一种整玻片多光路高通量病理切片扫描仪的制作方法

本实用新型涉及一种病理切片扫描成像仪，特别是一种以病理样本为检测目标，进行整玻片多光路高通量病理切片成像的扫描仪。

背景技术：

虽然随着信息技术的发展，各种医学影像学技术被用于疾病的辅助诊断，但是组织病理学分析仍然是包括肿瘤在内的各类疾病诊断和指导治疗的“金标准”。传统的病理诊断以病理医生显微镜观察为主，存在费时费力，容易漏检等问题。近几年随着信息技术特别是人工智能技术的发展，使用机器学习等智能识别方法对病理影像进行自动识别和诊断成为一种新的趋势。但是人工智能技术应用于病理诊断分析，首先需要获取大量的病理样本全玻片影像数据。现有的全玻片病理影像采集系统可以对整张玻片的病理样本进行扫描成像，但是面对大量样本时，仍然存在速度较慢的问题，而且获取的为传统彩色图像，较难实现大数据量的快速积累。因此设计一种新的全玻片多光路高通量病理切片成像扫描仪对于实现病理诊断的智能化具有重要的意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有病理成像技术的不足而提供的一种全玻片多光路高通量病理切片扫描仪。该病理切片扫描仪使用多个物镜对同一病理玻片的不同区域同时进行彩色和多波段成像，根据整张玻片的轮廓自动规划扫描方式，从而提高整张病理玻片彩色和多波段影像数据的扫描速度，获取大量的病理切片多维度影像数据，提高病理切片多维度成像的自动化和智能化，降低数据采集的工作量，为人工智能识别分析和诊断快速提供大量数据源，从而辅助病理医生给出更为准确的病理诊断结果，减轻病理医生负担。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种整玻片多光路高通量病理切片扫描仪，它包括第一卤钨灯光源、第二

卤钨灯光源、第一聚光镜组、第二聚光镜组、电动载物台、第一物镜、第二物镜、第一变焦透镜、第二变焦透镜、第一直角反射镜、第二直角反射镜、载玻片托盘、磁吸、载玻片、成像透镜、滤光单元、双面旋转反射镜、载玻片托盘入口、载物台x电机、载物台y电机、led面阵光源、整玻片成像透镜组、整玻片成像探测器、灰度扫描成像探测器、彩色扫描相机、相机连接支架、旋转镜驱动器、变焦控制器、滤光单元控制器、采集和控制单元、电源、系统外壳、光路外壳、接口、服务器、数据库、客户端、玻片夹。所述第一卤钨灯光源、第二卤钨灯光源置于电动载物台下端，固定在系统外壳底座上，第一卤钨灯光

源前端装有第一聚光镜组，第二卤钨灯光源前端装有第二聚光镜组；光路外壳下端安装有第一物镜、第二物镜，第一物镜后端接有第一变焦透镜，第一变焦透镜后端接有第一直角反射镜，第二物镜后端接有第二变焦透镜，第二变焦透镜后端接有第二直角反射镜；第一物镜、第二物镜、第一变焦透镜、第二变焦透镜、第一直角反射镜、第二直角反射镜对称固定于光路外壳上，其对称轴与第一直角反射镜、第二直角反射镜交点中间位置安装有双面旋转反射镜；双面旋转反射镜上端安装有滤光单元，滤光单元上端有成像透镜，成像透镜上端安装有灰度扫描成像探测器；双面旋转反射镜下端安装有彩色扫描相机；所述led面阵光源置于电动载物台下端，固定在系统外壳底座上，位于第一卤钨灯光源一侧；整玻片成像透镜组通过相机连接支架固定在光路外壳上，整玻片成像透镜组上端接有整玻片成像探测器；电动载物台置于第一物镜、第二物镜与第一卤钨灯光源、第二卤钨灯光源之间，电动载物台边缘设有载物台x电机、载物台y电机，电动载物台四角设有磁吸，载玻片托盘置于磁吸之上，载玻片置于载玻片托盘上并通过玻片夹固定，系统外壳上开有载玻片托盘入口；系统外壳底部固定有电源，电源输出分别连接到led面阵光源的电源输入端、第一卤钨灯光源电源输入端、第二卤钨灯光源电源输入端、采集和控制单元的电源输入端；采集和控制单元固定于系统外壳上，采集和控制单元的载物台电机控制输出端分别连接到载物台x电机、载物台y电机的控制输入端；采集和控制单元的旋转镜控制输出端连接到旋转镜驱动器的控制输入端，旋转镜驱动器的控制输出端连接到双面旋转反射镜的控制输入端上；采集和控制单元的变焦控制输出端连接到变焦控制器的控制输入端，变焦控制器的控制输出端分别连接到第一变焦透镜、第二变焦透镜的控制输入端；采集和控制单元的控制输出端连接到滤光单元控制器的控制输入端，滤光单元控制器的控制输出端连接到滤光单元的控制输入端；整玻片成像探测器的输出端连接到采集和控制单元的数据输入端；灰度扫描成像探测器的输出端连接到采集和控制单元的数据输入端；彩色扫描相机的输出端连接到采集和控制单元的数据输入端；采集和控制单元的输入输出信号线连接到系统外壳的接口上；扫描仪使用时，可以将服务器连接到系统外壳的接口上，服务器设有数据库，客户端连接到服务器上。

