基于液基薄层细胞技术的液基细胞全自动染色机

摘要

基于液基薄层细胞技术的液基细胞全自动染色机，涉及精密试验仪器领域，包括机座；与机座一侧活动连接的上盖；固定在机座一侧的第一气缸和第二气缸，第一气缸和第二气缸均与上盖两侧内壁固定；以机座中心为圆心圆周均布在机座上表面的多个染色盒座；放置在染色盒座中的染色盒；安装在机座中心通孔中的立轴；安装在机座内部的旋转机构，旋转机构与立轴下端相连，旋转机构能带动立轴绕自身轴线旋转；滑动安装在立轴上的升降机构，升降机构能沿立轴上下移动；固定在升降机构上的载玻片盒，载玻片盒中放置载玻片。本发明具有易于操作、安全可靠、节能环保、成本低廉、染色效率高、效果好的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及精密试验仪器技术领域，具体涉及一种基于液基薄层细胞技术的液基细胞全自动染色机。

背景技术

目前，在细胞染色方面，众多医院主要采用传统的手工染色方式，这种手工染色方式存在许多弊端和不足，例如耗费时间长，效率低下，同时，染色质量根据个人的经验不同有很大差异，很难满足国内日益增长的染色需求。

发明内容

为了解决现有采用手工实现细胞染色所存在的耗时长、效率低、质量不稳定、效果不好的问题，本发明提供一种基于液基薄层细胞技术的液基细胞全自动染色机。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的基于液基薄层细胞技术的液基细胞全自动染色机，包括：

机座；

与机座一侧活动连接的上盖；

固定在机座一侧的第一气缸和第二气缸，所述第一气缸和第二气缸均与上盖两侧内壁固定；

以机座中心为圆心圆周均布在机座上表面的多个染色盒座；

放置在染色盒座中的染色盒；

放置在染色盒内的染色液体；

安装在机座中心通孔中的立轴；

安装在机座内部的旋转机构，所述旋转机构与立轴下端相连，所述旋转机构能带动立轴绕自身轴线旋转；

滑动安装在立轴上的升降机构，升降机构能沿立轴上下移动；

固定在升降机构上的载玻片盒，所述载玻片盒中放置载玻片。

进一步的，还包括安装在机座外侧面的开关和控制显示屏、安装在机座内部的控制系统，所述控制系统分别与开关、控制显示屏、升降机构、旋转机构、第一气缸和第二气缸电连接。

进一步的，所述旋转机构包括：

均固定在机座内部的轴承座和电机座；

由下至上依次安装在立轴下端的止推轴承、第一球轴承、旋转被动齿轮和第二球轴承，所述立轴下端外径与止推轴承内孔过渡配合，止推轴承下端面与轴承座接触，止推轴承上端面与第一球轴承内圈下端面接触，第一球轴承内孔和第二球轴承内孔均与立轴外径过渡配合，第一球轴承内圈和第二球轴承内圈均与立轴一起转动，第一球轴承外径和第二球轴承外径均与轴承座固连，旋转被动齿轮内径与立轴外径动配合；

固定在电机座上且与控制系统电连接的旋转伺服电机；

与旋转被动齿轮相啮合的旋转主动齿轮，所述旋转主动齿轮内孔与旋转伺服电机的输出轴紧配合；

由上至下依次固定在立轴上的第一传感器、识别系统和第二传感器；第一传感器、识别系统和第二传感分别与控制系统电连接。

进一步的，所述立轴外径上设有立轴键槽，旋转被动齿轮内孔上设有旋转被动齿轮键槽，在立轴键槽上和旋转被动齿轮键槽上安装第一平键，第一平键两侧面一半与立轴键槽过渡配合，第一平键两侧面另一半与旋转被动齿轮键槽的侧面动配合。

进一步的，所述旋转伺服电机的输出轴外径上设置有输出轴键槽，旋转主动齿轮内孔上设置有旋转主动齿轮键槽，在输出轴键槽上和旋转主动齿轮键槽上安装第二平键，第二平键两侧面一半与输出轴键槽过渡配合，第二平键两侧面另一半与旋转主动齿轮键槽的侧面动配合，由第二平键传递扭矩，第二平键起到旋转伺服电机的输出轴与旋转主动齿轮圆周转动固定作用。

