一种料盘式病理切片扫描仪及切片扫描方法与流程

本发明涉及光学领域，尤其涉及一种料盘式病理切片扫描仪及切片扫描方法。

背景技术：

目前，临床医学病理科需经常使用到组织切片，传统的读片方式是病理医生或专家通过显微镜观察切片组织形态，为临床医学提供诊断依据。若是医生在显微镜下对病理切片逐张检测，既浪费人力，又效率低下，并且判定的结果一致性经常要跟随使用者经验丰富程度而定，对一些临界值的判定一致性较差。

因此，近年来新出现了数字化病理切片扫描技术，临床医学病理科可以将组织切片通过病理切片扫描仪转化成数字切片，再通过分析数字切片诊断病情。但是，现有的病理切片扫描仪在读取组织切片信息的过程中，存在扫描速度慢。效率不高的问题，导致医生无法及时获取病理切片的扫描结果

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种料盘式病理切片扫描仪及切片扫描方法，解决病理切片扫描效率低的问题。

为实现上述发明目的，本发明提供一种料盘式病理切片扫描仪，包括：第一检测单元，与所述第一检测单元并排设置的第二检测单元，用于输送切片的载物单元，与所述第一检测单元、所述第二检测单元和所述载物单元电连接的控制单元，用于支承所述第一检测单元、所述第二检测单元、所述载物单元和所述控制单元的支承单元；

