專利名稱：多模態(tài)生物顯微分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種顯微分析儀，具體涉及ー種多模態(tài)生物顯微分析儀。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)研究、醫(yī)療、生產(chǎn)對(duì)技術(shù)要求的提升，顯微成像和分析在疾病診斷和組織病理分析、新藥研發(fā)和藥理分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)等領(lǐng)域都有強(qiáng)烈的應(yīng)用需求。以傳統(tǒng)顯微鏡為主體和以人工觀察為主要工作方式的生物組織研究，分析手段単一，工作效率低下，已不能滿足高水平科學(xué)研究的需求。目前，市場(chǎng)上的顯微影像包括普通光學(xué)圖像顯微系統(tǒng)、熒光顯微成像系統(tǒng)和高光譜顯微成像系統(tǒng)，傳統(tǒng)光學(xué)照明的普通光學(xué)圖像應(yīng)用最為廣泛，價(jià)格也最為低廉，但是其表征信息量也最少，只有形態(tài)學(xué)特征信息；熒光顯微成像的具有定向表征，動(dòng)態(tài)表征的能力；·高光譜顯微技術(shù)能夠測(cè)試出樣本對(duì)不同波長(zhǎng)光線的透射能力，從光源光譜維度上表征組織病理顯微特性；對(duì)接收光線進(jìn)行不同譜段的響應(yīng)分析，能夠更細(xì)致的從成像光譜上觀測(cè)其光譜特性，但是價(jià)格昂貴，限制了其發(fā)展。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在高光譜光源投射/反射照明以及熒光成像的光譜高光譜分析方面做了大量的研究。但是，集成了高光譜光源和熒光光譜分析的顯微系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外尚未出現(xiàn)。本發(fā)明采用高光譜可控光源實(shí)現(xiàn)光譜顯微成像分析并作為熒光光源實(shí)現(xiàn)熒光表征，并通過可切換的突光濾光片實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)光學(xué)和突光顯微模式間的切換；通過可切換的光譜分光棱鏡配合線陣高感光冷CCD及其CCD線性掃描驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)樣本顯微成像的光譜分析和形態(tài)分析模式之間的切換。將高光譜成像技術(shù)，熒光成像技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)顯微鏡緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)形態(tài)學(xué)與對(duì)不同波段光譜響應(yīng)結(jié)果的定性、定量研究的有機(jī)組合，為科研人員從生物組織和細(xì)胞切片層面來(lái)實(shí)現(xiàn)高分辨率、多維信息采集、處理與重建研究提供了新的輔助手段。

發(fā)明內(nèi)容
—種多模態(tài)生物顯微分析儀，包括多模式顯微成像、高光譜突光光源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，多模式顯微成像系統(tǒng)用以自動(dòng)進(jìn)行圖像采集，并將采集到的圖像發(fā)送至控制系統(tǒng)；高光譜光源系統(tǒng)用以提供多模式顯微成像的寬光譜連續(xù)可調(diào)的光線條件；控制系統(tǒng)分別與多模式顯微成像連接，用以控制多模式顯微成像系統(tǒng)和高光譜光源系統(tǒng)的動(dòng)作，并對(duì)多模式顯微成像系統(tǒng)采集到的圖像進(jìn)行分析識(shí)別，以及，對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)；多模式顯微成像系統(tǒng)進(jìn)ー步包括切片連續(xù)裝載模塊用以對(duì)多切片進(jìn)行自動(dòng)切換、裝載、掃描，并進(jìn)行編號(hào)和存儲(chǔ)；納米級(jí)多自由度載物臺(tái)模塊應(yīng)以將切片通過高精密電機(jī)控制調(diào)節(jié)到合適的成像距離，控制成像像面基本保持在ー個(gè)水平基線上；線陣CCD掃描成像模塊用以控制CCD的積分時(shí)間和采集幀率等相關(guān)控制信號(hào)，控制CCD芯片采集合成相關(guān)光學(xué)圖像；顯微透鏡組用