the object is soft and/or easily damaged.

IŠRADIMO ESMĖS ATSKLEIDIMASDISCLOSURE OF THE ESSENCE OF THE INVENTION

Uždavinio sprendimo esmė pagal pasiūlytą išradimą yra ta, kad erdvinio mikroobjekto matmenų ir jo paviršiaus reljefo nustatymo sistemoje, generuojančioje tiriamojo erdvinio mikroobjekto sudėtinį vaizdą, apimančioje korpusą, kuriame sumontuoti mikroskopas, laikiklis, skirtas tiriamajam erdviniam mikroobjektui išdėstyti, pozicionavimo priemonė, skirta minėtam laikikliui ir mikroskopui paslinkti vienas kito atžvilgiu išilgai x-ašies ir(arba) išilgai y-ašies ir (arba) išilgai z-ašies tam, kad tiriamasis mikroobjektas išsidėstytų pasirinktoje padėtyje atžvilgiu mikroskopo optinės ašies, kompiuterį su programuojamu procesoriumi, palaikančiu ryšį su mikroskopu ir suprogramuotu gauti bendrą tiriamojo mikroobjekto erdvinį vaizdą, sistemoje numatyti optinis jutiklis ir elektrocheminių savybių matavimo elektrodas, o korpuse sumontuota pozicionavimo priemonė apima:The essence of the solution to the problem according to the proposed invention is that in the system for determining the dimensions of a spatial micro-object and its surface relief, generating a composite image of the spatial micro-object under investigation, including a housing in which a microscope is installed, a holder for positioning the spatial micro-object under investigation, a positioning means for said holder and the microscope move relative to each other along the x-axis and/or along the y-axis and/or along the z-axis in order to place the micro-object under examination in a selected position relative to the optical axis of the microscope, a computer with a programmable processor communicating with the microscope and programmed to obtain a total a three-dimensional image of the micro-object under study, an optical sensor and an electrode for measuring electrochemical properties are provided in the system, and the positioning device installed in the body includes:

- horizontalaus pozicionavimo priemonę, turinčią du laisvės laipsnius išilgai x-y ašių,- a horizontal positioning device with two degrees of freedom along the x-y axes,

- pirmą vertikalaus pozicionavimo priemonę, turinčią laisvės laipsnį išilgai z-ašies, ir- the first vertical positioning measure having a degree of freedom along the z-axis, and

- antrą vertikalaus pozicionavimo priemonę, turinčią laisvės laipsnį išilgai z-ašies, bei išdėstytą korpuse per pasirinktą horizontalų atstumą nuo pirmosios vertikalaus pozicionavimo priemonės, kur prie horizontalaus pozicionavimo priemonės yra pritvirtintas optinis jutiklis, virš kurio pritvirtintas laikiklis, kuriame išdėstytas tiriamasis erdvinis mikroobjektas, minėtas mikroskopas pritvirtintas prie pirmosios vertikalaus pozicionavimo priemonės, o elektrocheminių savybių matavimo elektrodas pritvirtintas prie antrosios vertikalaus pozicionavimo priemonės, kur horizontalaus pozicionavimo priemonė gali judėti x-y ašių kryptimis bei išsidėstyti pasirinktose padėtyse mikroskopo bei elektrocheminių savybių matavimo elektrodo vertikalių ašių atžvilgiu, kur sistemos veikimo metu, kai tiriamasis erdvinis mikroobjektas yra mikroskopo matymo lauke, jis fotografuoja tiriamąjį erdvinį mikroobjektą, o optinis jutiklis fiksuoja tiriamojo erdvinio mikroobjekto tikro dydžio kontūrą, bei duomenys iš mikroskopo ir optinio jutiklio perduodami į kompiuterio procesorių ir atmintį;- a second vertical positioning device having a degree of freedom along the z-axis, and located in the housing at a selected horizontal distance from the first vertical positioning device, where an optical sensor is attached to the horizontal positioning device, above which a holder is attached, in which the investigated spatial micro-object, the aforementioned microscope, is placed is attached to the first vertical positioning means, and the electrode for measuring electrochemical properties is attached to the second vertical positioning means, where the horizontal positioning means can move in the directions of the x-y axes and be located in selected positions relative to the vertical axes of the microscope and the electrode for measuring electrochemical properties, where during the operation of the system, when the subject spatial the micro-object is in the field of view of the microscope, it photographs the three-dimensional micro-object under study, and the optical sensor captures the real-size contour of the three-dimensional micro-object under study, and the data from the microscope and the optical sensor are transferred to the computer processor and memory;

kai tiriamasis erdvinis mikroobjektas horizontalaus pozicionavimo priemonės dėka atsiranda elektrocheminių savybių matavimo elektrodo matavimo lauke, kuriame vykdomas mikroobjekto žingsninis skenavimas x- y plokštumoje, apibrėžtoje minėtu kontūru, pagal kompiuterio procesoriumi nustatytą trajektoriją, skenuojamų taškų skaičių bei jų tankį, kur kiekviename skenuojamame taške elektrocheminių savybių matavimo elektrodas matuoja elektrocheminį aktyvumą, kuris susiejamas su realiomis pozicionavimo priemonių koordinatėmis kiekviename skenuojamame taške ir įrašomas į kompiuterio atmintį, kompiuterio procesorius suprogramuotas taip, kad atmintyje įrašyti minėti duomenys gauti iš mikroskopo, optinio jutiklio ir iš elektrocheminių savybių matavimo elektrodo, kurio duomenys susieti su skenuojamų taškų koordinatėmis yra suliejami gaunant bendrą tiriamojo erdvinio mikroobjekto vaizdą su realiais jo matmenimis ir jo paviršiaus reljefu.when the investigated spatial micro-object, thanks to the horizontal positioning device, appears in the measuring field of the electrode for measuring electrochemical properties, in which step scanning of the micro-object is carried out in the x-y plane defined by the above-mentioned contour, according to the trajectory determined by the computer processor, the number of scanned points and their density, where at each scanned point the electrochemical properties are measured the electrode measures the electrochemical activity, which is associated with the real coordinates of the positioning means at each scanned point and is recorded in the computer memory, the computer processor is programmed in such a way that the aforementioned data are recorded in the memory, received from the microscope, the optical sensor and from the electrochemical properties measuring electrode, the data of which is associated with the scanned points coordinates are merged to obtain a general image of the studied spatial micro-object with its real dimensions and its surface relief.

