一种冰冻切片显微成像系统技术方案

本发明专利技术公开了冰冻切片显微成像系统，属于生物医学的技术领域。包括：制冷模块，包括箱体，安装在箱体上的一级制冷装置、与一级制冷装置连接的二级制冷装置；成像模块，包括位于箱体内的物镜，用于对样本成像，还包括对物镜进行保温的物镜保护装置；切削模块，用于在箱体内对样本进行切削，包括穿入箱体内的刀具杆和进样杆，所述刀具杆与所述进样杆配合完成样本的切片。切削模块的部分位于箱体内，使得样本的切削过程能在箱体内的冷冻环境中进行，而成像模块的物镜也位于箱体内，物镜保护装置对物镜进行保温保护，物镜与切削模块配合，选择高数值孔径的物镜，对浅层样本进行成像，成像与切削交替进行，从而获取整个样本高分辨率的三维数据。

【技术实现步骤摘要】
一种冰冻切片显微成像系统
本专利技术属于生物医学领域，更具体地，涉及一种冰冻切片显微成像系统。
技术介绍
在生物医学领域，通常采用冰冻切片获取生物组织的薄切片，而后再对手动收集到的冰冻切片进行光学显微成像，获取生物组织信息。现有的一些冰冻切片显微成像系统则是直接将显微成像系统搭建在冰冻切片机上，切削模块安装于冰柜之中，保证样本始终处于冷冻环境，成像模块则在冰柜以外，确保精密光学器件能够正常工作。常规冰冻切片数据获取过程中，人为操作复杂繁琐，劳动密集大，获取数据周期长，样本切片转移过程中存在人为的形态变化或破损，最终导致三维重建难度大。对于现有的冰冻切片显微成像系统而言，将成像部分远离冷冻环境，选择了长工作距离的低倍成像系统，所以无法获取高分辨的生物样本显微数据。而将整个切削装置安装于冰柜之中，低温对切削过程中的精密平台有一定影响，造成样本切削厚度与设定存在一定偏差，其次冰柜采用蒸气压缩式制冷方式，存在着较大的温度误差，进一步影响到切削精度，制冷系统工作过程中，压缩机工作时存在较大振动，进一步降低样本切片的精度。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了冰冻切片显微成像系统，其目的在于解决现有技术中对冰冻样本进行三维成像时精度低的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了冰冻切片显微成像系统，包括：制冷模块，包括箱体，安装在所述箱体外壁的一级制冷装置、与所述一级制冷装置连接并对一级制冷装置进一步制冷的二级制冷装置；成像模块，包括位于箱体内的物镜，用于对样本成像，还包括对物镜进行保温的物镜保护装置；切削模块，用于在所述箱体内对样本进行切削，包括穿入箱体内的刀具杆和进样杆，所述刀具杆与所述进样杆配合完成样本的切片。通过上述技术方案，切削模块的部分位于箱体内，使得样本的切削过程能在箱体内的冷冻环境中进行，而成像模块的物镜也位于箱体内，物镜保护装置对物镜进行保温保护，物镜与切削模块配合，选择高数值孔径的精密物镜(该物镜一般分辨率高，但工作距离较短)，对浅层样本进行成像，结合冰冻切削，去除已成像的组织，光学成像与冰冻切削交替进行，逐层地对样本进行成像，从而获取整个样本高分辨率的三维数据。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图；图2是物镜保护装置的整体结构示意图；图3是刀具杆的结构示意图；图4是支撑杆的结构示意图；图5是进样杆的结构示意图；图6是刀具杆的温度传导示意图；图7是柔性平台的结构示意图。图中，1、箱体；2、半导体制冷片；3、物镜；4、进样杆；5、精密三维平移台；6、通孔；7、导温层；8、保温层；9、制冷传感器；10、冷板；11、二级制冷装置；12、液体循环管；13、导热内筒；14、电热丝；15、温度传感器；16、保温外筒；17、保温介质；18、凹槽；19、柔性保温材料；20、刀具杆；21、凸块；22、摩擦层；23、支撑杆；24、压杆；25、隔热孔三；26、隔热孔一；27、隔热孔二；28、机架；29、第一方向调节件；30、第二方向调节。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术提出一种冰冻切片机，包括制冷模块、成像模块、切削模块。参照图1，制冷模块包括箱体1、安装在箱体1上的一级制冷装置、与一级制冷装置连接用来对一级制冷装置进一步制冷的二级制冷装置11，用于为样本提供冷冻环境。成像模块包括位于箱体1内的物镜3，通过物镜3对样本进行成像，且成像模块还包括有对物镜3进行保温的物镜保护装置。