以實(shí)現(xiàn)切片在載物臺(tái)上的顯微成像；可切換吸收熒光濾光模塊用以切換調(diào)整光源輸出為高光譜，熒光光譜以及常規(guī)光譜輸出；光譜分光/聚焦模塊用以控制輸出的光譜動(dòng)態(tài)范圍，實(shí)現(xiàn)多光譜的分光輸出；CCD線性掃描驅(qū)動(dòng)模塊用以控制CCD的曝光時(shí)間、光學(xué)増益以及掃描間隔，與上位機(jī)通信，合理控制CXD成像條件；切片連續(xù)裝置裝載切片給載物臺(tái)，通過顯微透鏡組實(shí)現(xiàn)光路轉(zhuǎn)換，切換吸收熒光濾光模塊對(duì)進(jìn)來(lái)的光線進(jìn)行三種模式的切換，后端的光譜分光聚焦模塊實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的分離，利用CCD線性掃描驅(qū)動(dòng)和成像模塊，實(shí)現(xiàn)光線在CCD像元上的延時(shí)積分，輸出相關(guān)的采樣電信號(hào)合成相關(guān)圖像?！ひ勒毡景l(fā)明較佳實(shí)施例所述的多模態(tài)生物顯微分析儀，該高光譜熒光光源系統(tǒng)包括高強(qiáng)度LED模塊、可切換熒光濾光模塊和光源模式切換控制模塊，其中，高強(qiáng)度LED模塊用以根據(jù)實(shí)驗(yàn)環(huán)境調(diào)節(jié)LED強(qiáng)度來(lái)獲取合理的照度，實(shí)現(xiàn)整套光路系統(tǒng)的基礎(chǔ)照明?？汕袚Q熒光濾光模塊用以控制是否采取激發(fā)態(tài)光源，輸出熒光光源。光源模式切換控制模塊用以控制輸入光源為常規(guī)光源、突光光源和高光譜光源。其中，高強(qiáng)度LED模塊為主光源，為基礎(chǔ)的照明光源，光源模式切換控制模塊選擇合適的光源輸入，可切換突光濾光模塊控制突光光源的形成。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的多模態(tài)生物顯微分析儀，該控制系統(tǒng)包括智能控制子系統(tǒng)，智能控制子系統(tǒng)進(jìn)一歩包括自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)連續(xù)對(duì)焦模塊用以通過電機(jī)控制自動(dòng)載物臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)現(xiàn)載物臺(tái)的連續(xù)對(duì)焦，且運(yùn)動(dòng)軌跡為四自由度；切片運(yùn)動(dòng)同步控制模塊用以通過電機(jī)控制切片連續(xù)裝載模塊自動(dòng)切換、裝載、掃描切片，實(shí)現(xiàn)切片的自動(dòng)流水操作；TDI線陣掃描控制模塊用以控制CXD像元的延時(shí)積分時(shí)間，把電信號(hào)通過AD采
樣轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；光譜掃描控制模塊用以通過電機(jī)控制光源模式切換控制模塊、可切換突光濾光模塊、可切換吸收熒光濾光模塊、光譜分光/聚焦模塊轉(zhuǎn)換到合適的拍照模態(tài)。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的多模態(tài)生物顯微分析儀，該控制系統(tǒng)還包括信息處理子系統(tǒng)，信息處理子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)用以存儲(chǔ)分析得到的識(shí)別結(jié)果，識(shí)別結(jié)果具體包括組織特征和病理特征；多維信息分析與挖掘模塊用以對(duì)生物樣本切片和圖片圖像進(jìn)行自適應(yīng)快速算法分析識(shí)別樣本類型，選擇合適的通道處理相關(guān)樣本圖像，并將識(shí)別結(jié)果發(fā)送至數(shù)據(jù)庫(kù)；其進(jìn)ー步包括快速識(shí)別單元用以對(duì)生物樣本切片和涂片圖像進(jìn)行自適應(yīng)快速算法分析識(shí)別樣本類型，確定樣本為生物組織涂片或生物病例切片，井根據(jù)識(shí)別結(jié)果將樣本圖像信息發(fā)送至生物組織涂片處理単元或生物病例切片處理單元；