Skenuojamame taške elektrocheminių savybių matavimo elektrodo matuojamas elektrocheminis aktyvumas susiejimas su realiomis pozicionavimo priemonių koordinatėmis kiekviename skenuojamame taške yra gaunamas pagal valdymo komandas, kurios generuojamos pagrindiniame procesoriuje, atsižvelgiant į vartotojo pasirinkto tiriamojo erdvinio mikroobjekto dydį ir formą, tokiu būdu sukuriant skenavimo elektrocheminių savybių matavimo elektrodu trajektoriją.At the scanned point, the association of the electrochemical activity measured by the electrode for measuring electrochemical properties with the real coordinates of the positioning means at each scanned point is obtained according to the control commands that are generated in the main processor, taking into account the size and shape of the spatial micro-object under investigation selected by the user, thus creating a trajectory for scanning electrochemical properties with the electrode.

Tiriamasis mikroobjektas gali būti pasirinktas iš biologinių objektų, tokių kaip žmogaus, gyvūnų ar vienaląsčių organizmų audinio ląstelės.The test microobject can be selected from biological objects, such as human, animal or unicellular tissue cells.

Tiriamasis mikroobjektas gali apimti vieną, kelias ar daugybę minėtų ląstelių.The investigated microobject may include one, several or many of the aforementioned cells.

Kitas pasiūlyto išradimo realizavimo pavyzdys yra erdvinio mikroobjekto matmenų ir jo paviršiaus reljefo nustatymo būdas, generuojant tiriamojo mikroobjekto sudėtinį vaizdą, naudojant mikroskopą, kuris apima šiuos etapus:Another example of the implementation of the proposed invention is a method of determining the spatial dimensions of a micro-object and its surface relief by generating a composite image of the investigated micro-object using a microscope, which includes the following steps:

- fotografuoja tiriamojo mikroobjekto vaizdą iš viršaus mikroskopu ir duomenis perduoda į kompiutero atmintį,- takes a picture of the examined micro-object from above with a microscope and transfers the data to the computer memory,

- fiksuoja tiriamojo objekto tikro dydžio kontūrą optiniu jutikliu,- captures the real-size outline of the object under investigation with an optical sensor,

- perstumia tiriamąjį erdvinį objektą į elektrocheminių savybių matavimo elektrodo matavimo lauką,- moves the investigated spatial object into the measuring field of the electrode for measuring electrochemical properties,

- elektrocheminių savybių matavimo elektrodu skenuoja tiriamąjį erdvinį mikroobjektą objektą x-y plokštumoje, apibrėžtoje jo kontūru, pagal kompiuterio procesoriumi nustatytą trajektoriją ir užduotą skenuojamų taškų skaičių bei jų tankį, kur kiekviename skenuojamame taške elektrocheminių savybių matavimo elektrodas matuoja elektrocheminį aktyvumą, pagal kurį nustatomas mikroobjekto aukštis skenuojamame taške,- the electrochemical properties measurement electrode scans the investigated spatial micro-object object in the x-y plane, defined by its contour, according to the trajectory determined by the computer processor and the set number of scanned points and their density, where at each scanned point the electrochemical properties measuring electrode measures the electrochemical activity, according to which the height of the micro-object is determined at the scanned point ,

- susieja išmatuotą elektrocheminį aktyvumą kiekviename skenuojamame taške su realiomis atitinkamai kiekvieno skenuojamo taško koordinatėmis ir gautus duomenis perduoda į kompiuterio atmintį,- links the measured electrochemical activity at each scanned point with the real coordinates of each scanned point and transfers the obtained data to the computer memory,

- kompiuterio procesoriuje įdiegtos programos dėka gautus duomenis iš mikroskopo, optinio jutiklio ir iš elektrocheminių savybių matavimo elektrodo duomenis susietus atitinkamai su kiekvieno taško koordinatėmis sulieja, gaunant bendrą tiriamojo erdvinio mikroobjekto vaizdą su realiais jo matmenimis ir jo paviršiaus reljefu.- thanks to the program installed in the computer processor, the data obtained from the microscope, the optical sensor and the data from the electrode measuring the electrochemical properties are merged, respectively, with the coordinates of each point, obtaining a general image of the investigated spatial micro-object with its real dimensions and its surface relief.

Išradimo naudingumasUtility of the invention

Pasiūlyta sistema ir būdas atlieka automatizuotą mikroobjekto paviršiaus projekcijos (kontūro) matavimą ir paviršiaus reljefo nustatymą. Jis automatiškai pateikia tiriamojo erdvinio mikroobjekto tikrų matmenų 3D (erdvinį) modelį.The proposed system and method performs automated measurement of the surface projection (contour) of a micro-object and determination of surface relief. It automatically renders a true-dimension 3D (spatial) model of the investigated spatial micro-object.

Šis išradimas leidžia sukurti kokybišką erdvinio mikroobjekto vaizdą ir gauti jo tikrą dydį, nes optinio mikroskopo gautas vaizdas papildomas realaus dydžio parametrais iš vaizdo jutiklio, elektrocheminių savybių matavimo elektrodo ir pozicionavimo pavarų. Šis išradimas leidžia nustatyti tikruosius objekto matmenis nepriklausomai nuo jo skaidrumo.This invention makes it possible to create a high-quality image of a three-dimensional micro-object and obtain its real size, because the image obtained by the optical microscope is supplemented with real-size parameters from the image sensor, electrode for measuring electrochemical properties, and positioning drives. This invention makes it possible to determine the actual dimensions of an object regardless of its transparency.

Tai pasiekiama naudojant mikroskopo kamerą, optinį jutiklį, pozicionavimo priemonę, susietą su žingsniniu varikliu kaip pavara, kurios išėjimo grandies padėtis yra žinoma pagal varikliui užduotų valdymo impulsų skaičių, bei ant vertikalios ašies sumontuotą elektrocheminių savybių matavimo elektrodą tiriamojo objekto paviršiaus tyrimui, nustatant jo aukštį. Mikrometrinio dydžio erdvinio objekto tyrimo sistema turi trijų ašių pozicionierių su papildoma vertikalia ašimi, skirta elektrocheminių savybių matavimo elektrodui, kuris leidžia nustatyti realų tiriamojo objekto dydį papildant optinį vaizdą realiomis koordinatėmis apskaičiuojamomis pagal užduodamus pozicionieriaus pavarų žingsninių variklių posūkių kampus.This is achieved by using a microscope camera, an optical sensor, a positioning device connected to a stepper motor as a drive, the position of the output circuit of which is known according to the number of control pulses given to the motor, and an electrode for measuring electrochemical properties mounted on a vertical axis for examining the surface of the object under investigation by determining its height. The micrometer-sized spatial object research system has a three-axis positioner with an additional vertical axis for the electrochemical properties measurement electrode, which allows determining the real size of the researched object by supplementing the optical image with real coordinates calculated based on the set angles of the positioner drive stepper motors.

