用于样本检测设备的显微镜机构的制作方法

1.本实用新型涉及样本检测技术领域，特别是涉及一种用于样本检测设备的显微镜机构。


背景技术：

2.用显微镜做镜检时，常常需要手动聚焦，才能确保所观测的对象清晰。这种方式为现有技术中的常规方式，存在的问题是会导致检测效率低下，对检测人员的人工操作依赖性较高。
3.针对以上问题，现有技术中出现了如申请号为：cn201910645839.3，实用新型创造名称为：一种用于显微镜镜检追踪的方法的技术方案，该技术方案中，公开了采用电机驱动实现载物台焦距调节的技术构思。
4.然而，现有技术中并没有具体披露涉及样本检测的显微镜焦距调节方法。对现有检测技术做进一步优化，无疑会进一步推动样本检测技术的发展。


技术实现要素：

5.针对上述提出的对现有检测技术做进一步优化，无疑会进一步推动样本检测技术的发展的技术问题，本实用新型提供了一种用于样本检测设备的显微镜机构。同时提供了相应焦距调节方法，采用本方案，不仅可提高样本检测的效率、减小样本检测劳动强度，同时便于获得准确的焦距以提高检测准确性。
6.针对上述问题，本实用新型提供的用于样本检测设备的显微镜机构及焦距调节方法通过以下技术要点来解决问题：用于样本检测设备的显微镜机构，包括显微镜，所述显微镜包括调焦转轴，还包括用于驱动调焦转轴旋转的调焦组件，所述调焦组件包括驱动电机、蜗轮及蜗杆，所述蜗轮与调焦转轴相连且蜗轮与调焦转轴两者同轴，所述蜗杆与蜗轮相互啮合，所述驱动电机用于驱动蜗杆绕自身轴线转动。
7.现有技术中，针对样本检测，以样本载体为计数池为例，其一般为条形结构。在利用显微镜完成样本检测的过程中，相对于显微镜的物镜，可采用样本池通过沿其长度方向运动完成扫描路径/轨迹上各点的计数识别。然而在具体运用时，载物台以及放置在载物台上的载玻片或计数池都不能保证完全水平，故针对条形扫描轨迹，以上提出的不完全水平会放大物镜距各位置距离的差值，使得所采用的焦距不能用于被检对象高精度识别。基于以上问题，本方案提出了一种用于样本检测设备的显微镜机构。
8.具体技术方案中，通过所述驱动电机驱动蜗杆转动，所述蜗杆与蜗轮的啮合关系可使得蜗轮发生匹配性转动，而后，通过蜗轮的转动，即可使得调焦转轴发生旋转，从而达到调节显微镜焦距的目的。而作为本领域技术人员，现有技术中，针对驱动电机转动角度或圈数控制，为本领域技术人员的常规技术手段，故采用本方案，可很好的通过控制驱动电机工作，达到调节显微镜焦距的目的。
9.区别于现有技术，本方案将可利用驱动电机实现显微镜焦距调节的显微镜机构用
于样本检测领域，针对样本检测过程中，如采用计数池作为样本载体时，具有条状扫描轨迹，以及本身结构上的不水平导致的不同识别位置存在所需焦距不同的问题，以实现在样本检测的整个过程中，根据检测位置的切换，实现不同焦距的匹配。
10.本方案针对如采用计数池作为样本载体时，整个扫描轨迹较短、结构上的不水平程度一般较低的问题，提供了一种基于蜗轮蜗杆机构达到传动目的的技术方案，采用本方案，不仅可利用蜗轮蜗杆机构的自锁特性，在联动机制的作用下，使得在各检测点具有稳定的焦距数值，同时亦可通过蜗轮蜗杆机构传动比大的特点，达到对调焦转轴转动角度调整精度高，以适应以上所述的整个扫描轨迹较短、不水平程度一般较低特点的目的。
11.同时本方案的使用便于节省焦距调节时间，达到提高样本检测效率、减小样本检测过程中劳动强度的目的。
12.更进一步的技术方案为：