所述第一检测单元包括：依次设置的第一相机、棱镜、物镜模块、集光镜和第一光源；

所述载物单元位于所述物镜模块与所述集光镜之间。

根据本发明的一个方面，所述第二检测单元对所述载物单元的切片整体扫描提取所述切片中的待扫描范围，所述第一检测单元根据所述待扫描范围进行线扫描或面扫描。

根据本发明的一个方面，所述物镜模块包括：第一支承，安装在所述第一支承上的第一z轴驱动，安装在所述第一z轴驱动上的连接件，安装在所述连接件上物镜；

所述第一z轴驱动驱动所述连接件和所述物镜共同沿竖直方向往复移动。

根据本发明的一个方面，所述物镜模块还包括：弹性支承组件，第一限位组件、限位块和位置标识组件；

所述弹性支承组件分别与所述第一支承和所述连接件相连接，并用于提供与重力方向相反的弹性力；

所述第一限位组件和所述限位块用于在z轴方向上限制所述连接件的位置；

所述位置标识组件用于在z轴方向上标识所述连接件相对所述第一支承的位置。

根据本发明的一个方面，所述弹性支承组件包括：与所述第一支承相连接的第一连接件，与所述连接件相连接的第二连接件和设置与所述第一连接件和所述第二连接件之间的弹性件；

所述位置标识组件包括：与所述第一支承相连接的读头和与所述连接件相连接的光栅。

根据本发明的一个方面，所述弹性支承组件的弹性力大于所述连接件的重力。

根据本发明的一个方面，所述第一检测单元还包括：位于所述第一相机和所述棱镜之间的变倍镜模块；

所述变倍镜模块包括：多个沿z轴方向并排设置的倍镜，用于沿z轴方向驱动所述倍镜线性移动的第二z轴驱动，以及用于对所述倍镜位置进行限制的第二限位组件。

根据本发明的一个方面，所述第一检测单元还包括：增距镜；

所述增距镜位于所述棱镜和物镜模块之间。

根据本发明的一个方面，所述棱镜的入射光路与出射光路相互垂直。

根据本发明的一个方面，所述第一相机为线扫描相机或面扫描相机；

所述第一光源为光纤光源。

根据本发明的一个方面，所述第二检测单元包括：依次设置的第二相机、同轴光源和面光源；

所述载物单元位于所述同轴光源与所述面光源之间。

根据本发明的一个方面，所述第二相机为全景相机。

根据本发明的一个方面，所述载物单元包括：xy轴驱动装置，安装在所述xy轴驱动装置上的扫描平台，与所述扫描平台可拆卸连接的料盘；

所述扫描平台设置有用于安装所述料盘的料盘凹槽；

沿y轴方向，所述料盘凹槽相对两侧的侧壁上设置有料盘导槽；

沿x轴方向，所述料盘凹槽的一端设置有料盘挡块；

沿y轴方向，在所述料盘凹槽设置所述料盘挡块的一端，设置有用于检测所述料盘是否到位的微动开关。

根据本发明的一个方面，在所述料盘挡块与所述料盘相邻的一侧设置有料盘卡槽；

沿x轴方向，所述料盘凹槽的另一端设置有料盘限位件，所述料盘限位件支承在所述料盘凹槽沿y轴方向的两个侧壁上，与所述料盘凹槽构成供所述料盘穿过的通道。

根据本发明的一个方面，沿y轴方向，在所述料盘凹槽的侧壁上设置有用于所述料盘定位的卡槽；

所述料盘的侧壁上设置有可与所述卡槽卡接的球头柱塞。

根据本发明的一个方面，所述料盘凹槽的底面和所述料盘的底面上分别设置有磁吸件。

根据本发明的一个方面，所述料盘上设置有用于安装切片的切片安装槽；

在所述切片安装槽的一端设置有用于夹紧切片的切片压紧块；

所述切片压紧块与所述料盘滑动连接，且所述切片压紧块与所述料盘弹性连接；

所述切片压紧块的一端可与所述切片的侧边相抵靠。

根据本发明的一个方面，所述切片压紧块与所述切片相抵靠的一端的端面与倾斜面。

为实现上述发明目的，本发明提供一种切片扫描方法，包括：

s1.将所述载物单元中的料盘取下并装入切片；

s2.将所述料盘重新装入所述载物单元中，并接通电源开机；

s3.所述载物单元驱动所述料盘移动至所述第二检测单元的位置，进行全景扫描，获取所述切片中的待扫描范围；

s4.所述载物单元驱动所述料盘移动至所述第一检测单元的位置，所述第一检测单元根据所述待扫描范围对所述切片进行扫描；

s5.获取所述第一检测单元的扫描结果，并拼接形成一完整的切片图像。

根据本发明的一种方案，通过采用第一检测单元和第二检测单元的先后检测，实现病理切片的自动化扫描，辅助使用者进行玻片检测，大幅提高工作效率，减轻劳动力。

根据本发明的一种方案，第二检测单元通过采用全景相机的预先选取扫描范围可大幅减少扫描时间，防止在空白区域扫描,可节省扫描时间。

根据本发明的一种方案，物料模块的设计可快速对焦，实现扫描，另外在意外断电等情况下，物镜会自动回弹，保护物镜装置和对应的切片，在重新上电后，会自动恢复回零重新扫描。

根据本发明的一种方案，本发明采用机器视觉的方式对切片进行定位和信息读取，并根据使用者需求对切片进行区域划分，预先提取扫描位置进行判定，在后续扫片中可有效去除空白区域的扫描时间，大幅提升病理玻片扫描效率。

根据本发明的一种方案，本发明的物镜模块可在z轴方向上往复移动调整位置，实现相位对焦方式，分层进行扫描，可得到更清晰的对焦光路图像，准确度一致性均较高。

根据本发明的一种方案，本发明对物镜模块的配重进行了合理的分配设计，可保证物镜的上浮力的稳定。

根据本发明的一种方案，本发明的物镜模块采取光栅运动，读头不动的方式，有效减少了线路的拉扯产生的动态误差的影响，保证物镜上下移动过程中速度运行的稳定、低波动。

根据本发明的一种方案，本发明扫描平台和料盘采用多种结构进行配合定位，使得每次料盘的上料位置相同，定位准确且稳定。

根据本发明的一种方案，本发明在扫描平台设置有微动开关，可以直接对料盘的到位与否进行直观监测。

根据本发明的一种方案，本发明的第一检测单元设置有变倍镜模块，且该模块采用自动倍镜切换的方式运行，可针对需求实现光路中不同倍率的调整，成本低，效率高。

根据本发明的一种方案，本发明第二检测单元的拍摄范围大，且可同时兼容两英寸玻片，可满足不同医护人员的使用需求，提高了本发明的适用范围。

根据本发明的一种方案，本发明的第一检测单元采用棱镜折弯的方式进行光路系统的90°折角，有效缩短了本发明的整体高度，节省了本发明的安装空间。

附图说明

图1示意性表示根据本发明的一种实施方式的料盘式病理切片扫描仪的主视图；

图2示意性表示根据本发明的一种实施方式的料盘式病理切片扫描仪的结构布置图；

图3示意性表示根据本发明的一种实施方式的第一检测单元的光路图；

图4示意性表示根据本发明的一种实施方式的物镜模块的结构图。

图5示意性表示根据本发明的一种实施方式的第二检测单元的结构图；

图6示意性表示根据本发明的一种实施方式的载物单元的结构图；

图7和图8示意性表示根据本发明的一种实施方式的载物台与料盘的结构图；

图9示意性表示根据本发明的一种实施方式的料盘的底部结构图；

图10示意性表示根据本发明的一种实施方式的料盘的截面图；

图11示意性表示根据本发明的一种实施方式的料盘式病理切片扫描仪的外壳图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