TRUMPAS BRĖŽINIŲ APRAŠYMASBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Pav. 1a pavaizduota mikroobjekto matmenų ir paviršiaus reljefo nustatymo sistemos schema pirmajame etape, kai mikroskopas yra virš tiriamojo objekto.Fig. 1a shows a schematic diagram of the system for determining the dimensions and surface relief of a microobject in the first step, when the microscope is over the object under investigation.

Pav.1b pavaizduota mikroobjektų matmenų ir paviršiaus reljefo nustatymo sistemos schema antrajame etape, kai elektrocheminių savybių matavimo elektrodas yra virš tiriamojo objekto.Fig. 1b shows the scheme of the system for determining the dimensions and surface relief of microobjects in the second stage, when the electrode for measuring electrochemical properties is above the object under investigation.

Pav. 2 pavaizduota sistemos pagal Pav.1a ir Pav. 1b loginė schema.Fig. 2 shows the system according to Fig. 1a and Fig. 1b logic diagram.

Pav. 3 pavaizduotas sistemos fizinio veikimo algoritmas.Fig. 3 shows the algorithm of physical operation of the system.

Pav. 4 pavaizduotas jutiklių signalų suliejimo loginė schema.Fig. 4 shows the logic diagram of fusion of sensor signals.

Pav. 5 pavaizduotas bandinys su mikroobjektų sankaupomis.Fig. 5 shows a specimen with clusters of microobjects.

IŠRADIMO REALIZAVIMO PAVYZDŽIAIEXAMPLES OF IMPLEMENTATION OF THE INVENTION

Pasiūlytą tiriamojo erdvinio mikroobjekto matmenų ir paviršiaus reljefo nustatymo sistemą sudaro: korpusas 1, x ir y laisvės laipsnių horizontalaus pozicionavimo priemonė 2, vaizdo jutiklis 3, pirmoji vertikalaus pozicionavimo priemonė 4, mikroskopas 5, antroji vertikalaus pozicionavimo priemonė 6, elektrocheminių savybių matavimo elektrodas 7, duomenų surinkimo ir apdorojimo įrenginys 8, kompiuteris 9, vizualizacijos ekranas 10, tiriamas mikroobjektas 11, laikiklis 12, mikrokompiuteris 13, programinė įranga LinuxCNC 14, pozicionierių pavarų valdikliai 15, potenciostatas 16, tinklo valdiklis 17, USB valdiklis 18, atmintis 19, algoritmas 20, CPU (centrinis procesorius) 21, valdymo komandos 22, tiriamo objekto topografinių savybių žemėlapis, bandinys 24, bandinyje esančių mikroobjektų sankaupos 25.The proposed system for determining the dimensions and surface relief of the spatial micro-object under investigation consists of: body 1, x and y degrees of freedom horizontal positioning device 2, image sensor 3, first vertical positioning device 4, microscope 5, second vertical positioning device 6, electrode for measuring electrochemical properties 7, data acquisition and processing device 8, computer 9, visualization screen 10, micro-object under investigation 11, holder 12, microcomputer 13, software LinuxCNC 14, positioner drive controllers 15, potentiostat 16, network controller 17, USB controller 18, memory 19, algorithm 20 , CPU (central processing unit) 21, control commands 22, map of topographic features of the object under study, sample 24, clusters of micro-objects in the sample 25.

Pav.1a ir Pav.1b pavaizduota tiriamojo erdvinio mikroobjekto matmenų ir paviršiaus reljefo nustatymo sistema, kur mikroobjektu gali būti biologiniai objektai, pavyzdžiui, žmogaus, gyvūnų ar vienaląsčių organizmų audinių ląstelės. Sistema turi korpusą 1, montuojamą ant antivibracinio stalo. Ant korpuso 1 horizontaliosios dalies yra išdėstyta dviejų x ir y laisvės laipsnių horizontalaus pozicionavimo priemonė 2, susieta su horizontalaus pozicionavimo pavaromis (brėžinyje neparodytos). Prie horizontalaus pozicionavimo priemonės 2 pritvirtintas vaizdo jutiklis 3, virš kurio montuojamas laikiklis 12, pavyzdžiui, Petri lėkštelė, kurioje išdėstytas bandinys 24, apimantis erdvinių mikroobjektų sankaupas 25 (Pav. 5), kur tiriamasis erdvinis mikroobjektas 11 yra viena iš pasirinktų erdvinių mikroobjektų sankaupų 25, kuri gali susidėti iš vienos ar kelių ar daugybės biologinių objektų audinių ląstelių. Ant korpuso 1 vertikaliosios dalies išdėstyta pirmoji vertikalaus pozicionavimo priemonė 4, susieta su atskira vertikalaus pozicionavimo pavara (brėžinyje neparodyta). Prie pirmosios vertikalaus pozicionavimo priemonės 4 pritvirtintas mikroskopas 5, kur vertikalaus pozicionavimo priemonė 4, skirta šviesos pluošto fokusavimo atstumui z-ašies kryptimi reguliuoti. Ant korpuso 1 vertikaliosios dalies taip pat yra antroji vertikalaus pozicionavimo priemonė 6, išdėstyta per pasirinktą horizontalų atstumą nuo pirmosios vertikalaus pozicionavimo priemonės 4 ir susieta su kita atskira vertikalaus pozicionavimo pavara (brėžinyje neparodyta). Prie antrosios vertikalaus pozicionavimo priemonės 6 pritvirtintas elektrocheminių savybių matavimo elektrodas 7. Antroji vertikalaus pozicionavimo priemonė 6, skirta minėto elektrodo 7 atstumui iki tiriamojo erdvinio mikroobjekto 11 paviršiaus z-ašies kryptimi reguliuoti. Paminėtos pozicionavimo priemonės (2, 4, 6) yra valdomos naudojant judesio valdymo bei duomenų surinkimo ir apdorojimo įrenginį 8, kuris komunikuodamas su kompiuterio 9 procesoriumi per Ethernet duomenų magistralę priima judesio komandas ir pagal jas generuoja pozicionavimo priemonių (2, 4, 6) valdymo impulsus bei persiunčia gautus ir skaitmeniškai apdorotus matavimo duomenis į pagrindinį kompiuterį 9.Fig. 1a and Fig. 1b show the system for determining the dimensions and surface relief of the investigated spatial micro-object, where the micro-object can be biological objects, for example, tissue cells of humans, animals or unicellular organisms. The system has a housing 1 mounted on an anti-vibration table. On the horizontal part of the body 1, a horizontal positioning device 2 of two x and y degrees of freedom is arranged, connected to the horizontal positioning drives (not shown in the drawing). An image sensor 3 is attached to the horizontal positioning means 2, above which a holder 12 is mounted, for example, a petri dish, in which a sample 24 is placed, including a spatial microobject cluster 25 (Fig. 5), where the spatial microobject to be examined 11 is one of the selected spatial microobject clusters 25 , which may consist of one or more or many tissue cells of biological objects. The first vertical positioning means 4 is arranged on the vertical part of the housing 1, connected to a separate vertical positioning drive (not shown in the drawing). A microscope 5 is attached to the first vertical positioning means 4, where the vertical positioning means 4 is for adjusting the focusing distance of the light beam in the z-axis direction. On the vertical part of the body 1 there is also a second vertical positioning means 6 located at a selected horizontal distance from the first vertical positioning means 4 and connected to another separate vertical positioning drive (not shown in the drawing). An electrode 7 for measuring electrochemical properties is attached to the second vertical positioning device 6. The second vertical positioning device 6 is intended for adjusting the distance of the mentioned electrode 7 to the surface of the spatial microobject 11 under investigation in the z-axis direction. The mentioned positioning means (2, 4, 6) are controlled using the motion control and data collection and processing device 8, which, communicating with the computer processor 9 via the Ethernet data bus, receives movement commands and generates the control of the positioning means (2, 4, 6) according to them. pulses and forwards the received and digitally processed measurement data to the main computer 9.