进一步的，所述旋转机构还包括：安装在立轴上的光电编码器；所述光电编码器与控制系统电连接。

进一步的，所述升降机构包括：

固定在立轴上端外壁上的升降导轨齿条；

通过升降主动齿轮安装在立轴上端的载玻片升降滑架；

固定在载玻片升降滑架上且与控制系统电连接的升降伺服电机，所述升降伺服电机的输出轴与升降主动齿轮紧配合，升降主动齿轮与升降导轨齿条相互啮合；

固定在载玻片升降滑架上的载玻片支架；

垂直固定在载玻片支架另一端的载玻片盒固定杆，所述载玻片盒固定杆另一端设有燕尾槽，所述载玻片盒上端设有燕尾结构，所述载玻片盒通过燕尾结构卡固在载玻片盒固定杆的燕尾槽中；通过升降伺服电机驱动载玻片盒上下移动或抖动。

进一步的，还包括安装在机座内部的废液箱。

本发明的有益效果是：

本发明针对现有技术存在的不足，设计了一种集机械、电气、气动及程序控制为一体的精密仪器，专门设计了载玻片盒、升降机构和旋转机构，通过立轴旋转到每个染色槽转角定位、载玻片支架高频振动、载玻片在染色盒染色液体中停留不同时间的设计，将涂有均匀细胞的6-10个载玻片装入载玻片盒内，运行仪器，自动识别载玻片和对应的染色液体，载玻片自动分别进入对应的每种染色液体，且可以摇动使染色均匀稳定，染色时间和振幅可调整可控制，染色过程实现了全自动化，染色效果良好，性能稳定。

本发明克服了人工染色质量不稳定、效果不佳的缺点，去除了人工操作误差因素，极大地提高了液基细胞试剂的染色效能和质量。

本发明实现了细胞染色的自动化，操作安全方便，废旧染色液体统一处理，仪器操作时封闭，使用无污染，具有易于操作、安全可靠、节能环保、成本低廉的优点。

本发明染色质量得到了显著提高，染色效率比人工染色提高20倍以上，适用于国内大中小医院的细胞染色工作，填补了国内该领域的技术空白。

附图说明

图1为本发明的基于液基薄层细胞技术的液基细胞全自动染色机的结构示意图。

图2为本发明的基于液基薄层细胞技术的液基细胞全自动染色机的侧面结构示意图。

图3为升降导轨齿条与载玻片升降滑架之间的位置关系示意图。

图4为升降机构内部示意图。

图5为升降机构内部示意图。

图6为旋转被动齿轮与立轴连接关系示意图。

图7为图6所示的旋转被动齿轮与立轴连接关系的剖视图。

图中，1、第一传感器，2、载玻片盒，3、载玻片，4、染色盒，5、机座，6、开关，7、第二传感器，8、立轴，9、控制显示屏，10、染色盒座，11、升降导轨齿条，12、升降伺服电机，13、第一气缸，14、上盖，15、载玻片支架，16、第二气缸，17、止推轴承，18、第一球轴承，19、旋转被动齿轮，20、旋转伺服电机，21、旋转主动齿轮，22、第二球轴承，23、识别系统，24、载玻片升降滑架，25、载玻片盒固定杆，26、升降主动齿轮，27、立轴键槽，28、旋转被动齿轮键槽，29、第一平键。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1至图3所示，本发明的基于液基薄层细胞技术的液基细胞全自动染色机，主要包括：载玻片盒2、载玻片3、多个染色盒4、机座5、开关6(标准件)、立轴8、控制显示屏9、多个染色盒座10、第一气缸13(标准件)、上盖14、第二气缸16(标准件)、废液箱、升降机构、旋转机构和控制系统。

机座5为方体结构，内部中空，机座5上表面中心设置有通孔，上表面设置有环形凹槽。

上盖14为透明方盒，内部敞开，上盖14后侧与机座5后侧活动连接，第一气缸13和第二气缸16下端均通过螺栓固定在机座5后侧，并且第一气缸13和第二气缸16上端均与上盖14的两侧内壁固定相连。启动第一气缸13和第二气缸16，第一气缸13和第二气缸16的伸缩杆同时向上伸长或者向下缩回时，可以带动上盖14打开或者关闭。