13.如上所述，针对本方案中调焦组件中以驱动电机作为动力源的技术方案，为使得调焦组件能够自动化运行，设置为：还包括用于控制所述驱动电机旋转角度的控制模块，且所述控制模块包括存储器或计算模块，所述存储器用于：通过调用存储器中的寄存数据，控制所述驱动电机的旋转角度；所述计算模块用于：根据显微镜在样本载体扫描轨迹长度方向上的位置，计算得出驱动电机的旋转角度。本方案公开的技术方案中，所述存储器即用于存储预设数据，通过所述预设数据控制驱动电机的工作状态；所述计算模块用于根据扫描轨迹上的具体位置，针对性的输出控制参数以控制驱动电机的工作状态。在具体使用时，以上存储器中的数据可来源于通过如下步骤获得的显微镜焦距值：s1、完成样本载体在显微镜载物台上的安装；s2、在样本处于可被检测识别的状态后，通过操作显微镜，在样本载体的扫描轨迹上，获得所述扫描轨迹上至少两个位置对应的显微镜焦距值；s3、通过所获得的显微镜焦距值，计算出扫描轨迹上不同位置显微镜焦距值变化规律；s4、通过所述显微镜焦距值变化规律，获得扫描轨迹上任意位置对应的显微镜焦距值，亦可通过检查人员的经验，向存储器中录入经验值。以上计算模块亦可用于执行以上提供的步骤，与存储器相不同的：采用计算模块的控制方式，在显微镜工作过程中，实时检测物镜在扫描轨迹上的位置即可。
14.为基于现有图像识别技术，实现样本检测整个过程的自动化，设置为：还包括用于由显微镜的目镜位置获取图片的相机。本方案在具体运用时，通过所述相机，直接由显微镜的目镜获得具体检测位置的图样后，后期如通过计算机图像自动识别，即可输出所需的检测结果。
15.为便于如根据具体的检测需要，切换不同倍率的物镜，设置为：所述显微镜还包括基于电机驱动的物镜驱动组件，所述物镜驱动组件用于实现显微镜上的物镜切换。
16.更为完整的，为便于实现物镜在扫描轨迹上的位置切换，以实现不同位置的显微检测，同时使得显微镜在整个过程中在空间中位置可固定，以利于检测准确性，设置为：还包括载物台，所述载物台上设置有用于改变样本载体在载物台上位置的驱动机构。
17.为便于实现机构自动化运行，同时提升样本载体运动轨迹精度，设置为：所述驱动机构包括驱动动力源及限位装置，所述限位装置包括滑槽和/或滑轨，所述限位装置用于限制样本载体在载物台上的运动轨迹。本方案在具体运用于如以计数池作为样本载体的样本检测时，通过所述滑槽或滑轨与计数池相配合，即可将计数池的移动方向限制在滑槽或滑轨的长度方向。
18.为通过提升啮合精度提高焦距调整精度，设置为：还包括机架，所述机架上设置有相对于外界封闭的腔体，所述蜗杆与蜗轮安装于所述腔体中。以上相对于外界封闭即用于实现配合面防尘保护，以保持长期的啮合精度。
19.基于以上提供的硬件结构，本方案还公开了一种用于样本检测设备的焦距调节方法，采用该调节方法，可较好的引导所述驱动电机在具体检测位置输出相应的转动角度以匹配该位置的焦距调整，该方法包括顺序进行的以下步骤：
20.s1、完成样本载体在显微镜载物台上的安装；
21.s2、在样本处于可被检测识别的状态后，通过操作显微镜，在样本载体的扫描轨迹上，获得所述扫描轨迹上至少两个位置对应的显微镜焦距值；
22.s3、通过所获得的显微镜焦距值，计算出扫描轨迹上不同位置显微镜焦距值变化规律；
23.s4、通过所述显微镜焦距值变化规律，获得扫描轨迹上任意位置对应的显微镜焦距值。作为本领域技术人员，基于本方案的公司，所述步骤s4的结果可通过预存于所述存储器中，或通过所述计算模块实施获取物镜在扫描轨迹上的位置，通过实时输出的计算结果，控制驱动电机的旋转角度。
24.作为所述焦距调节方法进一步的技术方案：
25.为利于步骤s3所得结果的精确性，设置为：所述的至少两个位置包括扫描轨迹上的两个端点位置。本方案即采用尽可能大的扫描轨迹跨度，优化所述显微镜焦距值变化规律的结果。
26.为便于根据更多的参考数据，更为简便和准确的获得显微镜焦距值变化规律，设置为：所述步骤s3通过数据拟合完成。