Valdymo signalai pozicionierių pavarų žingsniniams varikliams formuojami judesių valdiklyje 8, pagal valdymo komandas 22, kurios generuojamos pagrindiniame procesoriuje 21, atsižvelgiant į vartotojo pasirinktą erdvinį mikroobjektą 11 bei sugeneruotą skenavimo trajektoriją (Pav. 3). Visa sistema montuojama ant apsaugoto nuo aplinkos virpesių pagrindo, dažniausiai ant antivibracinio stalo. Tokia sistema leidžia gauti ryškų optinį vaizdą ir išvengti objekto vaizdo kontūro suliejimo. Elektrocheminių savybių matavimo elektrodas 7 yra sumontuotas ant atskiros vertikalios ašies, kuri leidžia jam priartėti prie tiriamojo erdvinio mikroobjekto 11, matuojant nuotėkio srovę ir tiriant realų atstumą nuo elektrodo 7 jautriojo paviršiaus iki tiriamojo erdvinio mikroobjekto 11 paviršiaus. Horizontalus atstumas nuo mikroskopo 5 optinės ašies iki elektrocheminių savybių matavimo elektrodo 7 vertikalios ašies yra fiksuotas ir sukalibruotas, naudojant specialų bandinį ir saugomas sistemos valdiklyje kaip sistemos parametras. Judesių valdiklis 8 yra sudarytas iš dviejų dalių pozicionierių pavarų valdymo sistemos (13, 14, 15) ir elektrocheminių duomenų surinkimo ir perdavimo sistemos 16.The control signals for the stepper motors of the positioner drives are formed in the motion controller 8, according to the control commands 22, which are generated in the main processor 21, taking into account the spatial micro-object 11 selected by the user and the generated scanning trajectory (Fig. 3). The entire system is mounted on a base protected from environmental vibrations, usually on an anti-vibration table. Such a system makes it possible to obtain a sharp optical image and avoid blurring of the image outline of the object. The electrode 7 for measuring electrochemical properties is mounted on a separate vertical axis, which allows it to approach the investigated spatial micro-object 11, measuring the leakage current and studying the real distance from the sensitive surface of the electrode 7 to the surface of the investigated spatial micro-object 11. The horizontal distance from the optical axis of the microscope 5 to the vertical axis of the electrochemical property measuring electrode 7 is fixed and calibrated using a special sample and stored in the system controller as a system parameter. The motion controller 8 is composed of a two-part positioner drive control system (13, 14, 15) and an electrochemical data collection and transmission system 16.

Sistemos valdymas vykdomas kompiuteriu 9, kuris valdo pozicionierių pavaras kontroliuojantį mikrokompiuterį 13 ir apdoroja gautą vaizdą iš optinio mikroskopo 5 bei valdo pozicionieriaus judesio trajektoriją, nukreipiant elektrocheminio matavimo elektrodą į aptiktą tiriamąjį objektą 11. Kompiuteris 9 su judesiu valdikliu 8 susietas per tinklo 17 ir USB 18 valdiklius.The system is controlled by a computer 9, which controls the microcomputer 13 that controls the positioner drives and processes the received image from the optical microscope 5 and controls the movement trajectory of the positioner by directing the electrochemical measurement electrode to the detected test object 11. The computer 9 is connected to the motion controller 8 via network 17 and USB 18 controls.

Kompiuterio 9 procesorius 21 yra sukonfigūruotas taip, kad elektrocheminių savybių matavimo elektrodo 7 matavimų duomenys pagal kuriuos yra nustatomas tiriamo mikroobjekto aukštis ir elektrocheminis aktyvumas matuojamuose taškuose yra suliejami su optiniais duomenimis, gautais per USB duomenų magistralę iš mikroskopo 5 bei vaizdo jutiklio 3, ir realiu laiku pateikiami kompiuterio ekrane 10 bei įrašomi į jo atmintį. Duomenų suliejimo metu kuriamas matavimo taškų trimatis masyvas, kuriame saugomos matavimo taškų koordinatės, kurios yra sutapdinamos su optiniu vaizdu naudojant pozicionavimo priemonių koordinates, o objekto aukštis surandamas pagal elektrocheminio matavimo duomenis. Šis masyvas naudojamas erdvinio mikroobjekto saugojimui. Gautas erdvinis mikroobjekto paviršiaus matavimų rezultatas sutapatinamas su optiniu vaizdu iš mikroskopo, tokiu būdu sukuriant bendrą erdvinį jungtinį mikroobjekto paviršiaus vaizdą.The processor 21 of the computer 9 is configured in such a way that the measurement data of the electrode 7 for measuring electrochemical properties, according to which the height of the investigated microobject and the electrochemical activity at the measured points are determined, are merged with the optical data received via the USB data bus from the microscope 5 and the image sensor 3, and in real time are presented on the computer screen 10 and recorded in its memory. During data fusion, a three-dimensional array of measurement points is created, where the coordinates of the measurement points are stored, which are aligned with the optical image using the coordinates of the positioning devices, and the height of the object is found based on the electrochemical measurement data. This array is used to store a spatial microobject. The obtained spatial measurement result of the surface of the microobject is matched with the optical image from the microscope, thus creating a general spatial composite image of the surface of the microobject.