如图1所示，根据本发明的一种实施方式，本发明的一种料盘式病理切片扫描仪，包括：第一检测单元11，与第一检测单元11并排设置的第二检测单元12，用于输送切片的载物单元13，与第一检测单元11、第二检测单元12和载物单元13电连接的控制单元14，用于支承第一检测单元11、第二检测单元12、载物单元13和控制单元14的支承单元15。在本实施方式中，沿载物单元13的进料方向，第一检测单元11位于第二检测单元12之前。

根据本发明的一种实施方式，第二检测单元12对载物单元13的切片整体扫描提取切片中的待扫描范围，第一检测单元11根据待扫描范围进行线扫描或面扫描。在本实施方式中，第二检测单元12直接对载物单元13上的所有切片一次成像，进而采用采用机器视觉的方式对切片(或测试玻片)进行定位和信息读取，并根据使用者需求对切片(或测试玻片)进行区域划分，预先对需要扫描的范围进行判定，在后续第一检测单元11的扫片中可有效去除空白区域的扫描时间。

通过上述设置，采用双检测单元并列布置的方式，可以使得两个检测单元实现协同检测作用，极大的提高了病理切片的扫描速度。尤其是通过其中一个检测单元对切片进行扫描范围的提取定位，进而另一个检测单元可直接根据提取的扫描范围进行线扫描或面扫描，有效的消除了对其它非有效区域的扫描过程，极大的提高了本发明的扫描效率。此外，通过预先对扫描范围的定位，这样在后续扫描过程中不需要对无效区域进行扫描，进而可有效的减少扫描所得的数据量，进一步提高了扫描效率。

结合图1、图2和图3所示，根据本发明的一种实施方式，第一检测单元11包括：依次设置的第一相机111、棱镜112、物镜模块113、集光镜114和第一光源115。在本实施方式中，载物单元13位于物镜模块113与集光镜114之间。在本实施方式中，在第一检测单元11上还设置有保护罩11a。在本实施方式中，通过保护罩11a将第一相机111和棱镜112均包围在一空腔内，从而有效的避免了上方的灰尘等杂质飘落对光路的影响，保证了成像的清晰度，有效的提高了检测精度。此外，通过保护罩11a的作用还可阻挡外界光线的进入，进一步保证了第一检测单元11的成像效果，，有效提高了检测精度。

如图4所示，根据本发明的一种实施方式，物镜模块113包括：第一支承1131，安装在第一支承1131上的第一z轴驱动1132，安装在第一z轴驱动1132上的连接件1133，安装在连接件1133上物镜1134。在本实施方式中，第一z轴驱动1132驱动连接件1133和物镜1134共同沿竖直方向往复移动。在本实施方式中，连接件1133上可以设置过渡件1133a与物镜1134相连接，且过渡件1133a为l型结构，物镜1134安装在过渡件1133a上使得物镜可以直接正对载物单元13上的切片。

如图4所示，根据本发明的一种实施方式，物镜模块113还包括：弹性支承组件1135，第一限位组件1136、限位块1137和位置标识组件1138；在本实施方式中，弹性支承组件1135分别与第一支承1131和连接件1133相连接，并用于提供与重力方向相反的弹性力。在本实施方式中，第一限位组件1136分别与第一支承1131和连接件1133相连接，限位块1137与第一支承1131相连接，第一限位组件1136和限位块1137用于在z轴方向上限制连接件1133的位置。在本实施方式中，位置标识组件1138分别与第一支承1131和连接件1133相连接，用于在z轴方向上标识连接件1133相对第一支承1131的位置。

如图4所示，根据本发明的一种实施方式，弹性支承组件1135包括：与第一支承1131相连接的第一连接件1135a，与连接件1133相连接的第二连接件1135b和设置与第一连接件1135a和第二连接件1135b之间的弹性件1135c。在本实施方式中，第一连接件1135a和第二连接件1135b是滑动连接的，在其连接位置设置弹性件1135c。在本实施方式中，弹性支承组件1135的弹性力要大于连接件1133的重力，这样使得在第一z轴驱动1132出现故障失效时，及时的将物镜1134复位，防止物镜1134下坠与载物单元13碰撞，消除了第一z轴驱动1132时所产生的二次损坏，保证了本发明的使用安全性和寿命。