生物組織涂片處理単元用以接收生物組織涂片樣本圖像信息，并對(duì)圖像進(jìn)行處理后將識(shí)別結(jié)果發(fā)送至數(shù)據(jù)庫(kù)；生物病例切片處理單元用以接收生物病例切片樣本圖像信息，并對(duì)圖像進(jìn)行處理后將識(shí)別結(jié)果發(fā)送至數(shù)據(jù)庫(kù)；組織切片遠(yuǎn)程會(huì)診平臺(tái)模塊與數(shù)據(jù)庫(kù)連接，用以根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中相關(guān)組織特征和病理特征，利用遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)，構(gòu)建遠(yuǎn)程會(huì)診平臺(tái)；系統(tǒng)安全模塊用以提供不同的注冊(cè)機(jī)制，提供管理員賬戶和普通操作員賬戶，給不同人員提供不同的操作權(quán)限；系統(tǒng)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展模塊用以提供可擴(kuò)展的軟件和硬件接ロ，提供新功能模塊的接入機(jī)制。本發(fā)明將高光譜成像技木，熒光成像技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)顯微鏡緊密結(jié)合，即能夠在 形態(tài)層次上觀察生物組織的結(jié)構(gòu)，還能夠在光譜學(xué)層次上觀察生物組織細(xì)微組分的投射或投射影像，實(shí)現(xiàn)形態(tài)學(xué)與對(duì)不同波段光譜響應(yīng)結(jié)果的定性、定量研究的有機(jī)組合。因此，利用該裝置對(duì)生物組織切片進(jìn)行高分辨率、多維成像，能夠同時(shí)獲取觀測(cè)對(duì)象的圖像信息和光譜響應(yīng)信息，能夠獲得比傳統(tǒng)的顯微成像方式更豐富的光學(xué)信息，這為科研人員從生物組織和細(xì)胞切片層面來(lái)實(shí)現(xiàn)高分辨率、多維信息采集、處理與重建研究提供了新的輔助手段。并且，単一設(shè)備集成多功能，無(wú)需使用多太設(shè)備，大大節(jié)約了成本。同時(shí)，本發(fā)明設(shè)計(jì)切片自動(dòng)進(jìn)給裝置，簡(jiǎn)化了人工頻繁上片、取片的操作，從而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)流程的自動(dòng)化操作，滿足數(shù)字切片掃描儀無(wú)人值守工作的要求。另外，本系統(tǒng)采用先進(jìn)的自適應(yīng)判斷機(jī)制，先對(duì)識(shí)別的樣本圖像預(yù)處理，分析出識(shí)別的類型，進(jìn)行選擇合適的通道來(lái)處理相關(guān)的樣本圖像，并且可以處理多種不同形狀、尺寸的生物組織切片，識(shí)別的顆粒尺寸區(qū)間較大，可以識(shí)別從riOOOum的樣本圖像，高精度的光學(xué)系數(shù)換算機(jī)制可以直接從圖像像素?cái)?shù)換算為顆粒的實(shí)際尺寸。對(duì)于生物病例切片，本發(fā)明可統(tǒng)計(jì)肝臟纖維化所占的準(zhǔn)確的面積因子，還可以計(jì)算出脂肪泡的面積因子，利用這兩項(xiàng)最直接的指標(biāo)提出纖維化判別準(zhǔn)則，該準(zhǔn)則通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試和人工觀測(cè)的結(jié)果基本一致，并且該系統(tǒng)還可以處理肺癌切片等一系列的病例切片，識(shí)別的范圍較大。通過實(shí)驗(yàn)得到本發(fā)明多模態(tài)生物顯微分析儀每百次生物組織顯微分析結(jié)果為其生物組織細(xì)胞計(jì)數(shù)偏差低于0. 75%，細(xì)胞活率偏差低于0. 9%，細(xì)胞壁厚分析偏差低于I. 25%，細(xì)胞形態(tài)圓率偏差低于I. 25%，識(shí)別速度快，識(shí)別精度高。綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將高光譜成像技術(shù)，熒光成像技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)顯微鏡緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高分辨率、多維信息采集，提供高質(zhì)量樣本圖像，進(jìn)而提高識(shí)別質(zhì)量。并且采用自適應(yīng)快速算法對(duì)樣本進(jìn)行識(shí)別處理，進(jìn)ー步保證了識(shí)別精度。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有識(shí)別精度高、識(shí)別速度快、操作簡(jiǎn)單、降低勞動(dòng)強(qiáng)度且節(jié)約成本的優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明多模態(tài)生物顯微分析儀的系統(tǒng)原理圖；圖2為本發(fā)明高光譜熒光光源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，具體說明本發(fā)明。
