一种光学智能显微镜装置

本发明涉及医疗设备技术领域，更具体的说是一种光学智能显微镜装置。

背景技术：

目前全国各家医院所使用的显微镜大部分有通过手工操作，完成载物台在x、y和z方向的移动；此外，还有一部分是使用电动显微镜，这种显微镜一般是由主体显微镜、电动聚焦器、电动载物台和控制面板组成。虽然电动显微镜在一定程度上提高了医生的工作效率，降低了医生的工作强度，然而还是达不到生产全自动显微镜的目的。在当今智能化时代，一般电动显微镜只能获取观测图像的功能已经无法满足新型医疗设备的高效率、智能化的要求了。因此，需要提出一种新型的光学智能显微镜。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明通过采用运动控制器控制载物台的x、y和z轴方向的移动，实现了检验分析时全自动调焦和视场转换。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种光学智能显微镜装置，包括载物台、水平x轴电机、水平y轴电机、竖直z轴电机和运动控制器，所述载物台通过水平x轴电机、水平y轴电机、竖直z轴电机分别在x轴、y轴和z轴移动，运动控制器与水平x轴电机、水平y轴电机、竖直z轴电机相连接。

一种光学智能显微镜装置还包括镜座、镜臂、目镜、物镜、电动物镜转换器和固定装置，镜臂通过固定装置固定连接在镜座上，镜臂的上部设置有目镜和多个物镜，多个物镜设置在目镜的下侧，电动物镜转换器控制多个物镜进行切换。

所述电动物镜转换器包括超声电机、主动带轮、皮带、物镜承座和固定架，固定架上设置有超声电机，物镜承座转动连接在固定架上，多个物镜均设置在物镜承座上，超声电机的输出轴上固定连接有主动带轮，主动带轮通过皮带与物镜承座传动；电动物镜转换器中的超声电机与运动控制器电连接

一种光学智能显微镜装置还包括色标传感器，所述电动物镜转换器的下方设有色标传感器，所述运动控制器与色标传感器连接。

一种光学智能显微镜装置还包括高清图像摄像机，高清图像摄像机设置在镜臂的上部。

一种光学智能显微镜装置还包括照明光源和聚光镜，所述镜座上设置有照明光源，所述载物台的下方设置有聚光镜。

所述载物台上设置有多样本定位装置，所述多样本定位装置包括压片夹、通光孔和涂片定位槽，所述多样本定位装置，上设置有两个压片夹和六个涂片定位槽，每个涂片定位槽中间均设置有通光孔。

所述载物台包括滑台i、滑台ii和滑台iii，滑台i在竖直z轴方向滑动连接在镜臂上，滑台ii在水平y轴方向滑动连接在滑台i上，滑台iii在水平x轴方向滑动连接在滑台ii上，多样本定位装置设置在滑台iii上，竖直z轴电机的输出轴上固定连接有丝杠i，水平y轴电机的输出轴上固定连接有丝杠ii，水平x轴电机的输出轴上固定连接有丝杠iii，丝杠i、丝杠ii、丝杠iii分别与滑台i、滑台ii、滑台iii通过螺纹配合。

所述滑台iii的x轴方向的极限位置设置有限位传感器；滑台ii的y轴方向的极限位置设置有限位传感器；滑台i的z轴方向的极限位置设置有限位传感器，限位传感器与运动控制器连接。

所述运动控制器通过接口驱动电路与pc机数据连接；所述高清图像摄像机通过接口驱动电路与pc机数据连接。

本发明一种光学智能显微镜装置的有益效果是：

本发明提供一种能够集齐多个样本图像获取，图像处理以及生成诊断报告的光学智能显微镜装置，通过采用运动控制器控制载物台的x、y和z轴方向的移动，实现了检验分析时全自动调焦和视场转换；通过运动控制器控制物镜转换器，实现了检验分析时全自动调节放大倍数；通过高清图像摄像机对显微图像的实时获取以及pc端的软件分析，实现检验分析时诊断报告的全自动生成。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。

图1为一种光学智能显微镜装置的结构示意图；

图2为多样本定位装置的结构示意图；

图3为电动物镜转换器的结构示意图；

图4为载物台的结构示意图。

图中：镜座1；镜臂2；目镜3；物镜4；电动物镜转换器5；载物台6；滑台i601；滑台ii602；滑台iii603；照明光源7；聚光镜8；固定装置9；水平x轴电机10、水平y轴电机11；竖直z轴电机12；压片夹13；通光孔14；涂片定位槽15；高清图像摄像机16；色标传感器17；超声电机18；主动带轮19；皮带20；物镜承座21；固定架22；多样本定位装置23；运动控制器24；pc机25。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

下面结合图1-4说明本实施方式，一种光学智能显微镜装置，包括载物台6、水平x轴电机10、水平y轴电机11、竖直z轴电机12和运动控制器24，所述载物台6通过水平x轴电机10、水平y轴电机11、竖直z轴电机12分别在x轴、y轴和z轴移动，运动控制器24与水平x轴电机10、水平y轴电机11、竖直z轴电机12相连接。

采用运动控制器24通过水平x轴电机10、水平y轴电机11、竖直z轴电机12控制载物台6在x、y和z轴方向的移动，实现了检验分析时全自动调焦和视场转；运动控制器24给电机驱动器发送模拟电压指令，同时接受来自色标传感器以及限位传感器等位置检测元件的位置反馈信号以及pc端的检测指令信号，运动控制器24通过对位置反馈信号和检测指令信号的处理运算，实现对电机的准确控制，从而实现该显微镜在获取清晰图像的过程中全自动化。