27.本实用新型具有以下有益效果：
28.区别于现有技术，本方案将可利用驱动电机实现显微镜焦距调节的显微镜机构用于样本检测领域，针对样本检测过程中，如采用计数池作为样本载体时，具有条状扫描轨迹，以及本身结构上的不水平导致的不同识别位置存在所需焦距不同的问题，以实现在样本检测的整个过程中，根据检测位置的切换，实现不同焦距的匹配。
29.本方案针对如采用计数池作为样本载体时，整个扫描轨迹较短、结构上的不水平程度一般较低的问题，提供了一种基于蜗轮蜗杆机构达到传动目的的技术方案，采用本方案，不仅可利用蜗轮蜗杆机构的自锁特性，在联动机制的作用下，使得在各检测点具有稳定的焦距数值，同时亦可通过蜗轮蜗杆机构传动比大的特点，达到对调焦转轴转动角度调整精度高，以适应以上所述的整个扫描轨迹较短、不水平程度一般较低特点的目的。
30.本方案区别于现有技术，提供了一种具体的显微镜机构焦距调节方法。
附图说明
31.图1为本实用新型所述的用于样本检测设备的显微镜机构一个具体实施例的结构示意图；
32.图2为本实用新型所述的用于样本检测设备的显微镜机构一个具体实施例的结构示意图，该示意图为局部立体结构示意图，用于反映调焦组件与调焦转轴的配合关系；
33.图3为本实用新型所述的用于样本检测设备的显微镜机构一个具体实施例的结构
示意图，该示意图为局部剖视结构示意图，用于反映调焦组件与调焦转轴的配合关系；
34.图4为一个包括两条扫描轨迹的计数池的具体实施例的结构示意图。
35.图中标记分别为：1、相机，2、调焦组件，3、物镜驱动组件，4、计数池，5、载物台，6、蜗轮，7、蜗杆，8、驱动电机，9、调焦转轴。
具体实施方式
36.下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但是本实用新型不仅限于以下实施例：
37.实施例1：
38.如图1至图4所示，用于样本检测设备的显微镜机构，包括显微镜，所述显微镜包括调焦转轴9，还包括用于驱动调焦转轴9旋转的调焦组件2，所述调焦组件2包括驱动电机8、蜗轮6及蜗杆7，所述蜗轮6与调焦转轴9相连且蜗轮6与调焦转轴9两者同轴，所述蜗杆7与蜗轮6相互啮合，所述驱动电机8用于驱动蜗杆7绕自身轴线转动。
39.现有技术中，针对样本检测，以样本载体为计数池4为例，其一般为条形结构。在利用显微镜完成样本检测的过程中，相对于显微镜的物镜，可采用样本池通过沿其长度方向运动完成扫描路径/轨迹上各点的计数识别。然而在具体运用时，载物台5以及放置在载物台5上的载玻片或计数池4都不能保证完全水平，故针对条形扫描轨迹，以上提出的不完全水平会放大物镜距各位置距离的差值，使得所采用的焦距不能用于被检对象高精度识别。基于以上问题，本方案提出了一种用于样本检测设备的显微镜机构。
40.具体技术方案中，通过所述驱动电机8驱动蜗杆7转动，所述蜗杆7与蜗轮6的啮合关系可使得蜗轮6发生匹配性转动，而后，通过蜗轮6的转动，即可使得调焦转轴9发生旋转，从而达到调节显微镜焦距的目的。而作为本领域技术人员，现有技术中，针对驱动电机8转动角度或圈数控制，为本领域技术人员的常规技术手段，故采用本方案，可很好的通过控制驱动电机8工作，达到调节显微镜焦距的目的。
41.区别于现有技术，本方案将可利用驱动电机8实现显微镜焦距调节的显微镜机构用于样本检测领域，针对样本检测过程中，如采用计数池4作为样本载体时，具有条状扫描轨迹，以及本身结构上的不水平导致的不同识别位置存在所需焦距不同的问题，以实现在样本检测的整个过程中，根据检测位置的切换，实现不同焦距的匹配。