請(qǐng)參閱圖I至圖2，ー種多模態(tài)生物顯微分析儀，包括多模式顯微成像、高光譜熒光光源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，多模式顯微成像系統(tǒng)用以自動(dòng)進(jìn)行圖像采集，并將采集到的圖像發(fā)送至控制系統(tǒng)；高光譜光源系統(tǒng)用以提供多模式顯微成像的寬光譜連續(xù)可調(diào)的光線條件；控制系統(tǒng)分別與多模式顯微成像連接，用以控制多模式顯微成像系統(tǒng)和高光譜光源系統(tǒng)的動(dòng)作，并對(duì)多模式顯微成像系統(tǒng)采集到的圖像進(jìn)行分析識(shí)別，以及，對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)；多模式顯微成像系統(tǒng)進(jìn)一歩包括線陣CXD掃描成像模塊I :用以控制CXD的積分時(shí)間和采集幀率等相關(guān)控制信號(hào)，控制CXD芯片采集合成相關(guān)光學(xué)圖像。通過FPGA輸出相關(guān)時(shí)序，控制CCD的積分時(shí)間和采集幀率等相關(guān)控制信號(hào)，控制CXD芯片采集合成相關(guān)光學(xué)圖像。C⑶線性掃描驅(qū)動(dòng)模塊2 :用以控制CXD的曝光時(shí)間、光學(xué)増益以及掃描間隔，與上位機(jī)通信，合理控制CXD成像條件；
·
控制CXD的曝光時(shí)間、光學(xué)増益以及掃描間隔，跟上位機(jī)接ロ，合理控制CXD成像條件。光譜分光/聚焦模塊3 :用以控制輸出的光譜動(dòng)態(tài)范圍，實(shí)現(xiàn)多光譜的分光輸出；通過分光棱鏡，控制輸出的光譜動(dòng)態(tài)范圍，實(shí)現(xiàn)多光譜的分光輸出。切片連續(xù)裝載模塊4:用以對(duì)多切片進(jìn)行自動(dòng)切換、裝載、掃描，并進(jìn)行編號(hào)和存儲(chǔ) 采用自動(dòng)流水線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字切片無(wú)人值守自動(dòng)掃描、編號(hào)和存儲(chǔ)。采用切片的自動(dòng)裝載技術(shù)，完成多切片的自動(dòng)切換、裝載、掃描，既提高切片掃描速度，又能避免人工裝載對(duì)切片造成的損傷?？汕袚Q吸收熒光濾光模塊5 :用以切換調(diào)整光源輸出為高光譜，熒光光譜以及常規(guī)光譜輸出；通過切換調(diào)整光源輸出為高光譜，熒光光譜以及常規(guī)光譜輸出。納米級(jí)多自由度載物臺(tái)模塊6 :應(yīng)以將切片通過高精密電機(jī)控制調(diào)節(jié)到合適的成像距離，控制成像像面基本保持在ー個(gè)水平基線上；可精確控制行程的四自由度自動(dòng)載物裝置，把切片通過高精密電機(jī)控制調(diào)節(jié)到合適的成像距離，可以控制成像像面基本保持在ー個(gè)水平基線上。顯微透鏡組7 :用以實(shí)現(xiàn)切片在載物臺(tái)上的顯微成像。具體包含物鏡，目鏡，管鏡，準(zhǔn)直鏡，實(shí)現(xiàn)切片在載物臺(tái)上的顯微成像。切片連續(xù)裝置裝載切片給載物臺(tái)，通過顯微透鏡組實(shí)現(xiàn)光路轉(zhuǎn)換，切換吸收熒光濾光模塊對(duì)進(jìn)來(lái)的光線進(jìn)行三種模式的切換，后端的光譜分光聚焦模塊實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的分離，利用CCD線性掃描驅(qū)動(dòng)和成像模塊，實(shí)現(xiàn)光線在CCD像元上的延時(shí)積分，輸出相關(guān)的采樣電信號(hào)合成相關(guān)圖像。本發(fā)明采用高光譜可控光源實(shí)現(xiàn)光光譜顯微成像分析并作為熒光光源實(shí)現(xiàn)熒光表征，并通過可切換的熒光濾光片實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)光學(xué)和熒光顯微模式間的切換；通過可切換的光譜分光棱鏡配合線陣高感光冷CCD及其CCD線性掃描驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)樣本顯微成像的光譜分析和形態(tài)分析模式之間的切換。