TW201716825A - 顯微鏡單元及顯微鏡裝置 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種顯微鏡單元與顯微鏡裝置，顯微鏡單元可與一外部影像擷取模組或顯微鏡裝置之一影像擷取模組搭配使用。顯微鏡單元包含一本體、一光學組件以及一加熱元件。本體具有貫穿該本體之一通腔以及一樣品觀察面，樣品觀察面位於通腔內。光學組件具有一凸透鏡，光學組件設置於通腔之一端，樣品觀察面至凸透鏡的最短距離介於0.1mm至3.0mm之間。加熱元件與樣品觀察面對應設置。

Description

顯微鏡單元及顯微鏡裝置

本發明係關於一種顯微鏡單元及顯微鏡裝置，尤指一種能夠加熱樣本的顯微鏡單元及顯微鏡裝置。

人工授精(artificial insenmination,AI)技術可有效利用優良遺傳基因、使配種作業簡化、減少疾病傳播以及降低公猪飼養飼養管理的成本，這些優點使得此項技術在養猪產業具有無可取代的重要性。一頭優良種公猪之精液，可對眾多母猪進行授精，其效益將比自然配種高出數倍，故會將採集到的精液進行稀釋。一般而言，國內人工授精站稀釋精液生產流程是每隔3至5天採集公猪原精一次，只採取第二段所謂精子濃厚的部份，所採得的量約為120至130毫升之間，總精子數在150億至1,000億之間、收集後通常會立即以等溫等量的稀釋液與之混合，以讓精子提早「適應」稀釋液環境，同時減少精液中可引發精子產生不穩定變化的成份。經預混的精子於等待其降至室溫過程中即可進行精液品質的基本檢測，檢測的內容主要為精子濃度與精子活力兩項。精子的活力則可藉由相位差顯微鏡(phase-contrast microscope)來觀察，通常會以百分率表示精液樣本內整體精子的泳動能力，新鮮採集的原精必須在80-85%或更高，通過檢測的預混原精即可以稀釋液稀釋至最終倍數，原則上是80毫升內含15億總精子(國際建議標準為12億~13億)。

為了延長稀釋精液的保存時間，稀釋精液需特別儲存於16℃(15-18℃)的環境下，然而由於公猪精子對周遭環境溫度甚為敏感，經過冷藏的稀釋精液會嚴重影響樣本中的精子活力，亦或於稀釋精液採集站當場就進行檢測，稀釋精液樣本也會受到天氣與檢測儀器自身的溫度所造成的影響。

因此有需要提供一種具有加熱功能的檢測儀器，使得檢測時，樣品所處的環境溫度可與適合樣品保存、或是適合受精時的環境溫度接近，方能更準確地預估樣品的品質。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種具有加熱功能的檢測儀器，使得檢測時，樣品所處的環境溫度可與適合樣品保存、或是適合受精時的環境溫度接近，方能更準確地預估樣本的品質。

為達上述目的本發明提供一種顯微鏡單元，其可與一影像擷取模組搭配使用，顯微鏡單元包含一本體、一光學組件以及一加熱元件。本體具有貫穿該本體之一通腔以及一樣品觀察面，樣品觀察面位於通腔內。光學組件具有一凸透鏡，光學組件設置於通腔之一端，樣品觀察面至凸透鏡的最短距離介於0.1mm至3.0mm之間。加熱元件與樣品觀察面對應設置。

為達上述目的，本發明另提供一種顯微鏡裝置，包含一影像擷取模組以及一顯微鏡單元。顯微鏡單元係搭配影像擷取模組使用。顯微鏡單元包含一本體、一光學組件以及一加熱元件。本體具有貫穿該本體之一通腔以及一樣品觀察面，樣品觀察面位於通腔內。光學組件具有一凸透鏡，光學組件設置於通腔之一端，樣品觀察面至凸透鏡的最短距離介於0.1mm至3.0mm之間。加熱元件與樣品觀察面對應設置。