Tiriamo mikroobjekto matmenų ir paviršiaus reljefo nustatymo sistemos, kurios aparatūros sudėtis pateikiama Pav.1a, ir Pav.1b veikimo principas parodytas Pav. 2. Sistemos veikimas prasideda nuo tiriamojo objekto 11 pasirinkimo iš bandinio 24. Operatoriui pradėjus matavimą, pirmiausiai yra užduodamos komandos pozicionavimo priemonės 2 pavarai pozicionuoti bandinį 24 optinio mikroskopo 5 matavimo lauke. Naudojant vertikalaus pozicionavimo priemonės 4 pavarą sureguliuojamas fokusavimo atstumas ir padaroma bandinio 24 ploto nuotrauka. Kitame žingsnyje yra užfiksuojamas vaizdas iš apačios vaizdo jutikliu 3, kuriame matome realaus mastelio bandinio 24 šešėlį ir jo kontūrą. Gauti duomenys iš mikroskopo 5 ir jutiklio 3 perduodami į kompiuterio 9 atmintį 19 per USB valdiklį 18. Toliau gauti duomenys yra apdorojami centriniame procesoriuje CPU pagal algoritmą 20, kuris parodytas Pav. 3. Iš jutikliu 3 ir mikroskopu 5 užfiksuoto bandinio vaizdo (Pav.5) išskiriamos vietos kur matomos mikroobjektų sankaupos (dominančios sritys) 25. Jei mikroobjektų sankaupos neišskiriamos tada siunčiamas klaidos pranešimas ir procesas stabdomas, jei sankaupos aptinkamos, tuomet pasirenkama iš mikroobjektų sankaupų viena dominanti sankaupa 25 kaip tiriamasis erdvinis mikroobjektas 11. Naudojant pozicionavimo priemonės 2 pavarą tiriamasis erdvinis mikroobjektas 11 perstumiamas taip, kad mikroskopas 5 būtų virš pasirinkto tiriamojo erdvinio mikroobjekto 11 centro ir tuomet jis fotografuojamas mikroskopu 5, o pagal vaizdo jutiklio 3 duomenis, nustatomos pasirinkto tiriamojo mikroobjekto 11 kontūras (šešėlis) ir jo padėtis ROI koordinatėse (Region of interest - vietinės objekto aplinkos koordinatės).The principle of operation of the system for determining the dimensions and surface relief of the micro-object under investigation, the hardware composition of which is presented in Fig. 1a and Fig. 1b, is shown in Fig. 2. The operation of the system begins with the selection of the test object 11 from the sample 24. After the operator starts the measurement, first of all, commands are given to the positioning means 2 to position the sample 24 in the measurement field 5 of the optical microscope. Using the gear 4 of the vertical positioning device, the focus distance is adjusted and a photograph of the sample area 24 is taken. In the next step, the image from below is captured by the image sensor 3, where we see the shadow of the real-scale specimen 24 and its outline. The received data from the microscope 5 and the sensor 3 are transferred to the memory 19 of the computer 9 through the USB controller 18. Further, the received data are processed in the central processor CPU according to the algorithm 20, which is shown in Fig. 3. From the image of the sample captured by sensor 3 and microscope 5 (Fig. 5), places where clusters of micro-objects are visible (areas of interest) are distinguished 25. If clusters of micro-objects are not distinguished, then an error message is sent and the process is stopped, if clusters are detected, then one of the clusters of micro-objects is selected the cluster of interest 25 as the study spatial micro-object 11. Using the drive of the positioning device 2, the study spatial micro-object 11 is moved so that the microscope 5 is above the center of the selected study spatial micro-object 11 and then it is photographed by the microscope 5, and according to the data of the image sensor 3, the selected study micro-object is determined Contour 11 (shadow) and its position in ROI coordinates (Region of interest - local coordinates of the object's environment).

Atlikus vaizdų, gautų iš mikroskopo 5 ir jutiklio 3 analizę kompiuterio 9 procesoriuje yra suformuojamas valdymo komandų 22 rinkinys, pozicionierių 2, 4, 6 pavaroms bei potenciostatui 16, kuris yra įrašomas į atmintį. Potenciostato 16 valdymo komandos bei jo matavimo duomenys perduodami per USB valdiklį 18. Pavarų valdymo komandos per tinklo valdiklį 17 perduodamos į judesio valdymo bei duomenų surinkimo sistemą 8, kur mikrokompiuteris 13, naudodamas programinę įrangą LinuxCNC 14, paverčia jas fiziniais pavarų variklių valdymo signalais ir perduoda juos pavarų valdikliui 15, kur šie signalai yra atitinkamai moduliuojami ir perduodami pozicionavimo priemonių (2, 4, 6) pavaroms kaip maitinimo įtampa. Toliau pasirenkamas tiriamojo erdvinio mikroobjekto 11, elektrocheminio tyrimo režimas, nurodant prašomus skenavimo parametrus, matavimo taškų tankį ir kiekį bei skenavimo greitį, jeigu per tam tikrą laiką operatorius neišrenka mikroobjekto 11 arba nenurodo skenavimo parametrų, išsiunčiamas klaidos pranešimas ir procesas stabdomas. Kitame etape naudojant pozicionavimo priemonės 2 pavarą tiriamasis erdvinis mikroobjektas 11 perstumiamas taip, kad elektrocheminių savybių matavimo elektrodas 7 būtų virš tiriamojo erdvinio mikroobjekto 11 centro. Palaipsniui, su vertikalaus pozicionavimo priemonės 6 pavara, artinant elektrocheminių savybių matavimo elektrodą 7 prie tiriamojo mikroobjekto 11, atliekamas tiriamojo mikroobjekto 11 paviršiaus elektrocheminio aktyvumo matavimas, kurio metu nustatomas tikrasis mikroobjekto aukštis pasirinktame skenavimo taške.After the analysis of the images obtained from the microscope 5 and the sensor 3, a set of control commands 22 is formed in the computer processor 9, for the positioners 2, 4, 6 and the potentiostat 16, which is recorded in the memory. The control commands of the potentiostat 16 and its measurement data are transmitted through the USB controller 18. The drive control commands are transmitted through the network controller 17 to the motion control and data collection system 8, where the microcomputer 13, using the software LinuxCNC 14, converts them into physical control signals of the drive motors and transmits them to the actuator controller 15, where these signals are modulated accordingly and transmitted to the actuators of the positioning means (2, 4, 6) as supply voltage. Next, the electrochemical test mode of the investigated spatial micro-object 11 is selected, specifying the requested scanning parameters, the density and quantity of measurement points and the scanning speed, if the operator does not select the micro-object 11 or specify the scanning parameters within a certain time, an error message is sent and the process is stopped. In the next step, using the drive of the positioning device 2, the investigated spatial micro-object 11 is shifted so that the electrochemical properties measurement electrode 7 is above the center of the investigated spatial micro-object 11. Gradually, with the drive of the vertical positioning device 6, bringing the electrochemical properties measurement electrode 7 closer to the micro-object 11 under investigation, the electrochemical activity of the surface of the micro-object 11 under investigation is measured, during which the actual height of the micro-object at the selected scanning point is determined.

