显微镜玻片自动扫描仪的制作方法

本发明涉及机械电子和光学领域，尤其是涉及一种显微镜玻片自动扫描仪。

背景技术：

tct检查，液基薄层细胞检查，是目前国际上常用的一种宫颈癌细胞学检查技术。目前为广大妇女提供大规模tct检查的一个困难是，基层缺乏具有丰富临床经验的医生，因此需要将细胞取样后，送到专门医院和第三方检测机构进行检测。另一个困难是，人工细胞分类检测工作量太大，而目前病理医生严重缺乏，从而导致现有的专门医院和第三方机构的检测能力不足，检测速度太慢，精准度也需要进一步提高。

为解决以上困难，本发明提供一种显微镜玻片自动扫描仪，支持实现tct玻片自动扫描，配合相应的宫颈癌人工智能自动识别与分类软件，实现高准确度、高效率、低成本的宫颈癌大规模筛查。可解除目前国内普遍采用的人工细胞分类诊断方式的低效率和基层筛查人员缺乏，以及各级政府人力物力投入困难和难以扩大筛查面的困境。

技术实现要素：

本发明公开一种显微镜玻片自动扫描仪。所述扫描仪包括：支架、显微镜成像与数字图像采集系统、聚光光源、自动载物台、z轴焦距自动调整装置、三轴步进电机驱动与控制系统。所述扫描仪在计算机控制下完成不重复和不间断扫描与图像采集。

根据本发明的一个方面，所述扫描仪可以与所述计算机集成到一个机箱内，构成完整的产品。

根据本发明的另一方面，所述支架用于安装和支撑所述显微镜成像与数字图像采集系统、聚光光源、自动载物台、z轴焦距自动调整装置、三轴步进电机驱动与控制系统。

优选的，所述支架有足够重量的底座保证所述扫描仪在工作时的稳定性和足够大的垂直立柱，用以将z轴焦距自动调整装置紧密地固定在所述支架立柱上。

优选的，所述支架保证垂直安装所述显微镜成像与数字图像采集系统。

根据本发明的再一方面，所述显微镜成像与数字图像采集系统包括：显微镜物镜、连接圆筒和电子目镜，用于放大玻片样本上的被观察样品，使之能够被所述电子目镜拍摄出足够清晰的数字图像。

优选的，所述物镜通过螺纹旋紧到所述圆筒上，所述圆筒垂直安装到所述支架上，所述圆筒的另一端安装所述电子目镜。

优选的，所述电子目镜垂直插入所述圆筒，并用螺丝紧固，便于更换。

优选的，所述显微镜成像与数字图像采集系统在焦距调整时保持不动，调整所述自动载物台上玻片与物镜视窗之垂直距离来调整焦距。

优选的，所述电子目镜用于拍摄所述物镜视窗范围的玻片样本图像，并通过usb端口输出所拍摄的数字图像。

优选的，所述聚光光源用于均匀照亮所述显微镜物镜的视域范围，使其看到的整张图像在效果上比较一致而又完善。

根据本发明的再一方面，所述自动载物台用于装载玻片，在步进电机控制下沿x和y方向上以微米级精度移动，实现玻片样本在所述物镜视窗下移动。

优选的，所述自动载物台安装在所述z轴焦距自动调整装置上，所述z轴焦距自动调整装置带动所述自动载物台沿z轴方向上以纳米级精度移动，实现玻片上物镜视窗下被观察样本的自动聚焦。

优选的，所述自动载物台上每张玻片扫描顺序是，从x轴起点开始，每次移动一个x轴视窗距离，一直扫描到样本有效区尽头。再沿y轴移动一个y轴视窗距离，回扫到x轴起点。如此反复，直至完成整张玻片扫描。

优选的，所述自动载物台上的玻片在沿着x轴和y轴方向移动，实现对玻片上被观察样本有效区在显微镜视窗下连续和不重复扫描。保证显微镜视窗遍及每块被扫描玻片的样本有效区。

优选的，每次所述自动载物台上玻片样本移动到一个新的视窗位置时，所述z轴焦距自动调整装置控制其上的滑动块上下移动，带动所述自动载物台上下移动，完成玻片视窗样本的自动聚焦。从而保证所拍摄显微镜视窗下的样本图像的清晰度。