多个染色盒座10以机座5的中心为圆心360度圆周均匀分布在机座5上表面环形凹槽中。

多个染色盒4与多个染色盒座10为一一对应，染色盒4放置在染色盒座10中。染色盒4内装有染色液体。

立轴8下部为圆柱形状，上部为长方体，立轴8安装在机座5的中心通孔中。

载玻片3放置在载玻片盒2中，相邻两片载玻片3之间有一定间隙。载玻片盒2固定在升降机构上。升降机构和旋转机构分别与立轴8相连，旋转机构安装在机座5内部，其中升降机构能够在立轴8上进行上下移动，旋转机构能够带动立轴8绕自身轴线旋转。

开关6和控制显示屏9均安装在机座5前侧面上。

废液箱和控制系统安装在机座5内部。废液箱用于收集染色过程中的废液。

控制系统分别与开关6、控制显示屏9、升降机构、旋转机构、第一气缸13和第二气缸16电连接。

如图2所示，旋转机构，主要包括：光电编码器、第一传感器1、第二传感器7、止推轴承17、第一球轴承18、旋转被动齿轮19、旋转伺服电机20、旋转主动齿轮21、第二球轴承22、识别系统23、轴承座和电机座。

轴承座和电机座均固定在机座5内部。

止推轴承17、第一球轴承18、旋转被动齿轮19、第二球轴承22由下至上依次安装在立轴8下端。其中，立轴8下端外径与止推轴承17内孔过渡配合，止推轴承17下端面与机座5内部的轴承座接触，止推轴承17主要承受轴向力，止推轴承17上端面与第一球轴承18内圈下端面接触，第一球轴承18内孔、第二球轴承22内孔均与立轴8外径过渡配合，第一球轴承18内圈和第二球轴承22内圈均与立轴8一起转动，第一球轴承18外径、第二球轴承22外径均与机座5内部的轴承座固连。第一球轴承18和第二球轴承22起到固定立轴8及减少转动阻力的作用。

旋转被动齿轮19安装在第一球轴承18和第二球轴承22之间，旋转被动齿轮19内径与立轴8外径动配合，如图6和图7所示，立轴8外径上设置有立轴键槽27，旋转被动齿轮19内孔上设置有旋转被动齿轮键槽28，在立轴键槽27上和旋转被动齿轮键槽28上安装第一平键29，第一平键29两侧面一半与立轴键槽27过渡配合，第一平键29两侧面另一半与旋转被动齿轮键槽28的侧面动配合，由第一平键29传递扭矩，第一平键29起到立轴8与旋转被动齿轮19圆周转动固定作用。

旋转伺服电机20通过螺栓固定在机座5内部的电机座上，旋转伺服电机20与控制系统电连接。旋转被动齿轮19与旋转主动齿轮21相啮合，旋转主动齿轮21内孔与旋转伺服电机20的输出轴紧配合，旋转主动齿轮21内孔与旋转伺服电机20的输出轴通过第二平键传递扭矩。旋转主动齿轮21内孔与旋转伺服电机20输出轴的连接方式与立轴8和旋转被动齿轮19的连接方式相同。具体的是：旋转伺服电机20的输出轴外径上设置有输出轴键槽，旋转主动齿轮21内孔上设置有旋转主动齿轮键槽，在输出轴键槽上和旋转主动齿轮键槽上安装第二平键，第二平键两侧面一半与输出轴键槽过渡配合，第二平键两侧面另一半与旋转主动齿轮键槽的侧面动配合，由第二平键传递扭矩，第二平键起到旋转伺服电机20的输出轴与旋转主动齿轮21圆周转动固定作用。

当旋转伺服电机20旋转时，通过旋转主动齿轮21带动旋转被动齿轮19一起旋转，旋转主动齿轮21与旋转被动齿轮19啮合转动，带动立轴8转动，同时带动立轴8上的升降机构一起转动。

第一传感器1、识别系统23和第二传感器7由上至下依次固定在立轴8上，第一传感器1、识别系统23和第二传感7分别与控制系统电连接，用于检测转角位置启停。

第一传感器1的作用：载玻片盒2到达最上边的位置时，不在染色，通过第一传感器1发出信号给控制系统，控制系统控制旋转机构可以转动一个角度，同时避免碰撞。

第二传感器7的作用：载玻片3染色时，通过第二传感器7检测载玻片3与染色盒4内液面之间的距离，并将信号传输给控制系统，控制系统控制升降机构停留一定的时间，即载玻片3要全部浸泡在染色液体内，并保留一定时间。