42.本方案针对如采用计数池4作为样本载体时，整个扫描轨迹较短、结构上的不水平程度一般较低的问题，提供了一种基于蜗轮蜗杆机构达到传动目的的技术方案，采用本方案，不仅可利用蜗轮蜗杆机构的自锁特性，在联动机制的作用下，使得在各检测点具有稳定的焦距数值，同时亦可通过蜗轮蜗杆机构传动比大的特点，达到对调焦转轴9转动角度调整精度高，以适应以上所述的整个扫描轨迹较短、不水平程度一般较低特点的目的。
43.实施例2：
44.本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，如上所述，针对本方案中调焦组件2中以驱动电机8作为动力源的技术方案，为使得调焦组件2能够自动化运行，设置为：还包括用于控制所述驱动电机8旋转角度的控制模块，且所述控制模块包括存储器或计算模块，所述存储器用于：通过调用存储器中的寄存数据，控制所述驱动电机8的旋转角度；所述计算模块用于：根据显微镜在样本载体扫描轨迹长度方向上的位置，计算得出驱动电机8的旋转
角度。本方案公开的技术方案中，所述存储器即用于存储预设数据，通过所述预设数据控制驱动电机8的工作状态；所述计算模块用于根据扫描轨迹上的具体位置，针对性的输出控制参数以控制驱动电机8的工作状态。在具体使用时，以上存储器中的数据可来源于通过如下步骤获得的显微镜焦距值：s1、完成样本载体在显微镜载物台5上的安装；s2、在样本处于可被检测识别的状态后，通过操作显微镜，在样本载体的扫描轨迹上，获得所述扫描轨迹上至少两个位置对应的显微镜焦距值；s3、通过所获得的显微镜焦距值，计算出扫描轨迹上不同位置显微镜焦距值变化规律；s4、通过所述显微镜焦距值变化规律，获得扫描轨迹上任意位置对应的显微镜焦距值，亦可通过检查人员的经验，向存储器中录入经验值。以上计算模块亦可用于执行以上提供的步骤，与存储器相不同的：采用计算模块的控制方式，在显微镜工作过程中，实时检测物镜在扫描轨迹上的位置即可。
45.实施例3：
46.本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，为基于现有图像识别技术，实现样本检测整个过程的自动化，设置为：还包括用于由显微镜的目镜位置获取图片的相机1。本方案在具体运用时，通过所述相机1，直接由显微镜的目镜获得具体检测位置的图样后，后期如通过计算机图像自动识别，即可输出所需的检测结果。
47.实施例4：
48.本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，为便于如根据具体的检测需要，切换不同倍率的物镜，设置为：所述显微镜还包括基于电机驱动的物镜驱动组件3，所述物镜驱动组件3用于实现显微镜上的物镜切换。
49.实施例5：
50.本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，更为完整的，为便于实现物镜在扫描轨迹上的位置切换，以实现不同位置的显微检测，同时使得显微镜在整个过程中在空间中位置可固定，以利于检测准确性，设置为：还包括载物台5，所述载物台5上设置有用于改变样本载体在载物台5上位置的驱动机构。
51.为便于实现机构自动化运行，同时提升样本载体运动轨迹精度，设置为：所述驱动机构包括驱动动力源及限位装置，所述限位装置包括滑槽和/或滑轨，所述限位装置用于限制样本载体在载物台5上的运动轨迹。本方案在具体运用于如以计数池4作为样本载体的样本检测时，通过所述滑槽或滑轨与计数池4相配合，即可将计数池4的移动方向限制在滑槽或滑轨的长度方向。
52.实施例6：
53.本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，为通过提升啮合精度提高焦距调整精度，设置为：还包括机架，所述机架上设置有相对于外界封闭的腔体，所述蜗杆7与蜗轮6安装于所述腔体中。以上相对于外界封闭即用于实现配合面防尘保护，以保持长期的啮合精度。