在一實施例中，加熱元件係設置於光學組件。

在一實施例中，加熱元件係設置於本體之腔壁上，或該通腔中。

在一實施例中，加熱元件係透過一固定件設置於本體之腔壁上或該光學組件上。

在一實施例中，顯微鏡單元具有一內建電源或外接至一電源。

在一實施例中，加熱元件為一電熱片、一電熱環、一電熱線圈或一電熱膜。

在一實施例中，加熱元件為一電熱片，電熱片為一金屬片或具有金屬及/或金屬氧化物塗層之一玻璃片。

在一實施例中，影像擷取模組係為一行動電子裝置之影像擷取模組。

在一實施例中，顯微鏡裝置，更包含一溫度感測器，設置於本體之腔壁上。

在一實施例中，加熱元件為具有金屬及/或金屬氧化物塗層之一玻璃片，且顯微鏡裝置，更包含一溫度感測器，設置於具有金屬及/或金屬氧化物塗層之玻璃片上。

在一實施例中，顯微鏡單元電性連接於一電源，顯微鏡裝置更包含一控制單元與一溫度感測器，溫度感測器設置於本體之腔壁上，控制單元耦接於溫度感測器與電源，並且根據該溫度感測器所量測到之溫度來調整電源之一電流。

在一實施例中，影像擷取模組係為一行動電子裝置之影像擷取模組。

承上所述，依據本發明之顯微鏡單元及顯微鏡裝置，其藉由加熱元件來對樣品提供熱能，使得樣品於所處的環境溫度可與適合樣品保存、或是適合樣品活動的環境溫度、或是使樣品反應的環境溫度與使用者自行定義之一溫度接近。

1‧‧‧顯微鏡裝置

10、10a、10b、10c、10d‧‧‧顯微鏡單元

20‧‧‧影像擷取模組

11‧‧‧本體

12‧‧‧光學組件

121‧‧‧凸透鏡

122‧‧‧殼體

13、13a、13b、13c‧‧‧加熱元件

14‧‧‧溫度感測器

15‧‧‧控制電路

30‧‧‧光源單元

31‧‧‧光源

32‧‧‧導光元件

33‧‧‧電池

34‧‧‧本體

35‧‧‧底座

40‧‧‧取樣組件

41‧‧‧樣品沾取件

42‧‧‧樣品定量件

L‧‧‧樣品觀察面

S‧‧‧溝槽部

I‧‧‧樣品

A‧‧‧變壓器

C‧‧‧USB接頭

P‧‧‧電流源

圖1為本發明顯微鏡單元之一實施例的外觀立體圖。

圖2為圖1的分解圖。

圖3為沿圖1之A-A切線的一剖面圖。

圖4為本發明顯微鏡單元另一實施例沿圖1之A-A切線之一立體剖面圖。

圖5為本發明顯微鏡單元又一實施例沿圖1之A-A切線之一立體剖面圖。

圖6為本發明顯微鏡單元又一實施例沿圖1之A-A切線之一立體剖面圖。

圖7為本發明顯微鏡單元又一實施例沿圖1之A-A切線之一立體剖面圖。

圖8為本發明顯微鏡單元外接一電源之一實施例的立體示意圖。

圖9為本發明顯微鏡裝置之一實施例的立體圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種顯微鏡單元及顯微鏡裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

請參考圖1至圖3，圖1為本發明顯微鏡單元之一實施例的外觀立體圖，圖2為圖1的分解圖，圖3為圖1於A-A切線的剖面圖，且已將一取樣組件及一光源單元與顯微鏡單元組設在一起。顯微鏡單元10係搭配一影像擷取模組使用，影像擷取模組可以是一行動電子裝置的影像擷取模組，行動電子裝置可以是手機、平板電腦、照相機、網路攝相機、行車記錄器等，影像擷取模組的圖示則可參考圖9所示。另外，顯微鏡單元10與影像擷取模組20搭配使用可用以觀察樣品，尤其是生物樣品，例如為組織切片、血液、精液、細胞培養液或組織液等等。

顯微鏡單元10包含一本體11、一光學組件12、一加熱元件13。本體11具有貫穿該本體之一通腔(tunnel)以及一樣品觀察面L，其中，本體11的材質可為金屬、合金或塑膠。樣品觀察面L係實質上為光學組件12的準焦區，也就是樣品設置的位置。放置於樣品觀察面L上的樣品，才容易被對焦，以讓使用者能清楚地看到放大後的樣品影像。

光學組件12設置於通腔之一端，光學組件12包含一凸透鏡121以及一殼體(barrel)122，殼體122之外壁具有一溝槽部S，內部具有一容置腔，凸透鏡121係設置於殼體122的容置腔中。殼體122的上方設有一螺紋結構，以使顯微鏡單元10與影像擷取模組20螺接、鎖合。