识别系统23的作用：识别系统23在本发明中可以采用现有技术实现，即各染色盒4内的液体不相同，盒外有对应的标签，即对应的二维码，当载玻片盒2转动时，识别系统23能准确的捕捉到染色盒4上的二维码，如需要染色，则发出指令给控制系统，控制系统控制旋转机构停止转动，即染色盒4停止转动，升降机构启动，进行染色，同时识别系统23能够识别载玻片3上细胞染色的质量。

光电编码器与控制系统电连接。光电编码器安装在立轴8上，用于检测立轴8带动的载玻片盒2转角精度。如转角有误差，则光电编码器向控制系统发出信号，旋转伺服电机20进行修正。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，升降机构，主要包括：升降导轨齿条11、升降伺服电机12、载玻片支架15、升降主动齿轮26、载玻片升降滑架24和载玻片盒固定杆25。

如图3所示，升降导轨齿条11通过螺钉固定在立轴8上端外壁上。

升降伺服电机12通过螺钉固定在载玻片升降滑架24上，升降伺服电机12与控制系统电连接。载玻片升降滑架24套装在立轴8上。载玻片升降滑架24内部通过升降主动齿轮26安装在立轴8上端。升降伺服电机12的输出轴与升降主动齿轮26紧配合，升降主动齿轮26与升降导轨齿条11相互啮合，通过升降伺服电机12驱动载玻片升降滑架24能够沿着升降导轨齿条11上下滑动。

载玻片支架15一端固定在载玻片升降滑架24上。载玻片盒固定杆25上端垂直固定在载玻片支架15另一端。载玻片盒固定杆25另一端设置有燕尾槽。载玻片盒2上端设置有燕尾结构，燕尾结构刚好卡固在载玻片盒固定杆25的燕尾槽中，载玻片盒2通过燕尾结构卡固在载玻片盒固定杆25的燕尾槽中，可装卸。

当升降伺服电机12的输出轴旋转时，带动升降主动齿轮26一起旋转，并与升降导轨齿条11啮合，带动载玻片升降滑架24、载玻片支架15、载玻片盒固定杆25、载玻片盒2沿着立轴8轴线方向上下移动或抖动。

本发明的基于液基薄层细胞技术的液基细胞全自动染色机，使用时，首先进行染色准备工作：

打开开关6，控制显示屏9显示操作页面，通过控制显示屏9启动第一气缸13和第二气缸16动作，打开上盖14，向每个染色盒4中添加染色剂，通过控制显示屏9启动升降机构，升降伺服电机12动作，带动载玻片盒2，装入载玻片3，大约装入6-10片载玻片3。

然后进行染色工作：通过控制显示屏9启动第一气缸13和第二气缸16动作，关闭上盖14。

通过控制显示屏9启动升降伺服电机12，通过升降伺服电机12驱动载玻片升降滑架24沿升降导轨齿条11向下滑动，同时带动载玻片支架15、载玻片盒固定杆25、载玻片盒2向下移动，根据要求，载玻片3会在相应的染色盒4中停留或摇动，停留时间和摇动幅度大小可控；然后通过升降伺服电机12驱动载玻片升降滑架24沿升降导轨齿条11向上滑动，同时带动载玻片支架15、载玻片盒固定杆25、载玻片盒2向上移动，启动旋转伺服电机20，驱动旋转被动齿轮19，旋转主动齿轮21与旋转被动齿轮19啮合转动，带动立轴8转动一定转角，转角可控，光电编码器定位转角，此时，载玻片盒2对应另一个染色盒4，启动升降伺服电机12驱动载玻片盒2向下移动，载玻片3会在相应的染色盒4中停留或摇动，使染色均匀稳定，重复上述动作，使载玻片3在每个染色槽4内染色，实现载玻片3的自动染色工作，整个染色过程全部自动完成，由机器程序控制。

染色完成后，通过控制显示屏9启动第一气缸13和第二气缸16动作，打开上盖14，通过控制显示屏9启动升降伺服电机12，带动载玻片盒2向上移动，载玻片盒固定杆25升起，拿下载玻片盒2，取下每个载玻片3进行封装，完成染色工作。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。