高光譜熒光光源系統(tǒng)包括高強(qiáng)度LED模塊、可切換熒光濾光模塊和光源模式切換控制模塊，其中，高強(qiáng)度LED模塊用以根據(jù)實(shí)驗(yàn)環(huán)境調(diào)節(jié)LED強(qiáng)度來(lái)獲取合理的照度，實(shí)現(xiàn)整套光路系統(tǒng)的基礎(chǔ)照明?？汕袚Q熒光濾光模塊用以控制是否采取激發(fā)態(tài)光源，輸出熒光光源。光源模式切換控制模塊用以控制輸入光源為常規(guī)光源、突光光源和高光譜光源。其中，高強(qiáng)度LED模塊為主光源，為基礎(chǔ)的照明光源，光源模式切換控制模塊選擇合適的光源輸入，可切換突光濾光模塊控制突光光源的形成。控制系統(tǒng)包括智能控制子系統(tǒng)和信息處理子系統(tǒng)，智能控制子系統(tǒng)進(jìn)一歩包括自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)連續(xù)對(duì)焦模塊用以通過電機(jī)控制自動(dòng)載物臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡,實(shí)現(xiàn)載物·臺(tái)的連續(xù)對(duì)焦，且運(yùn)動(dòng)軌跡為四自由度；切片運(yùn)動(dòng)同步控制模塊用以通過電機(jī)控制切片連續(xù)裝載模塊自動(dòng)切換、裝載、掃描切片，實(shí)現(xiàn)切片的自動(dòng)流水操作；TDI線陣掃描控制模塊用以控制CXD像元的延時(shí)積分時(shí)間，把電信號(hào)通過AD采
樣轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；光譜掃描控制模塊用以通過電機(jī)控制光源模式切換控制模塊、可切換突光濾光模塊、可切換吸收熒光濾光模塊、光譜分光/聚焦模塊轉(zhuǎn)換到合適的拍照模態(tài)。信息處理子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)用以存儲(chǔ)分析得到的識(shí)別結(jié)果，識(shí)別結(jié)果具體包括組織特征和病理特征；多維信息分析與挖掘模塊用以對(duì)生物樣本切片和圖片圖像進(jìn)行自適應(yīng)快速算法分析識(shí)別樣本類型，選擇合適的通道處理相關(guān)樣本圖像，并將識(shí)別結(jié)果發(fā)送至數(shù)據(jù)庫(kù)；其進(jìn)ー步包括快速識(shí)別單元用以對(duì)生物樣本切片和涂片圖像進(jìn)行自適應(yīng)快速算法分析識(shí)別樣本類型，確定樣本為生物組織涂片或生物病例切片，井根據(jù)識(shí)別結(jié)果將樣本圖像信息發(fā)送至生物組織涂片處理単元或生物病例切片處理單元。生物組織涂片處理単元用以接收生物組織涂片樣本圖像信息，并對(duì)圖像進(jìn)行處理后將識(shí)別結(jié)果發(fā)送至數(shù)據(jù)庫(kù)。生物病例切片處理單元用以接收生物病例切片樣本圖像信息,并對(duì)圖像進(jìn)行處理后將識(shí)別結(jié)果發(fā)送至數(shù)據(jù)庫(kù)。組織切片遠(yuǎn)程會(huì)診平臺(tái)模塊與數(shù)據(jù)庫(kù)連接，用以根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中相關(guān)組織特征和病理特征，利用遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)，構(gòu)建遠(yuǎn)程會(huì)診平臺(tái)。系統(tǒng)安全模塊用以提供不同的注冊(cè)機(jī)制，提供管理員賬戶和普通操作員賬戶，給不同人員提供不同的操作權(quán)限。系統(tǒng)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展模塊用以提供可擴(kuò)展的軟件和硬件接ロ，提供新功能模塊的接入機(jī)制。具體地，本發(fā)明通過智能圖像分割，自動(dòng)識(shí)別有特定意義的圖像成分，解剖結(jié)構(gòu)和其他感興趣的域。同時(shí)，生物組織多維信息圖像，如熒光圖像、和多光譜分析圖像，本發(fā)明將相對(duì)應(yīng)的組織結(jié)構(gòu)融合在一起，往往能夠獲得更加豐富和有意義的信息。