在本实施方式中，弹性支承组件1135的弹性力略大于连接件1133和连接件上所安装的各组件的总质量，这样可以使得第一z轴驱动1132失去作用时产生向上的回复力，使物镜1134复位。在本实施方式中，连接件1133上可设置用于安装配重块的安装位，当弹性支承组件1135的弹性力远大于连接件1133和连接件上所安装的各组件的总质量时，可在连接件上安装配重块调整弹性支承组件1135的弹性复位速度。

在本实施方式中，第一限位组件1136包括：与第一支承1131相连接的第一光电传感器1136a和与连接件1133相连接的挡片1136b。在本实施方式中，通过第一限位组件1136可以有效防止物镜1134由于下降高度过低与载物单元13相碰撞，保证了本发明的使用安全性。

在本实施方式中，限位块1137采用软质材料制成。在本实施方式中，限位块1137可采用聚氨酯材料。通过设置限位块1137可以有效防止物镜1134上升高度过高而与其它单元相碰撞，保证了本发明的使用安全性。

在本实施方式中，位置标识组件1138包括：与第一支承1131相连接的读头1138a和与连接件1133相连接的光栅1138b。

结合图2和图3所示，根据本发明的一种实施方式，第一检测单元11还包括：位于第一相机111和棱镜112之间的变倍镜模块116。在本实施方式中，变倍镜模块116包括：多个沿z轴方向并排设置的倍镜1161，用于沿z轴方向驱动倍镜1161线性移动的第二z轴驱动1162，以及用于对倍镜1161位置进行限制的第二限位组件。在本实施方式中，第二限位组件也采用光电传感器实现。

根据本发明的一种实施方式，第一相机111为线扫描相机或面扫描相机；第一光源115为光纤光源。

如图3所示，根据本发明的一种实施方式，棱镜112和物镜模块113之间还可选择性的设置增距镜117，用于减小第一相机111与集光镜114之间的总距离。

如图3所示，根据本发明的一种实施方式，棱镜112的入射光路与出射光路相互垂直。在本实施方式中，棱镜112的入射光路是指第一光源115至棱镜112之间光线由第一光源115传输至棱镜112的光路，棱镜112的出射光路是指棱镜112至第一相机111之间光线由棱镜112传输至第一相机111的光路。

如图5所示，根据本发明的一种实施方式，第二检测单元12包括：依次设置的第二相机121、同轴光源122和面光源123。在本实施方式中，载物单元13位于同轴光源122与面光源123之间。在本实施方式中，第二相机121为全景相机。

结合图6、图7、图8所示，根据本发明的一种实施方式，载物单元13包括：xy轴驱动装置131，安装在xy轴驱动装置131上的扫描平台132，与扫描平台132可拆卸连接的料盘133。在本实施方式中，扫描平台132设置有用于安装料盘133的料盘凹槽1321。沿y轴方向，料盘凹槽1321相对两侧的侧壁上设置有料盘导槽1321a。在本实施方式中，料盘导槽1321a可以是直接在料盘凹槽1321的侧壁上直接加工而成，也可以是在料盘凹槽1321的侧壁上安装一长条状的板状体，使得该板状体与料盘凹槽1321的侧壁之间构成该料盘导槽1321a。在本实施方式中，沿x轴方向，料盘凹槽1321的一端设置有料盘挡块1321b；沿y轴方向，在料盘凹槽1321设置料盘挡块1321b的一端，设置有用于检测料盘133是否到位的微动开关1321c。

根据本发明，通过在料盘凹槽1321相对两侧的侧壁上设置料盘导槽1321a，可以实现安装料盘133的导向，同时还可对安装好的料盘133实现定位，使得料盘133安装平整，避免了检测过程中料盘133的翘起，保证了检测精度。此外，通过设置料盘挡块1321b实现料盘133的装入位置的准确定位，保证料盘133上的切片被准确检测。与料盘挡块1321b并列设置微动开关1321c，这样在料盘133与料盘挡块1321b相抵靠限位的同时，微动开关1321c被触发，进而实现了安装到位的信号输出，保证了本发明的扫描仪能够自动进行后续检测过程。

结合图7和图8所示，根据本发明的一种实施方式，在料盘挡块1321b与料盘133相邻的一侧设置有料盘卡槽(图中未示出)。在本实施方式中，料盘卡槽可以直接在料盘挡块1321b上直接加工而成，也可以通过安装长条状板状体，使得该板状体与料盘挡块1321b的侧壁之间构成该料盘卡槽。在本实施方式中，沿x轴方向，料盘凹槽1321的另一端设置有料盘限位件1321e，料盘限位件1321e支承在料盘凹槽1321沿y轴方向的两个侧壁上，与料盘凹槽1321构成供料盘133穿过的通道。