所述滤光单元可以为滤光片转轮、棱镜、光栅、液晶可调谐滤光器或声光可调滤光器。

所述第一卤钨灯光源、第一聚光镜组、第一物镜、第一变焦透镜、第一直角反射镜组成第一光路，第二卤钨灯光源、第二聚光镜组、第二物镜、第二变焦透镜、第二直角反射镜组成第二光路，两路光路可以通过双面旋转反射镜互换方向。

所述第一光路、第二光路两个光路也可以增加到四个光路。

所述扫描仪可以根据载玻片上样本区域纵横比自动划定两个扫描区域并选择x方向或者y方向两种扫描方式之一，以提高扫描的效率。

本实用新型实现了病理组织切片的自动整玻片多模式高通量扫描，可以同时获取病理组织的多波段影像数据和全彩色数据。数据采集过程中，首先使用整玻片成像探测器获取整张玻片的图像数据，根据玻片中病理样本的轮廓形状将其划分为x方向或者y方向的两个区域，采集和控制单元控制电动载物台将样本移动到载物台下，第一物镜、第二物镜两个物镜分别对应两个区域的起始位置，采集和控制单元控制第一变焦透镜、第二变焦透镜进行样本成像对焦，通过彩色扫描相机采集第一光路的当前视场的彩色图像；采集和控制单元控制控制滤光单元对第二光路进行滤光并使用灰度扫描成像探测器采集单波段图像，进行连续滤光和采集后获取多波段样本图像数据；采集完成后采集和控制单元控制双面旋转反射镜旋转90度，将两路光路互换，通过彩色扫描相机采集第二光路的当前视场的彩色图像，通过滤光单元和灰度扫描成像探测器采集第一光路的多波段样本图像数据；采集和控制单元进一步控制电动载物台沿着x方向或者y方向将样本移动到下一个视场进行重复以上步骤的采集，即可以快速获取多波段和全彩色的病理样本影像数据并将其存入服务器，客户端可以接入服务器下载数据并进行病理影像数据的诊断分析。

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2为本实用新型样本采集光路切换示意图；

图3为本实用新型连接系统使用状态示意图；

图4为本实用新型样本x扫描模式示意图；

图5为本实用新型样本y扫描模式示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，说明本实用新型的结构特征，技术性能和效果。