樣品觀察面L位於通腔內，由於凸透鏡121的焦距很短，所以樣品觀察面L距離凸透鏡121外表面的最短距離d係介於0.1mm至 3.0mm之間。本體11於相對設有光學組件12之另一端設有一螺紋結構，用來與一光源單元30進行螺接，光源單元所射出的光線可照射至樣品觀察面，以協助提供樣品背光源，後續將有進一步的說明。

光源單元30具有一本體34、一光源31、一電池33、一導光元件32、以及一底座35。底座35具有一凸緣，其上設有螺紋結構，以使顯微鏡單元10與光源單元30螺接、鎖合。一電池33設置於光源單元30之本體34中，且光源31透過開關35電性連接於電池33。導光元件32係成一杯狀結構，反扣罩設於光源31上。

取樣組件40包含一樣品沾取件41與一樣品定量件42。樣品沾取件41係成一杯狀結構，反扣罩設於導光元件32上。樣品定量件42亦成一杯狀結構，於樣品沾取件41沾取樣品I後，反扣罩設於樣品沾取件41上，使得樣品I容置於由樣品沾取件41與樣品定量件42共同形成之一定量容置空間中。

光源31係用來對樣品提供背光源，其所發出的光線透過導光元件32收斂照射於樣品上，且於漫射、透射樣品後繼續射入凸透鏡121進行成像，最後再由影像擷取模組20將凸透鏡121所成的像擷取成一數位圖片。

請注意，加熱元件13可以是電熱片、電熱環、電熱線圈或電熱膜。加熱元件13的材料可以為陶瓷、或鎢、鋁、銅以任意比例組合之而成合金、或透明導電材料，例如氧化銦錫(ITO)。加熱元件13係與樣品觀察面L對應設置。

為了方便說明起見，在本實施例中，加熱元件13以電熱線圈為代表。請參考圖3，為了使加熱元件13接近待觀察的樣品，加熱元件13係纏繞設置在溝槽部S中，如此便能對待觀察的樣品進行加溫。然而，上述設置方式僅作為範例說明之用，並非作為本發明之限制條件，加熱元件13亦可以黏合或磁吸的方式直接固設於溝槽部S中。在另一實施例中，加熱元件13更可以透過一固定件來間接固設於溝槽部中，舉例來說，固定件可以是一黏膠、一膠帶、一繫帶、一凸緣、一卡扣件或是一磁鐵。

請繼續參考圖4，圖4為本發明顯微鏡單元10a另一實施例 沿圖1之A-A切線之立體剖面圖。顯微鏡單元10a的結構大致與前述實施例中之顯微鏡單元10相似，唯一不同之處在於本實施例中，加熱元件13a為一電熱片，設置於光學組件12的外殼122的正下方，如此加熱元件13a便可靠近樣品，對樣品提供較佳的加熱效果。在本實施例中，電熱片係由金屬或可導電之透明金屬氧化物，例如氧化銦錫(ITO)，塗佈於一玻璃片上所構成之一電熱膜。然而，於另一實施例中，電熱片亦可為一金屬片，其材質可包含鎢、鋁或銅。

請繼續參考圖5，圖5為本發明顯微鏡單元又一實施例沿圖1之A-A切線之立體剖面圖。顯微鏡單元10b的結構大致與顯微鏡單元10相似，唯一不同之處在於本實施例中，加熱元件13b，如圖5所示，係對應樣品觀察面L，於本體11的腔壁上，靠近樣品觀察面L的地方設置。為了方便說明起見，在本實施例中，加熱元件13c以電熱環為代表，加熱元件13c係直接嵌入本體11的腔壁，然而，上述設置方式僅作為範例說明之用，並非作為本發明之限制條件，加熱元件13c亦可以黏附或磁吸的方式直接固設於本體11的腔壁。在另一實施例中，加熱元件13c亦可以另透過一固定件來間接固設於本體11的腔壁，舉例來說，固定件可以是一黏膠、一膠帶、一繫帶、一凸緣、一卡扣件或是一磁鐵。

請參考圖6，圖6為本發明顯微鏡單元又一實施例沿圖1之A-A切線之立體剖面圖。顯微鏡單元10c的結構大致與顯微鏡單元10相似，唯一不同之處再於，於本實施例中，加熱元件13c係為光學組件12的殼體122，亦即殼體122的材料為陶瓷、或鎢、鋁、銅以任意比例組合之而成合金，且殼體122可透過通電來對樣品進行加熱。