并且，本發(fā)明還采用AMIRA軟件和3DSMAX，分別對(duì)初始醫(yī)學(xué)圖像三維模型進(jìn)行網(wǎng)格重建和網(wǎng)格平滑處理，從而提高生物組織細(xì)胞三維模型的清晰程度。 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施實(shí)例而已，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，任何未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施實(shí)例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍?！?br> 權(quán)利要求
1.一種多模態(tài)生物顯微分析儀,其特征在于,包括多模式顯微成像、高光譜突光光源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述多模式顯微成像系統(tǒng)用以自動(dòng)進(jìn)行圖像采集，并將采集到的圖像發(fā)送至所述控制系統(tǒng)；所述高光譜光源系統(tǒng)用以提供多模式顯微成像的寬光譜連續(xù)可調(diào)的光線條件；所述控制系統(tǒng)分別與所述多模式顯微成像連接，用以控制所述多模式顯微成像系統(tǒng)和高光譜光源系統(tǒng)的動(dòng)作，并對(duì)所述所述多模式顯微成像系統(tǒng)采集到的圖像進(jìn)行分析識(shí)另IJ，以及，對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)；所述多模式顯微成像系統(tǒng)進(jìn)一步包括 切片連續(xù)裝載模塊用以對(duì)多切片進(jìn)行自動(dòng)切換、裝載、掃描，并進(jìn)行編號(hào)和存儲(chǔ)； 納米級(jí)多自由度載物臺(tái)模塊應(yīng)以將切片通過高精密電機(jī)控制調(diào)節(jié)到合適的成像距離，控制成像像面基本保持在一個(gè)水平基線上； 線陣CCD掃描成像模塊用以控制CCD的積分時(shí)間和采集幀率等相關(guān)控制信號(hào)，控制CCD芯片采集合成相關(guān)光學(xué)圖像； 顯微透鏡組用以實(shí)現(xiàn)切片在載物臺(tái)上的顯微成像； 可切換吸收熒光濾光模塊用以切換調(diào)整光源輸出為高光譜，熒光光譜以及常規(guī)光譜輸出； 光譜分光/聚焦模塊用以控制輸出的光譜動(dòng)態(tài)范圍，實(shí)現(xiàn)多光譜的分光輸出； CCD線性掃描驅(qū)動(dòng)模塊用以控制CCD的曝光時(shí)間、光學(xué)增益以及掃描間隔，與上位機(jī)通信，合理控制CXD成像條件； 所述切片連續(xù)裝置裝載切片給載物臺(tái)，通過顯微透鏡組實(shí)現(xiàn)光路轉(zhuǎn)換，切換吸收熒光濾光模塊對(duì)進(jìn)來(lái)的光線進(jìn)行三種模式的切換，后端的光譜分光聚焦模塊實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的分離，利用CCD線性掃描驅(qū)動(dòng)和成像模塊，實(shí)現(xiàn)光線在CCD像元上的延時(shí)積分，輸出相關(guān)的采樣電信號(hào)合成相關(guān)圖像。
2.如權(quán)利要求I所述的多模態(tài)生物顯微分析儀，其特征在于，所述高光譜熒光光源系統(tǒng)包括高強(qiáng)度LED模塊、可切換熒光濾光模塊和光源模式切換控制模塊，其中， 所述高強(qiáng)度LED模塊用以根據(jù)實(shí)驗(yàn)環(huán)境調(diào)節(jié)LED強(qiáng)度來(lái)獲取合理的照度，實(shí)現(xiàn)整套光路系統(tǒng)的基礎(chǔ)照明。
可切換熒光濾光模塊用以控制是否采取激發(fā)態(tài)光源，輸出熒光光源。
光源模式切換控制模塊用以控制輸入光源為常規(guī)光源、熒光光源和高光譜光源。其中，高強(qiáng)度LED模塊為主光源，為基礎(chǔ)的照明光源，光源模式切換控制模塊選擇合適的光源輸入，可切換突光濾光模塊控制突光光源的形成。