Pagal operatoriaus ankstesniame etape kompiuteryje 9 įvestus skenavimo parametrus bei mikroskopu 5, jutikliu 3 nustatytą objekto dydį suformuojama skenavimo trajektorija ir atliekamas tiriamojo erdvinio mikroobjekto 11 skenavimas elektrocheminių savybių matavimo elektrodu 7, kurio metu tiriamas mikroobjektas 11 pozicionieriumi 4 yra perstumiamas pagal nustatytą trajektoriją fiksuoto dydžio žingsniais elektrocheminių savybių matavimo elektrodo 7 atžvilgiu.According to the scanning parameters entered in the computer 9 by the operator at the previous stage and the size of the object determined by the microscope 5 and the sensor 3, a scanning trajectory is formed and a scan of the investigated spatial micro-object 11 is performed with the electrode 7 for measuring electrochemical properties, during which the micro-object under investigation 11 is moved by the positioner 4 according to the determined trajectory in fixed-size steps of electrochemical in relation to the property measuring electrode 7.

Žingsnio dydis apsikaičiojamas pagrindiniame procesoriuje pagal operatoriaus užduotą matavimo taškų tankį ir skaičių. Kiekviename matavimo taške yra atliekamas elektrocheminio aktyvumo matavimas, gautas matavimo rezultatas yra susiejamas su realiomis pozicionavimo priemonių koordinatėmis matuojamame taške ir kaip vienas trimačio masyvo elementas įrašomas kompiuterio atmintyje.The step size is calculated in the main processor based on the density and number of measurement points set by the operator. Electrochemical activity is measured at each measurement point, the resulting measurement result is associated with the real coordinates of the positioning devices at the measured point and is recorded as one element of the three-dimensional array in the computer memory.

Baigus skenavimą visos pavaros gražinamos į pradines pozicijas ir automatinis procesas sustabdomas.At the end of the scan, all gears are returned to their initial positions and the automatic process is stopped.

Mikroobjektų matmenų ir reljefo nustatymo sistemoje taikomas jutiklių (5, 3), pazicionavimo priemonių (2, 4, 6) koordinačių ir elektrocheminių matavimų sistemos (7, 16) duomenų suliejimo algoritmas parodytas Pav. 4. Duomenų suliejimas atliekamais keliais etapais, naudojant duomenis iš optinio mikroskopo 5, vaizdo jutiklio 3 bei elektrocheminių matavimų sistemos sudarytos iš elektrocheminių savybių matavimo elektrodo 7 ir potenciostato 16. Skenavimo metu vaizdo jutiklis 3 naudojamas, kaip grįžtamojo ryšio elementas, pagal jo duomenis yra koreguojama pozicionieriaus 2 pavaros eiga, užtikrinant, kad elektrodas 7 neišeitų už skenavimo zonos ribų.The data fusion algorithm of sensors (5, 3), positioning devices (2, 4, 6) and electrochemical measurement system (7, 16) used in the system for determining the dimensions and terrain of micro-objects is shown in Fig. 4. Data fusion performed in several stages, using data from the optical microscope 5, image sensor 3, and the electrochemical measurement system consisting of the electrode 7 for measuring electrochemical properties and the potentiostat 16. During scanning, the image sensor 3 is used as a feedback element, and adjustments are made based on its data the stroke of the positioner 2 drive, ensuring that the electrode 7 does not go outside the scanning area.

Atlikus skenavimą, pagal atmintyje sukauptus matavimų rezultatus bei pavarų valdymo komandose užduotas koordinates, centriniame procesoriuje atliekamas galutinis visų trijų tipų duomenų sujungimas, būtent sujungiami mikroskopo 5, vaizdo jutiklio 3 bei skenuojančio elektrocheminių savybių matavimo elektrodo (7), susieto su pozicionavimo priemonių (2, 4, 6) padėties koordinatėmis, duomenys. Pozicionavimo priemonių (2, 4, 6) koordinatės žinomos pagal tai koks skenavimo žingsnių skaičius buvo užduotas. Duomenų sujungimu suformuojamas erdvinio tiriamojo mikroobjekto topografinių savybių žemėlapis 23, kuriame pateikiamas optinis tiriamojo erdvinio mikroobjekto vaizdas su realiomis jo paviršiaus taškų koordinatėmis bei jo elektrocheminio aktyvumo matavimo rezultatais, tirtuose skenavimo taškuose, pagal kuriuos nustatomas tiriamojo objekto aukštis minėtuose taškuose. Gautas savybių žemėlapis įrašomas į kompiuterio atmintį bei realiu laiku atvaizduojamas ekrane 10.After the scanning, according to the measurement results stored in the memory and the coordinates set in the drive control commands, the final connection of all three types of data is performed in the central processor, namely the connection of the microscope 5, the image sensor 3 and the scanning electrode for measuring electrochemical properties (7) connected to the positioning devices (2, 4, 6) position coordinates, data. The coordinates of the positioning tools (2, 4, 6) are known according to the number of scan steps that were set. By combining the data, a map of the topographic properties of the spatial micro-object under investigation is formed 23, which provides an optical image of the spatial micro-object under investigation with the real coordinates of its surface points and the measurement results of its electrochemical activity at the studied scanning points, according to which the height of the investigated object at the mentioned points is determined. The resulting property map is saved in the computer memory and displayed on the screen 10 in real time.

Claims (5)