請注意，本發明之精神在於為待觀測的樣品提供一個溫控的機制，使得樣品於觀察時的環境溫度可與受精時的環境溫度接近，進而能更準確地預估精液樣本受精能力，因此本領域具有通常知識者在不偏離本發明之精神下對加熱元件的固定方式所做出的變化，皆應屬本發明之範疇。

請同時參考圖7~8，圖7為本發明顯微鏡單元又一實施例沿圖1之A-A切線之立體剖面圖。圖8為本發明顯微鏡單元外接一電源之一實施例的立體示意圖。為了方便說明，以下將以圖6之實施態樣進行說 明。如圖7所示，顯微鏡單元10d的結構與圖6中的顯微鏡單元10c大致相似，唯一不同之處在於，顯微鏡單元10d更包含一溫度感測器14以及一控制電路15。溫度感測器14係電性連接於控制電路15，控制電路15則電性連接於一電流源P，電流源P係透過一電壓器A與一USB接頭C電性連接於加熱元件13c。電流源P係提供一電流給加熱元件13c，以使得加熱元件13c可以產生熱能。溫度感測器14係用來量測本體11腔體中的溫度，並且將本體11腔體中的溫度傳送至控制電路15。控制電路15便可根據溫度感測器14所量測到的溫度調整電流源P所提供的電流大小，進而能達到溫控的功能。請注意，於本實施例中，電流源P係為透過USB介面傳入至顯微鏡單元10d之一外部電源，然而本發明不以此為限，光源單元30之電池33亦可以對加熱元件13c提供電流。

此外，在本實施例中，溫度感測器14與控制電路15係設置於本體11的腔壁上，然而於另一實施例中，控制單元15亦可獨立設置於本體11外，例如整合於變壓器A、USB接頭C、或是介於USB接頭C與對顯微鏡單元10之間之一連接器中(未繪示)。在又一實施例中，本體11可為一中空殼體，控制電路15可據以設置於其中。。本領域具有通常知識者在不偏離本發明之精神下所做出的變化，均應包含於本發明之範疇。

此外，溫度感測器14與控制電路15亦可整合於顯微鏡單元10、10a、10b、10c中。熟悉本領域之技術者於閱讀上述段落後，當可據以對顯微鏡單元10、10a、10b、10c等態樣做出變化，使其與溫度感測器14與控制電路15搭配使用，舉例來說，溫度感測器14即可設置在顯微鏡單元10a中加熱元件13a之ITO玻璃上，為求簡潔，將溫度感測器14與控制電路15整合於顯微鏡單元10、10a、10b、10c之變化態樣於此不再贅述。

請參考圖9，圖9為本發明顯微鏡裝置之一實施例的立體圖。在圖9中，顯微鏡裝置1包含一顯微鏡單元10與一影像擷取模組20。顯微鏡單元10可以是顯微鏡單元10a、10b、10c或10d中之任一態樣，其詳細的作動原理與連接結構可參照前述，為求簡潔，於此不另行贅述。熟悉本領域之技術者於閱讀上述段落後，當可以顯微鏡單元10a、10b、10c、10d等態樣，對顯微鏡裝置1做出變化。影像擷取模組20係為一行動電子 裝置之影像擷取模組，在本實施例中，行動電子裝置為一手機，然而本發明並不以此為限，行動電子裝置亦可是一平板電腦、一照相機、一網路攝相機或一行車記錄器等。

此外，為了使加熱元件13所產生的熱量能夠均勻地傳遞至本體11之通腔中，本發明顯微鏡單元10可更包含一加熱輔助件，加熱輔助件可以是由易導熱的材料，例如銀、銅或其合金，所構成。舉例來說，加熱輔助件可以是一金屬套管設置於本體11之通腔中，加熱元件13則纏繞或包覆於加熱輔助件的外壁，換言之，加熱元件13係位於通腔中，更明確地說係位於加熱輔助件的外壁與本體11之通腔的內壁之間。加熱輔助件耦接於加熱元件13，係接收由加熱元件13所產生的熱量，再將所接收的熱量均勻傳導至整個通腔。請注意，加熱輔助件亦可應用於顯微鏡單元10a、10b、10c、10d中，本發明不以此為限。在另一實施例中，本體11可為一中空殼體，控制電路15可據以設置於其中。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