优选的，在每次聚焦完成后，所述电子目镜将自动拍摄所述物镜视窗下的样本数字图像。

优选的，所述自动载物台可以承载多张标准玻片。

优选的，所述自动载物台上，沿x轴每张玻片都有一个定位装置。

根据本发明的再一个方面，所述三轴步进电机驱动与控制系统用于控制所述载物台x和y轴步进电机，及z轴步进电机往复移动。

优选的，所述三轴步进电机驱动与控制系统采用直流供电，

优选的，所述三轴步进电机驱动与控制系统的输入接口采用计算机标准串行通信接口，便于被计算机控制。

优选的，所述三轴步进电机驱动与控制系统用led指示灯分别表示x、y和z轴调整状态。

本发明的有益效果是：提供了一种显微镜玻片自动扫描仪，结构简单，使用方便。可以快速地完成玻片扫描采集成数字图像，便于人工智能诊断与分析，便于传输和存储。

附图说明

图1是本发明优先实施例的显微镜玻片自动扫描仪结构图；

图2是本发明优先实施例的显微镜玻片自动扫描仪支架结构图；

图3是本发明优先实施例的显微镜玻片自动扫描仪z轴焦距自动调整装置结构；

图4是本发明优先实施例的显微镜玻片自动扫描仪的三轴步进电机驱动与控制系统原理图；

图5是本发明优先实施例的显微镜玻片自动扫描仪工作流程。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本原理、基本结构和基本功能，因此其仅显示与本发明有关的构成。

本领域的一般技术人员可能会意识到本发明的一些变体以及等同替代，但这些变体和等同替代不应理解为超出了本发明的保护范围。

图1是本发明优先实施例的显微镜玻片自动扫描仪结构图。如图1所示，所述支架由底座101和支撑架102组成，107是在102内侧面上开的矩形槽，用于安装z轴焦距自动调整装置104，105是安装在104的螺杆上的滑块，106是步进电机，105在106的驱动下作上下移动；由物镜108，物镜连接圆筒109，电子目镜110构成的所述显微镜成像系统，109穿过102上的圆孔，与101垂直安装，由紧固螺钉118紧固；112是电子目镜usb接口，电子目镜拍摄的数字图像通过usb输出；103是自动载物台，103紧固在105上，当105做垂直移动（也称为z轴移动）时，带动103做水平移动（xy平面垂直移动），以底座101水平放置为参考；111是聚光光源，调整111使之均匀照亮显微镜物镜的视域范围；113是三轴步进电机驱动与控制系统，114是113的控制接口，在本发明实施例中，114是一个计算机串行通信接口；114通过接线柱和电线分别与106，116和117连接，其中步进电机106带动105沿z轴移动，步进电机117带动载物台沿x轴移动，步进电机116带动载物台沿y轴移动。

图2是本发明优先实施例的显微镜玻片自动扫描仪支架结构图。如图2所示，支架由底座201（在图1中为101），支撑杆202（在图1中为102），圆形孔203，紧固螺孔205，矩形槽204组成。202的矩形开槽面204与201垂直，202上的矩形槽204用于安装图1所示的z轴焦距自动调整装置104，并且保证图1所示105在滑动时，其侧面不与202的外侧面接触。203用来固定图1所述物镜成像系统的连接园109，并保证109与201垂直安装，205是紧固109的螺丝孔。

图3是本发明优先实施例的显微镜玻片自动扫描仪z轴焦距自动调整装置结构。如图3所示，301是其矩形支撑架，支撑螺杆303和安装步进电机106。302是螺旋滑块，其螺孔旋紧到螺杆303上，当304带动303旋转时，302沿301作轴向移动。在301上安装限位开关305和306，当302移动触碰305时，自动停止移动并改变移动方向，移动触碰306时也亦如此。

图4是本发明优先实施例的显微镜玻片自动扫描仪的三轴步进电机驱动与控制系统原理图。如图4所示，计算机控制指令通过114计算机串行通信接口送给步进电机控制器113，控制器分别将三轴控制信号送给z、x和y轴电机驱动器403、405和407，并分别由驱动器驱动步进电机117，116和106旋转，带动自动载物台沿z轴，y轴，或x轴移动。同样的，所述自动载物台的定位信号也送给控制器113，并经由114输出。409是给113供电的直流电源，410是显示步进电机工作状态的led指示灯。

图5是本发明优先实施例的显微镜玻片自动扫描仪工作流程。如图5所示，流程s01：开始对第i张玻片扫描，载物平台回到第i张玻片起点；流程s02：设置显微镜视窗大小xc和yc，xc是沿x轴视窗边宽，yc是沿y轴视窗边宽；流程s03：接收外界（计算机）送来的控制信号；流程s04：判断是否为x轴驱动信号，如果是，流程s05：再判断是x轴正向驱动还是反向驱动。正向驱动进入流程s06：步进电机驱动载物平台往x轴正向移动xc距离，返回s03；如果是反向，进入流程s07：步进电机驱动载物平台往x轴反向移动xc距离，返回s03；如果流程s04判断结果不是x轴调整信号；进入流程s08：判断是否y轴调整信号。如果是，进入流程s09：步进电机驱动载物平台往y轴正向移动yc距离，返回s03；如果不是，进入流程s10：判断z轴调整方向，如果是正向调整，进入流程s11：沿z轴正向移动微小距离，再返回流程s03；如果是反向调整，进入流程s12：沿z轴反向移动微小距离，再返回流程s03。

以上述依据本发明的实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。