Erdvinio mikroobjekto matmenų ir jo paviršiaus reljefo nustatymo sistema, generuojant tiriamojo erdvinio mikroobjekto (11) sudėtinį vaizdą, apimanti korpusą, kuriame sumontuoti mikroskopas (5), laikiklis (12), skirtas tiriamajam erdviniam mikroobjektui (11) išdėstyti, pozicionavimo priemonė, skirta minėtam laikikliui (12) ir mikroskopui (5) paslinkti vienas kito atžvilgiu išilgai x-ašies ir (arba) išilgai y-ašies ir (arba) išilgai zašies tam, kad tiriamasis erdvinis mikroobjektas (11) išsidėstytų pasirinktoje padėtyje atžvilgiu mikroskopo (5) optinės ašies, kompiuterį su programuojamu procesoriumi, palaikančiu ryšį su mikroskopu (5) ir suprogramuotu gauti bendrą tiriamojo mikroobjekto erdvinį vaizdą, b e s i s k i r i a n t i tuo, kad sistemoje numatyti optinis jutiklis (3) ir elektrocheminių savybių matavimo elektrodas (7), o korpuse (1) sumontuota pozicionavimo priemonė apima: - horizontalaus pozicionavimo priemonę (2), turinčią laisvės laipsnius išilgai x-y ašių, - pirmą vertikalaus pozicionavimo priemonę (4), turinčią laisvės laipsnį išilgai z-ašies, ir - antrą vertikalaus pozicionavimo priemonę (6), turinčią laisvės laipsnį išilgai z-ašies, bei išdėstytą korpuse per pasirinktą horizontalų atstumą nuo pirmosios vertikalaus pozicionavimo priemonės (4), kur prie horizontalaus pozicionavimo priemonės (2) yra pritvirtintas optinis jutiklis (3), virš kurio pritvirtintas laikiklis (12), kuriame išdėstytas tiriamasis erdvinis mikroobjektas (11), minėtas mikroskopas (5) pritvirtintas prie pirmosios vertikalaus pozicionavimo priemonės (4), o elektrocheminių savybių matavimo elektrodas (7) pritvirtintas prie antrosios vertikalaus pozicionavimo priemonės (6), kur horizontalaus pozicionavimo priemonė (2) gali judėti x-y ašių kryptimis bei išsidėstyti pasirinktose padėtyse mikroskopo (5) bei elektrocheminių savybių matavimo elektrodo (7) vertikalių ašių atžvilgiu, kur sistemos veikimo metu, kai tiriamas erdvinis mikroobjektas (11) yra mikroskopo (5) matymo lauke, jis fotografuoja tiriamąjį erdvinį mikroobjektą, o optinis jutiklis (3) fiksuoja tiriamojo erdvinio mikroobjekto (11) tikro dydžio kontūrą, bei duomenys iš mikroskopo (5) ir optinio jutiklio (3) perduodami į kompiuterio (9) procesorių ir jo atmintį; kai tiriamasis erdvinis mikroobjektas (11) horizontalaus pozicionavimo priemonės (2) dėka atsiranda elektrocheminių savybių matavimo elektrodo (7) matavimo lauke, kuriame vykdomas mikroobjekto žingsninis skenavimas x-y plokštumoje, apibrėžtoje minėto tiriamojo mikroobjekto (11) kontūru, pagal kompiuterio (9) procesoriumi nustatytą trajektoriją ir skenuojamų taškų skaičių bei jų tankį, kur kiekviename skenuojamame taške elektrocheminių savybių matavimo elektrodas (7) matuoja elektrocheminį aktyvumą, kuris susiejamas su realiomis pozicionavimo priemonių (2) ir (6) koordinatėmis kiekviename skenuojamame taške ir įrašomas į kompiuterio (9) atmintį, kompiuterio (9) procesorius suprogramuotas taip, kad atmintyje įrašyti minėti duomenys gauti iš mikroskopo (5), optinio jutiklio (3) ir iš elektrocheminių savybių matavimo elektrodo (7), kurio duomenys susieti su skenuojamų taškų koordinatėmis, yra suliejami, gaunant bendrą tiriamojo erdvinio mikroobjekto vaizdą su realiais jo matmenimis ir jo paviršiaus reljefu.A system for determining the dimensions of a spatial micro-object and its surface relief, generating a composite image of the spatial micro-object (11) under investigation, including a housing in which a microscope (5) is mounted, a holder (12) for positioning the spatial micro-object under investigation (11), a positioning device for said holder (12) and the microscope (5) to move relative to each other along the x-axis and/or along the y-axis and/or along the z-axis so that the examined spatial micro-object (11) is located in a selected position relative to the optical axis of the microscope (5), a computer with a programmable processor communicating with the microscope (5) and programmed to obtain a general three-dimensional image of the micro-object under study, characterized in that the system provides an optical sensor (3) and an electrode for measuring electrochemical properties (7), and a positioning device installed in the housing (1) includes : - a horizontal positioning means (2) having degrees of freedom along the x-y axes, - a first vertical positioning means (4) having a degree of freedom along the z-axis, and - a second vertical positioning means (6) having a degree of freedom along the z-axis , and placed in the housing at a selected horizontal distance from the first vertical positioning means (4), where an optical sensor (3) is attached to the horizontal positioning means (2), above which a holder (12) is attached, in which the spatial micro-object to be examined (11) is placed, the aforementioned microscope (5) is attached to the first vertical positioning means (4), and the electrode for measuring electrochemical properties (7) is attached to the second vertical positioning means (6), where the horizontal positioning means (2) can move in the directions of the x-y axes and be placed in selected positions of the microscope (5) and electrochemical properties measuring electrode (7) in relation to the vertical axes, where during the operation of the system, when the spatial micro-object under study (11) is in the field of view of the microscope (5), it photographs the spatial micro-object under study, and the optical sensor (3) captures the spatial micro-object under study the real-size outline of the microobject (11), and the data from the microscope (5) and the optical sensor (3) are transmitted to the processor of the computer (9) and its memory; when the investigated spatial micro-object (11) thanks to the horizontal positioning means (2) appears in the measuring field of the electrode (7) for measuring electrochemical properties, in which step scanning of the micro-object is carried out in the x-y plane defined by the contour of the mentioned micro-object (11) according to the trajectory determined by the computer processor (9) and the number of scanned points and their density, where at each scanned point the electrode for measuring electrochemical properties (7) measures the electrochemical activity, which is associated with the real coordinates of the positioning means (2) and (6) at each scanned point and is recorded in the memory of the computer (9), the computer (9) the processor is programmed in such a way that the aforementioned data recorded in the memory obtained from the microscope (5), the optical sensor (3) and the electrode for measuring electrochemical properties (7), whose data are linked to the coordinates of the scanned points, are merged, obtaining a total spatial micro-object under investigation image with its actual dimensions and its surface relief. Sistema pagal 1 punktą, kad b e s i s k i r i a n t i tuo, kad skenuojamame taške elektrocheminių savybių matavimo elektrodo (7) matuojamo elektrocheminio aktyvumo susiejimas su realiomis pozicionavimo priemonių (2, 6) koordinatėmis kiekviename skenuojamame taške yra gaunamas pagal valdymo komandas (22), kurios generuojamos pagrindiniame procesoriuje (21), atsižvelgiant į vartotojo pasirinkto tiriamojo erdvinio mikroobjekto (11) dydį ir formą, tokiu būdu sukuriant skenavimo elektrocheminių savybių matavimo elektrodu (7) trajektoriją.The system according to claim 1, which differs in that the correlation of the electrochemical activity measured by the electrochemical property measuring electrode (7) at the scanned point with the real coordinates of the positioning means (2, 6) at each scanned point is obtained according to the control commands (22) which are generated in the main processor ( 21), taking into account the size and shape of the spatial micro-object (11) selected by the user, thereby creating a trajectory for scanning electrochemical properties with an electrode (7). Sistema pagal bet kurį iš 1–2 punktų, b e s i s k i r i a n t i tuo, kad tiriamas erdvinis mikroobjektas (11) gali būti pasirinktas iš biologinių objektų, tokių kaip žmogaus, gyvūnų ar vienaląsčių organizmų audinio ląstelės.The system according to any one of claims 1 to 2, characterized in that the spatial microobject (11) to be studied can be selected from biological objects such as human, animal or unicellular organism tissue cells. Sistema pagal 3 punktų, b e s i s k i r i a n t i tuo, kad tiriamas erdvinis mikroobjektas gali apimti vieną, kelias ar daugybę minėtų ląstelių.The system according to claim 3, characterized in that the spatial micro-object under investigation may include one, several or many of said cells. Erdvinio mikroobjekto matmenų ir jo paviršiaus reljefo nustatymo būdas, generuojant tiriamojo erdvinio mikroobjekto (11) sudėtinį vaizdą, naudojant mikroskopą (5), b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad apima šiuos etapus:- fotografuoja tiriamojo erdvinio mikroobjekto (11) vaizdą iš viršaus mikroskopu (5) ir duomenis perduoda į kompiuterio (9) atmintį, - fiksuoja tiriamojo erdvinio mikroobjekto (11) tikro dydžio kontūrą optiniu jutikliu (3), - perstumia tiriamąjį erdvinį mikroobjektą (11) į elektrocheminių savybių matavimo elektrodo (7) matavimo lauką, - elektrocheminių savybių matavimo elektrodu (7) skenuoja tiriamąjį erdvinį mikroobjektą (11) x-y plokštumoje, apibrėžtoje minėtu mikroobjekto (11) kontūru, pagal kompiuterio (9) procesoriumi nustatytą trajektoriją ir užduotą skenuojamų taškų skaičių bei jų tankį, kur kiekviename skenuojamame taške elektrocheminių savybių matavimo elektrodas (7) matuoja elektrocheminį aktyvumą, pagal kurį nustatomas mikroobjekto aukštis skenuojamame taške, - susieja išmatuotą elektrocheminį aktyvumą kiekviename taške su realiomis atitinkamai kiekvieno taško koordinatėmis ir gautus duomenis perduoda į kompiuterio (9) atmintį, - kompiuterio procesoriuje įdiegtos programos dėka gautus duomenis iš mikroskopo (5) ir optinio jutiklio (3), bei duomenis iš elektrocheminių savybių matavimo elektrodo (7), susietus atitinkamai su kiekvieno taško koordinatėmis, sulieja, gaunant bendrą tiriamojo erdvinio mikroobjekto vaizdą su realiais jo matmenimis ir jo paviršiaus reljefu.The method of determining the dimensions of a spatial micro-object and its surface relief by generating a composite image of the investigated spatial micro-object (11) using a microscope (5) differs in that it includes the following stages:- taking a picture of the image of the investigated spatial micro-object (11) from above with a microscope (5) and transfers the data to the memory of the computer (9), - captures the real-size contour of the investigated spatial micro-object (11) with an optical sensor (3), - moves the investigated spatial micro-object (11) into the measuring field of the electrochemical properties measuring electrode (7), - with the electrochemical properties measuring electrode (7) scans the investigated three-dimensional micro-object (11) in the x-y plane, defined by the mentioned contour of the micro-object (11), according to the trajectory determined by the processor of the computer (9) and the given number of scanned points and their density, where at each scanned point the electrode for measuring electrochemical properties (7) measures electrochemical activity, according to which the height of the microobject at the scanned point is determined, - links the measured electrochemical activity at each point with the real coordinates of each point and transfers the obtained data to the memory of the computer (9), - thanks to the program installed in the computer processor, the data obtained from the microscope (5) and the optical sensor (3), and the data from the electrode for measuring electrochemical properties (7), linked respectively to the coordinates of each point, are merged, obtaining a general image of the investigated spatial micro-object with its real dimensions and its surface relief.
LT2023504A 2023-01-24 2023-01-24 System and method of determining the dimensions of a spatial micrometre-sized object and its surface relief LT7019B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2023504A LT7019B (en) 2023-01-24 2023-01-24 System and method of determining the dimensions of a spatial micrometre-sized object and its surface relief