10‧‧‧顯微鏡單元

11‧‧‧本體

12‧‧‧光學組件

121‧‧‧凸透鏡

122‧‧‧殼體

13‧‧‧加熱元件

30‧‧‧光源單元

31‧‧‧光源

32‧‧‧導光元件

33‧‧‧電池

34‧‧‧本體

35‧‧‧底座

40‧‧‧取樣組件

41‧‧‧樣品沾取件

42‧‧‧樣品定量件

L‧‧‧樣品觀察面

I‧‧‧樣品

Claims (21)

1. 一種顯微鏡單元，與一影像擷取模組搭配使用，該顯微鏡單元包含：一本體，具有貫穿該本體之一通腔以及一樣品觀察面，樣品觀察面位於該通腔內；一光學組件，具有一凸透鏡，該光學組件設置於該通腔之一端，該樣品觀察面至該凸透鏡的最短距離介於0.1mm至3.0mm之間；以及一加熱元件，與該樣品觀察面對應設置。
2. 如申請專利範圍第1項之顯微鏡單元，其中該加熱元件係設置於該光學組件。
3. 如申請專利範圍第1項之顯微鏡單元，其中該加熱元件係設置於該本體之腔壁上，或該通腔中。
4. 如申請專利範圍第1項之顯微鏡單元，其中該加熱元件係透過一固定件設置於該本體之腔壁上或該光學組件上。
5. 如申請專利範圍第1項之顯微鏡單元，該加熱元件係包覆該凸透鏡。
6. 如申請專利範圍第5項之顯微鏡單元，其中該加熱元件之材質係包含鎢、鋁、銅、其合金或上述材料之組合。
7. 如申請專利範圍第1項之顯微鏡單元，其中該顯微鏡單元具有一內建電源或該顯微鏡單元外接至一電源。
8. 如申請專利範圍第1項之顯微鏡單元，其中該加熱元件為一電熱片、一電熱環、一電熱線圈或一電熱膜。
9. 如申請專利範圍第8項之顯微鏡單元，其中該電熱片為一金屬片或具有金屬氧化物塗層之一玻璃片。
10. 如申請專利範圍第1項之顯微鏡單元，其中該影像擷取模組係為一行動電子裝置之影像擷取模組。
11. 一種顯微鏡裝置，包含：一影像擷取模組；以及一顯微鏡單元，與該影像擷取模組連結，該顯微鏡單元包含：一本體，具有貫穿該本體之一通腔以及一樣品觀察面，樣品觀察面位於該通腔內； 一光學組件，具有一凸透鏡，該光學組件設置於該通腔之一端，該樣品觀察面至該凸透鏡的最短距離介於0.1mm至3.0mm之間；以及一加熱元件，與該樣品觀察面對應設置。
12. 如申請專利範圍第11項之顯微鏡裝置，其中該加熱元件係設置於該光學組件。
13. 如申請專利範圍第11項之顯微鏡裝置，其中該加熱元件係設置於該本體之腔壁上，或該通腔中。
14. 如申請專利範圍第11項之顯微鏡裝置，其中該加熱元件係透過一固定件設置於該本體之腔壁上或該光學組件上。
15. 如申請專利範圍第11項之顯微鏡裝置，該加熱元件係包覆該凸透鏡。
16. 如申請專利範圍第15項之顯微鏡裝置，其中該加熱元件之材質係包含鎢、鋁、銅、其合金或上述材料之組合。
17. 如申請專利範圍第11項之顯微鏡裝置，其中該加熱元件為一電熱片、一電熱環、一電熱線圈或一電熱膜。
18. 如申請專利範圍第17項之顯微鏡裝置，其中該加熱元件為一金屬片或具有金屬及/或金屬氧化物塗層之一玻璃片。
19. 如申請專利範圍第18項之顯微鏡裝置，更包含：一溫度感測器，設置於該本體之腔壁上、或該具有金屬及/或金屬氧化物塗層之玻璃片上。
20. 如申請專利範圍第11項之顯微鏡裝置，其中該顯微鏡單元電性連接於一電源，該顯微鏡裝置更包含：一控制單元，係耦接於該溫度感測器與該電源，以根據該溫度感測器所量測到之溫度來調整該電源之一電流。
21. 如申請專利範圍第11項之顯微鏡裝置，其中該影像擷取模組係為一行動電子裝置之影像擷取模組。