3.如權(quán)利要求I所述的多模態(tài)生物顯微分析儀，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括智能控制子系統(tǒng)，所述智能控制子系統(tǒng)進(jìn)一步包括 自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)連續(xù)對(duì)焦模塊用以通過電機(jī)控制自動(dòng)載物臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)現(xiàn)載物臺(tái)的連續(xù)對(duì)焦，且運(yùn)動(dòng)軌跡為四自由度； 切片運(yùn)動(dòng)同步控制模塊用以通過電機(jī)控制切片連續(xù)裝載模塊自動(dòng)切換、裝載、掃描切片，實(shí)現(xiàn)切片的自動(dòng)流水操作； TDI線陣掃描控制模塊用以控制CXD像元的延時(shí)積分時(shí)間，把電信號(hào)通過AD采樣轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)； 光譜掃描控制模塊用以通過電機(jī)控制光源模式切換控制模塊、可切換熒光濾光模塊、可切換吸收熒光濾光模塊、光譜分光/聚焦模塊轉(zhuǎn)換到合適的拍照模態(tài)。
4.如權(quán)利要求I所述的多模態(tài)生物顯微分析儀，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括信息處理子系統(tǒng)，所述信息處理子系統(tǒng)包括 數(shù)據(jù)庫(kù)用以存儲(chǔ)分析得到的識(shí)別結(jié)果，所述識(shí)別結(jié)果具體包括組織特征和病理特征； 多維信息分析與挖掘模塊用以對(duì)生物樣本切片和圖片圖像進(jìn)行自適應(yīng)快速算法分析識(shí)別樣本類型，選擇合適的通道處理相關(guān)樣本圖像，并將識(shí)別結(jié)果發(fā)送至所述數(shù)據(jù)庫(kù)；其進(jìn)一步包括 快速識(shí)別單元用以對(duì)生物樣本切片和涂片圖像進(jìn)行自適應(yīng)快速算法分析識(shí)別樣本類型，確定樣本為生物組織涂片或生物病例切片，并根據(jù)識(shí)別結(jié)果將樣本圖像信息發(fā)送至所述生物組織涂片處理單元或生物病例切片處理單元； 生物組織涂片處理單元用以接收生物組織涂片樣本圖像信息，并對(duì)圖像進(jìn)行處理后將識(shí)別結(jié)果發(fā)送至所述數(shù)據(jù)庫(kù)； 生物病例切片處理單元用以接收生物病例切片樣本圖像信息，并對(duì)圖像進(jìn)行處理后將識(shí)別結(jié)果發(fā)送至所述數(shù)據(jù)庫(kù)； 組織切片遠(yuǎn)程會(huì)診平臺(tái)模塊與所述數(shù)據(jù)庫(kù)連接，用以根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中相關(guān)組織特征和病理特征，利用遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)，構(gòu)建遠(yuǎn)程會(huì)診平臺(tái)； 系統(tǒng)安全模塊用以提供不同的注冊(cè)機(jī)制，提供管理員賬戶和普通操作員賬戶，給不同人員提供不同的操作權(quán)限； 系統(tǒng)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展模塊用以提供可擴(kuò)展的軟件和硬件接口，提供新功能模塊的接入機(jī)制。
全文摘要
一種多模態(tài)生物顯微分析儀，包括多模式顯微成像、高光譜熒光光源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，多模式顯微成像系統(tǒng)用以自動(dòng)進(jìn)行圖像采集，并將采集到的圖像發(fā)送至控制系統(tǒng)；高光譜光源系統(tǒng)用以提供多模式顯微成像的寬光譜連續(xù)可調(diào)的光線條件；控制系統(tǒng)分別與多模式顯微成像連接，用以控制多模式顯微成像系統(tǒng)和高光譜光源系統(tǒng)的動(dòng)作，并對(duì)多模式顯微成像系統(tǒng)采集到的圖像進(jìn)行分析識(shí)別。本發(fā)明具有識(shí)別精度高、識(shí)別速度快操作簡(jiǎn)單、降低勞動(dòng)強(qiáng)度且節(jié)約成本的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N21/27GK102788756SQ201210244228
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者張卿卿, 戚進(jìn), 谷朝臣, 黃海清 申請(qǐng)人:上海凱度機(jī)電科技有限公司