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2023504A LT7019B (en) 2023-01-24 2023-01-24 System and method of determining the dimensions of a spatial micrometre-sized object and its surface relief

Publications (2)

Publication Number Publication Date
LT2023504A LT2023504A (en) 2023-07-25
LT7019B true LT7019B (en) 2023-08-25

Family

ID=87201935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LT2023504A LT7019B (en) 2023-01-24 2023-01-24 System and method of determining the dimensions of a spatial micrometre-sized object and its surface relief

Country Status (1)

Country Link
LT (1) LT7019B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
LT2023504A (en) 2023-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0155247B1 (en) A method for microphotometering microscope specimens
US7355702B2 (en) Confocal observation system
CN207336917U (en) Microscope
CA2509330C (en) Microscope with a viewing direction perpendicular to the illumination direction
US6548796B1 (en) Confocal macroscope
EP1530073B1 (en) Optical projection tomography apparatus with rotary stage for imaging a specimen
JP6283667B2 (en) Methods for preparing and performing acquisition of sample image stacks from various orientation angles
US20060291042A1 (en) Optical scanning zoom microscope with high magnification and a large field of view
WO2009141606A1 (en) Optical inspection probe
US20070091425A1 (en) Microscope examination apparatus and microscope examination method
CN109387157A (en) It is imaged by lateral visual angle to characterize the height profile of sample
JP4700299B2 (en) Confocal scanning microscope
CN107121065A (en) A kind of portable phase quantitative testing device
KR20020084786A (en) Confocal image forming apparatus and method using linear line-scanning
KR101652356B1 (en) optical apparatus for examining pattern image of semiconductor device
JP2010080144A (en) Compound microscope device and method of observing sample
JP2008114059A (en) Laser beam processing device, and laser beam processing method
JP2020046670A (en) High-throughput light sheet microscope with adjustable angular illumination
EP1806575B1 (en) Examination apparatus
EP1684107B1 (en) Examination method and examination-assisting tool
EP0819963B1 (en) Control of IR microscope
JP6590429B1 (en) Confocal microscope and imaging method thereof
JP7134839B2 (en) MICROSCOPE DEVICE, CONTROL METHOD AND PROGRAM
LT7019B (en) System and method of determining the dimensions of a spatial micrometre-sized object and its surface relief
CN1369701A (en) High-speed laser-confocal scanning microscopic imaging apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
BB1A Patent application published

Effective date: 20230725

FG9A Patent granted

Effective date: 20230825