54.实施例7：
55.本实施例在实施例1的基础上，基于以上提供的硬件结构，公开了一种用于样本检测设备的焦距调节方法，采用该调节方法，可较好的引导所述驱动电机8在具体检测位置输出相应的转动角度以匹配该位置的焦距调整，该方法包括顺序进行的以下步骤：
56.s1、完成样本载体在显微镜载物台5上的安装；
57.s2、在样本处于可被检测识别的状态后，通过操作显微镜，在样本载体的扫描轨迹上，获得所述扫描轨迹上至少两个位置对应的显微镜焦距值；
58.s3、通过所获得的显微镜焦距值，计算出扫描轨迹上不同位置显微镜焦距值变化规律；
59.s4、通过所述显微镜焦距值变化规律，获得扫描轨迹上任意位置对应的显微镜焦距值。作为本领域技术人员，基于本方案的公司，所述步骤s4的结果可通过预存于所述存储器中，或通过所述计算模块实施获取物镜在扫描轨迹上的位置，通过实时输出的计算结果，控制驱动电机8的旋转角度。
60.实施例8：
61.本实施例在实施例7的基础上作进一步限定，为利于步骤s3所得结果的精确性，设置为：所述的至少两个位置包括扫描轨迹上的两个端点位置。本方案即采用尽可能大的扫描轨迹跨度，优化所述显微镜焦距值变化规律的结果。
62.实施例9：
63.本实施例在实施例7的基础上作进一步限定，为便于根据更多的参考数据，更为简便和准确的获得显微镜焦距值变化规律，设置为：所述步骤s3通过数据拟合完成。
64.实施例10：
65.本实施例在实施例7
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9中任意一个实施例的基础上，提供了一种具体的焦距调节方法实施手段：
66.首先，如图4所示，将计数池4固定在显微镜载物台5上，并对计数池4各通道注满孢子溶液；
67.而后，待孢子沉淀后，通过上位机应用软件或人工驱动显微镜，调整物镜在计数池44个位置点(图中所示的a、b、c、d)的焦距值，具体焦距值确定以孢子图像清晰可见为参考依据。当孢子图像清晰时，点击软件操作按钮，保存4个位置点在软件中所对应的焦距值；通过人工获取到4个位置点对应的焦距值。
68.其中，沿y方向上，位置a、位置b、位置c、位置d分别位于各自通道(扫描轨迹，且为两条)的中心；沿x方向上，位置a、位置c为显微镜拍照时的起始点，位置b、位置d为显微镜拍照时的终点，可得到下表：
[0069][0070]
而后，采用数据拟合的方式，将4个位置点的调焦参数值导入其中，就可以推导出
各个通道内任一一点的调焦参数值，拟合公式可以是线性公式也可以是曲线公式，可根据具体需求而设定，本实施例中采用线性拟合即可满足要求，具体拟合公式如下：
[0071]
由于通道宽度较小，可以忽略在宽度方向的焦距差异，只需关注通道长度方向上焦距差异。
[0072]
如图4所示，在计数池4上建立坐标系，以显微镜复位状态为坐标原点o，设通道1(任一通道，以a、b点所在的通道为例)焦距公式为f1(x)＝k1x+b1,x表示通道1内任意点x轴坐标值，f1(x)表示x坐标所对应的调焦参数值；将位置a的坐标值x1和调焦参数值y1以及位置b的坐标值x2和调焦参数值y2代入公式，就可以求得k1和b1，最终可求得通道1任意x坐标下的调焦参数值，即本方案所述的显微镜焦距值变化规律。同理可推倒出通道2(另一通道)的调焦公式f2(x)＝k2x+b2，最终可求得通道2任意x坐标下的调焦参数值。
[0073]
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。