下面结合图1-4说明本实施方式，一种光学智能显微镜装置还包括镜座1、镜臂2、目镜3、物镜4、电动物镜转换器5和固定装置9，镜臂2通过固定装置9固定连接在镜座1上，镜臂2的上部设置有目镜3和多个物镜4，多个物镜4设置在目镜3的下侧，电动物镜转换器5控制多个物镜4进行切换。

下面结合图1-4说明本实施方式，所述电动物镜转换器5包括超声电机18、主动带轮19、皮带20、物镜承座21和固定架22，固定架22上设置有超声电机18，物镜承座21转动连接在固定架22上，多个物镜4均设置在物镜承座21上，超声电机18的输出轴上固定连接有主动带轮19，主动带轮19通过皮带20与物镜承座21传动；电动物镜转换器5中的超声电机18与运动控制器24电连接，超声电机18带动主动带轮19转动，进而通过皮带20带动物镜承座21在固定架22上转动，控制了多个物镜4的自由切换，实现全自动调节放大倍数。

下面结合图1-4说明本实施方式，一种光学智能显微镜装置还包括色标传感器17，所述电动物镜转换器5的下方设有色标传感器17，所述运动控制器24与色标传感器17连接。利用色标传感器17对载物台6的原点着色位置进行感应，完成电动物镜转换器5切换的控制，色标传感器运用到的原理主要是发射的原理，通常情况下它能检测出物体的反射光，同时也能接收信号，通过信号的强弱来判断物体的存在。

下面结合图1-4说明本实施方式，一种光学智能显微镜装置还包括高清图像摄像机16，高清图像摄像机16设置在镜臂2的上部。同时配备了电动物镜转换器5和高清图像摄像机16，基本上实现调焦、视野转换、放大倍数选择、数字图像的获取以及生成诊断报告的全自动化。

下面结合图1-4说明本实施方式，一种光学智能显微镜装置还包括照明光源7和聚光镜8，所述镜座1上设置有照明光源7，所述载物台6的下方设置有聚光镜8。照明光源7起到了照明的作用，聚光镜8使得光聚集在显微镜的观察物上，使得显微镜成像更加清晰。

下面结合图1-4说明本实施方式，所述载物台6上设置有多样本定位装置23，所述多样本定位装置23包括压片夹13、通光孔14和涂片定位槽15，所述多样本定位装置23，上设置有两个压片夹13和六个涂片定位槽15，每个涂片定位槽15中间均设置有通光孔14。通过压片夹13和涂片定位槽15可以将涂片样本固定在多样本定位装置23上，避免多样本定位装置23跟随载物台6进行平移运动时导致涂片样本的移动或脱落，通光孔14用来透光。

下面结合图1-4说明本实施方式，所述载物台6包括滑台i601、滑台ii602和滑台iii603，滑台i601在竖直z轴方向滑动连接在镜臂2上，滑台ii602在水平y轴方向滑动连接在滑台i601上，滑台iii603在水平x轴方向滑动连接在滑台ii602上，多样本定位装置23设置在滑台iii603上，竖直z轴电机12的输出轴上固定连接有丝杠i，水平y轴电机11的输出轴上固定连接有丝杠ii，水平x轴电机10的输出轴上固定连接有丝杠iii，丝杠i、丝杠ii、丝杠iii分别与滑台i601、滑台ii602、滑台iii603通过螺纹配合。竖直z轴电机12带动丝杠i转动，进而控制滑台i601在z轴移动；水平y轴电机11带动丝杠ii转动，进而控制滑台ii602在滑台i601上滑动；水平x轴电机10带动丝杠iii转动，进而控制滑台iii603在滑台ii602上滑动。

下面结合图1-4说明本实施方式，所述滑台iii603的x轴方向的极限位置设置有限位传感器；滑台ii602的y轴方向的极限位置设置有限位传感器；滑台i601的z轴方向的极限位置设置有限位传感器，限位传感器与运动控制器24连接。在x、y以及z轴方向的极限位置均设计了限位传感器用于解决载物台6回原点不稳定的问题，在到达限位之后控制电机进行稳定的低速运动，限位传感器检测的信号源如果发现信号消失，将立即控制电机停止运动，低速的运动解决了过冲的问题。

下面结合图1-4说明本实施方式，所述运动控制器24通过接口驱动电路与pc机25数据连接；所述高清图像摄像机通过接口驱动电路与pc机25数据连接。运动控制器24与pc端的通讯主要通过串口通信，其接口驱动电路使用的是ethernet接口，pc端从运动控制器24接收的数据主要是载物台的位置数据，运动控制器24获取的数据主要是pc端的检测指令。

本发明的工作原理：

通过该光学智能显微镜的机械设计和程序控制的相互配合，当成功对焦到图像中的目标时，程序将利用图像处理算法，即通过控制y轴方向电机，实现载物台在y轴方向的一定范围内根据特定的步长进行多次移动取图，找到画面对比度最大时的镜头位置，以捕捉到最为清晰的细胞图像。最后，将该清晰图像通过智能诊断算法进行处理，以检测粪便涂片为例，若检测的为寄生虫等形状较为特殊且种类较多的目标，则实用深度学习算法如fasterrcnn的目标检测算法进行处理，通过将图像输入到事先训练好的深度学习模型中，得到标记好寄生虫位置及类别的图片；若检测的是红白细胞等形状较为稳定且种类较少的目标，则实用机器学习算法如支持向量机(supportvectormachine，svm)方法，将图像输入到事先训练好的机器学习模型中，模型通过对图像中红白细胞的筛选、分类及标记之后，输出标记好细胞位置及类别的图像。最终再通过诊断报告生成程序，将模型输出图像中的信息整理到一个文档中，该文档包括患者的信息，原始检测图像及标记图像，以及检测结果如寄生虫个数、红白细胞个数等，同时程序还会根据相关判断标准，给予患者复诊建议。