参阅图1-5，本实用新型包括第一卤钨灯光源101、第二卤钨灯光源201、第一聚光镜组102、第二聚光镜组202、电动载物台3、第一物镜103、第二物镜203、第一变焦透镜104、第二变焦透镜204、第一直角反射镜105、第二直角反射镜205、载玻片托盘4、磁吸5、载玻片6、成像透镜701、滤光单元702、双面旋转反射镜8、载玻片托盘入口9、载物台x电机10、载物台y电机11、led面阵光源12、整玻片成像透镜组13、整玻片成像探测器14、灰度扫描成像探测器15、彩色扫描相机16、相机连接支架17、旋转镜驱动器18、变焦控制器19、滤光单元控制器20、采集和控制单元21、电源22、系统外壳23、光路外壳24、接口25、服务器26、数据库27、客户端28、玻片夹29。所述第一卤钨灯光源101、第二卤钨灯光源201置于电动载物台3下端，固定在系统外壳23底座上，第一卤钨灯光源101前端装有第一聚光镜组102，第二卤钨灯光源201前端装有第二聚光镜组202；光路外壳24下端安装有第一物镜103、第二物镜203，第一物镜103后端接有第一变焦透镜104，第一变焦透镜104后端接有第一直角反射镜105，第二物镜203后端接有第二变焦透镜204，第二变焦透镜204后端接有第二直角反射镜205；第一物镜103、第二物镜203、第一变焦透镜104、第二变焦透镜204、第一直角反射镜105、第二直角反射镜205对称固定于光路外壳24上，分别形成第一光路106和第二光路107；第一光路106和第二光路107的称轴与第一直角反射镜105、第二直角反射镜205交点中间位置安装有双面旋转反射镜8，双面旋转反射镜8通过旋转实现对第一光路和第二光路方向的互换；双面旋转反射镜8上端安装有滤光单元702，滤光单元702上端有成像透镜701，成像透镜701上端安装有灰度扫描成像探测器15；双面旋转反射镜8下端安装有彩色扫描相机16；所述led面阵光源12置于电动载物台3下端，固定在系统外壳23底座上，位于第一卤钨灯光源101一侧；整玻片成像透镜组13通过相机连接支架17固定在光路外壳24上，整玻片成像透镜组13上端接有整玻片成像探测器14；电动载物台3置于第一物镜103、第二物镜203与第一卤钨灯光源101、第二卤钨灯光源201之间，电动载物台3边缘设有载物台x电机10、载物台y电机11，用于控制载物台x方向和y方向的移动；电动载物台3四角设有磁吸5，载玻片托盘4置于磁吸5之上，将其固定在电动载物台3上；载玻片6置于载玻片托盘4上并通过玻片夹29固定，系统外壳23上开有载玻片托盘入口9，用于放入载玻片托盘4；系统外壳23底部固定有电源22，电源22输出分别连接到led面阵光源12的电源输入端、第一卤钨灯光源101电源输入端、第二卤钨灯光源201电源输入端、采集和控制单元21的电源输入端；采集和控制单元21固定于系统外壳23上，采集和控制单元21的载物台电机控制输出端分别连接到载物台x电机10、载物台y电机11的控制输入端；采集和控制单元21的旋转镜控制输出端连接到旋转镜驱动器18的控制输入端，旋转镜驱动器18的控制输出端连接到双面旋转反射镜8的控制输入端上；采集和控制单元21的变焦控制输出端连接到变焦控制器19的控制输入端，变焦控制器19的控制输出端分别连接到第一变焦透镜104、第二变焦透镜204的控制输入端；采集和控制单元21的滤光控制输出端连接到滤光单元控制器20的控制输入端，滤光单元控制器20的控制输出端连接到滤光单元702的控制输入端；整玻片成像探测器14的输出端连接到采集和控制单元21的数据输入端；灰度扫描成像探测器15的输出端连接到采集和控制单元21的数据输入端；彩色扫描相机16的输出端连接到采集和控制单元21的数据输入端；采集和控制单元21的输入输出信号线连接到系统外壳23的接口25上；服务器26连接到系统外壳23的接口25上，服务器26设有数据库27；客户端28连接到服务器26上。

所述滤光单元21可以为滤光片转轮、棱镜、光栅、液晶可调谐滤光器或声光可调滤光器。

如图1、图2，所述第一卤钨灯光源101、第一聚光镜组102、第一物镜103、第一变焦透镜104、第一直角反射镜105形成第一光路106，第二卤钨灯光源201、第二聚光镜组202、第二物镜203、第二变焦透镜204、第二直角反射镜205形成第二光路107，第一光路106和第二光路107通过双面旋转反射镜8进行光路互换。