根据本发明，通过进一步设置料盘卡槽和料盘限位件1321e，这样结合料盘导槽1321a可以实现对料盘133四周实现限位，对进一步保证料盘的安装平整度有利，进而提高了本发明的检测精度。

如图7所示，根据本发明的一种实施方式，沿y轴方向，在料盘凹槽1321的侧壁上设置有用于料盘133定位的卡槽1321f。在本实施方式中，沿着料盘凹槽1321的侧壁可以并列设置有多个卡槽1321f。在本实施方式中，料盘133的侧壁上设置有可与卡槽1321f卡接的球头柱塞。

根据本发明，通过在料盘凹槽1321的侧壁上设置卡槽1321f，以及相对应的在料盘133的侧壁上设置球头柱塞，这样在料盘133与料盘挡块1321b相抵靠后，球头柱塞可与卡槽1321f相互卡接，这样进一步实现对料盘133的定位，防止了料盘133在料盘凹槽1321中的滑动，进而能够有效保证在输送料盘133的过程中料盘133的位置固定，进而对保证本发明的检测精度有利。

根据本发明的一种实施方式，料盘凹槽1321的底面和料盘133的底面上分别设置有磁吸件。

通过上述设置，在料盘凹槽1321的底面和料盘133的底面分别设置磁吸件，实现了料盘133与料盘凹槽1321的相互吸引固定，这样对进一步保证料盘133的平整度有利，同时，也能够起到限制料盘133相对料盘凹槽1321晃动或滑动的作用，进一步保证了本发明的检测精度。

结合图7、图8、图9和图10所示，根据本发明的一种实施方式，料盘133上设置有用于安装切片的切片安装槽1331。在本实施方式中，在切片安装槽1331的一端设置有用于夹紧切片的切片压紧块1331a。在本实施方式中，切片压紧块1331a与料盘133上的安装位滑动连接，并且在沿切片压紧块1331a的滑动方向上，在切片压紧块1331a和料盘133之间设置弹性复位件1331c，在弹性复位件1331c的作用下，切片压紧块1331a的端部与切片的侧边相抵靠。在本实施方式中，切片压紧块1331a与切片相抵靠的一端的端面与倾斜面。

在本实施方式中，为便于拆装料盘133，可在料盘133的一端设置料盘把手。

如图2所示，根据本发明的一种实施方式，支承单元15包括：第一支承板151，第二支承板152，第三支承板153，第一立板154和第二立板155。在本实施方式中，沿z轴方向，第一支承板151，第二支承板152和第三支承板153相互间隔的平行设置，第一立板154分别与第一支承板151，第二支承板152相互固定连接，第二立板155分别与第二支承板152和第三支承板153相互固定连接。在本实施方式中，载物单元13固定支承在第二支承板152上，第一检测单元11中的第一相机111、棱镜112、物镜模块113、变倍镜模块116固定支承在第三支承板153上，第二检测单元12中的第二相机121和同轴光源122固定支承在第三支承板153上。

根据本发明，本发明的支承单元15的结构简单且连接牢固，保证了整个装置的检测稳定性和检测精度。

如图11所示，根据本发明的一种实施方式，本发明的料盘式病理切片扫描仪还包括外壳16。在本实施方式中，外壳采用可手动拆卸(类似卡扣机构)方式设计，方便设备的整体安装与维护。通过设置外壳16使得本发明的扫描仪被包围在一个空腔内，保证了整个运行过程的安全性。采用橡胶软脚垫，脚垫底部采用硬质材料胶合，大大提升了设备的抗震动能力，又不会因为软脚垫使得设备脚垫接触面吸合，方便搬运。

根据本发明的一种实施方式，本发明的一种切片扫描方法，包括：

s1.将载物单元13中的料盘133取下并装入切片；

s2.将料盘133重新装入载物单元13中，并接通电源开机；

s3.载物单元13驱动料盘133移动至第二检测单元12的位置，进行全景扫描，获取切片中的待扫描范围；

s4.载物单元13驱动料盘133移动至第一检测单元11的位置，第一检测单元11根据所述待扫描范围对切片进行扫描；

s5.获取第一检测单元11的扫描结果，并拼接形成一完整的切片图像。

上述内容仅为本发明的具体方案的例子，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。

以上所述仅为本发明的一个方案而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。