如图4、图5，所述扫描仪可以根据载玻片6上样本区域纵横比自动划定两个扫描区域并选择x方向或者y方向两种扫描方式，以提高扫描的效率。

实施例

参阅图3，本实施例中，第一卤钨灯光源101、第二卤钨灯光源201置于电动载物台3下端，固定在系统外壳23底座上，第一卤钨灯光源101前端装有第一聚光镜组102，第二卤钨灯光源201前端装有第二聚光镜组202，实现对病理切片样本的聚光照明；光路外壳24下端安装有第一物镜103、第二物镜203，第一物镜103后端接有第一变焦透镜104，第一变焦透镜104后端接有第一直角反射镜105，第二物镜203后端接有第二变焦透镜204，第二变焦透镜204后端接有第二直角反射镜205；第一物镜103、第二物镜203、第一变焦透镜104、第二变焦透镜204、第一直角反射镜105、第二直角反射镜205对称固定于光路外壳24上，分别形成第一光路和第二光路；第一光路和第二光路的称轴与第一直角反射镜105、第二直角反射镜205交点中间位置安装有双面旋转反射镜8，双面旋转反射镜8通过旋转实现对第一光路和第二光路方向的互换；双面旋转反射镜8上端安装有滤光单元702，实现对光路上的光进行滤波，选择单波段光到达成像透镜701，滤光单元702上端有成像透镜701，成像透镜701上端安装有灰度扫描成像探测器15，采集单波段的影像数据；双面旋转反射镜8下端安装有彩色扫描相机16，用于采集另一路的彩色样本图像；所述led面阵光源12置于电动载物台3下端，固定在系统外壳23底座上，位于第一卤钨灯光源101一侧，用于对整张玻片成像时进行照明；整玻片成像透镜组13通过相机连接支架17固定在光路外壳24上，整玻片成像透镜组13上端接有整玻片成像探测器14，用于采集整张玻片图像数据，识别玻片上样本的轮廓；电动载物台3置于第一物镜103、第二物镜203与第一卤钨灯光源101、第二卤钨灯光源201之间，电动载物台3边缘设有载物台x电机10、载物台y电机11，用于控制载物台x方向和y方向的移动；电动载物台3四角设有磁吸5，载玻片托盘4置于磁吸5之上，将其固定在电动载物台3上；载玻片6置于载玻片托盘4上并通过玻片夹29固定，系统外壳23上开有载玻片托盘入口9，用于放入载玻片托盘4；系统外壳23底部固定有电源22，电源22输出分别连接到led面阵光源12的电源输入端、第一卤钨灯光源101电源输入端、第二卤钨灯光源201电源输入端、采集和控制单元21的电源输入端，用于向各个功能单元提供电源；采集和控制单元21固定于系统外壳23上，采集和控制单元21的载物台电机控制输出端分别连接到载物台x电机10、载物台y电机11的控制输入端，用于控制载物台在x方向和y方向的移动；采集和控制单元21的旋转镜控制输出端连接到旋转镜驱动器18的控制输入端，旋转镜驱动器18的控制输出端连接到双面旋转反射镜8的控制输入端上，实现双面旋转反射镜8的旋转控制；采集和控制单元21的变焦控制输出端连接到变焦控制器19的控制输入端，变焦控制器19的控制输出端分别连接到第一变焦透镜104、第二变焦透镜204的控制输入端，用于实现物镜成像的自动对焦；采集和控制单元21的滤光控制输出端连接到滤光单元控制器20的控制输入端，滤光单元控制器20的控制输出端连接到滤光单元702的控制输入端，用于对光路进行单波段滤光；整玻片成像探测器14的输出端连接到采集和控制单元21的数据输入端，用于采集整张玻片的影像数据；灰度扫描成像探测器15的输出端连接到采集和控制单元21的数据输入端，用于采集单波段图像数据；彩色扫描相机16的输出端连接到采集和控制单元21的数据输入端，用于采集样本的全彩色影像数据；采集和控制单元21的输入输出信号线连接到系统外壳23的接口25上；服务器26连接到系统外壳23的接口25上，服务器26设有数据库27，用于存储样本采集信息和影像数据存储信息；客户端28连接到服务器26上，用于管理和读取服务器26上的影像数据。

所述滤光单元21可以为滤光片转轮、棱镜、光栅、液晶可调谐滤光器或声光可调滤光器。

所述第一卤钨灯光源101、第一聚光镜组102、第一物镜103、第一变焦透镜104、第一直角反射镜105形成第一光路106，第二卤钨灯光源201、第二聚光镜组202、第二物镜203、第二变焦透镜204、第二直角反射镜205形成第二光路107，第一光路106和第二光路107通过双面旋转反射镜8进行光路互换。

所述扫描仪可以根据载玻片6上样本区域纵横比自动划定两个扫描区域并选择x方向或者y方向两种扫描方式，以提高扫描的效率。

在具体进行病理切片扫描时，采集和控制单元21控制led面阵光源12点亮，控制电动载物台3将样本移动到整玻片成像透镜组13下方，使用整玻片成像探测器14采集整玻片图像，并识别出样本的边缘轮廓；采集和控制单元21根据样本轮廓形状确定采用图4或者图5所示的扫描方式；采集和控制单元21控制电动载物台3将样本移动到第一物镜103和第二物镜203下两个区域的起始扫描位置，并关闭led面阵光源12，点亮第一卤钨灯光源101、第二卤钨灯光源201，采集和控制单元21控制第一变焦透镜104、第二变焦透镜204对样本的两个光路分别进行对焦，在如图1的光路成像中，使用彩色扫描相机16采集第一光路106的样本彩色图像数据，采集和控制单元21控制滤光单元702进行滤光并使用灰度扫描成像探测器15连续采集第二光路107不同波长的单波段图像，最后获取第二光路107的多波段图像数据；采集和控制单元21控制双面旋转反射镜8旋转90度，将第一光路106和第二光路107切换为如图2所示，使用彩色扫描相机16采集第二光路107的样本彩色图像数据，采集和控制单元

21控制滤光单元702进行滤光并使用灰度扫描成像探测器15连续采集第一光路106不同波长的单波段图像，最后获取第一光路106的多波段图像数据；采集完成两个光路的彩色图像和多波段图像后，采集和控制单元21控制电动载物台3将载玻片6移动到下一个视场，重复采集两个光路的彩色图像和多波段图像数据并存储到服务器26中。

本实用新型通过双光路设计，将病理玻片划分为两个区域同时进行彩色图像和多波段图像的高通量采集，采集过程自动步进、自动对焦，可以快速大量地获取病理切片的多维度影像数据，为开发人工智能病理诊断新算法提供数据的支撑，从而提高病理诊断分析的效率和客观性。