切削模块包括穿入箱体1内的刀具杆20和进样杆4，进样杆4位于箱体1内的一端可以用于放置样本，刀具则固定在箱体1内或箱体1内的刀具杆20上；也可以用于安装刀具，样本则放置在箱体1内或箱体1内的刀具杆20上，通过进样杆4和刀具杆20的配合，实现对样本的切削。箱体1上开设有用于进样杆4进入并进行切削运动的通孔6，通孔6的截面积大于进样杆4的截面积，以使进样杆4能在通孔6内自由移动。通过将切削模块的一部分置于箱体1外，一部分置于箱体1内，使得样本的切削过程能在箱体1内的冷冻环境中进行，而驱动切削运动的设备能放置在箱体1外的室温环境中，既保护了样本，还能避免冷冻环境对箱体外精密设备的影响，从而保证切削的精度。切削模块与成像模块配合，成像模块对样本的表面进行成像后，再通过切削模块将样本的成像部分切削下来，然后成像模块再对样本剩余的样本块表面进行成像，如此循环，实现对整个样本的三维数据获取；切削模块与成像模块配合也可以是通过切削模块将样本表面进行切片，然后成像模块对切片进行成像，来实现整个样本的三维数据获取。成像模块的物镜3位于箱体1内，因此，可使用短工作距离的高倍物镜，从而获取高分辨的样本显微数据，物镜保护装置将位于箱体1内的物镜3进行保温，避免冷冻环境对物镜3的影响，且成像模块的大部分位于箱体1外的室温环境，可以保证光学器件的正常运行。参照图1，进一步地，箱体1包括导温层7和包覆在导温层7周侧的保温层8，导温层7由导热性能良好的材质制成，且厚度较薄，例如各种铜、铝等高导热率的金属或合金，而导温层7则由保温性能良好的材质制成，且厚度较厚，例如PVC发泡剂、泡沫等。具体地，一级制冷装置包括半导体制冷片2，半导体制冷片2阵列分布在导温层7的两侧外壁上，导温层7的内壁则固定有与半导体制冷片2一一对应的制冷传感器9。可以根据需要随意改变箱体1的大小、形状及结构，以及半导体制冷片2的排布方式，每一个制冷传感器9均能反馈各点的温度值。冰冻切片机还包括PID控制模块，根据制冷传感器9实时反馈的温度值输出对应的半导体制冷片2所需的电压，经过功率放大电路后给对应的半导体制冷片2供电，进而实现对各半导体制冷片2的输出功率控制，以及实时控制半导体制冷片的通断，从而可以调节各个点的温度一致、达到整个冷冻环境的温度一致。一级制冷装置还包括两个冷板10，冷板10对称设置在导温层7的两侧且嵌设在保温层8内，半导体制冷片2的冷端与导温层7粘接固定，热端与冷板10紧密接触固定。冷板10连接有液体循环管12，液体循环管12向远离冷板10的方向延伸至远处，液体循环管中可以填充水、油等液体。二级制冷装置11则位于在液体循环管12远离冷板10的一端，可以是水箱和风扇，风扇用于对水箱内的液体进行降温。冷板10内的液体吸收半导体制冷片2热端的热量后，进入到远离冷板10的水箱内，经过风扇冷却后又能重新进入冷板10内继续对半导体制冷片2的热端进行散热，这样循环往复，实现对半导体制冷片2的热端的稳定散热，进而实现整个冷冻环境的稳定制冷。液体循环管12将热量带至远处进行散热，降低了风扇等机械振动对箱体1的影响，在冰冻切片机运行过程中不会存在振动影响，从而提高了切削模块的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冰冻切片显微成像系统，其特征在于，包括：/n制冷模块，包括箱体，安装在所述箱体外壁的一级制冷装置、与所述一级制冷装置连接并对一级制冷装置进一步制冷的二级制冷装置；/n成像模块，包括位于箱体内的物镜，用于对样本成像，还包括对物镜进行保温的物镜保护装置；/n切削模块，用于在所述箱体内对样本进行切削，包括穿入箱体内的刀具杆和进样杆，所述刀具杆与所述进样杆配合完成样本的切片。/n

【技术特征摘要】
1.一种冰冻切片显微成像系统，其特征在于，包括：
制冷模块，包括箱体，安装在所述箱体外壁的一级制冷装置、与所述一级制冷装置连接并对一级制冷装置进一步制冷的二级制冷装置；
成像模块，包括位于箱体内的物镜，用于对样本成像，还包括对物镜进行保温的物镜保护装置；
切削模块，用于在所述箱体内对样本进行切削，包括穿入箱体内的刀具杆和进样杆，所述刀具杆与所述进样杆配合完成样本的切片。


2.根据权利要求1所述的冰冻切片显微成像系统，其特征在于，所述箱体内开设有用于物镜进入的成像口，所述物镜保护装置包括固定在所述成像口内的导热内筒与缠绕在所述导热内筒周侧的电热丝。


3.根据权利要求2所述的冰冻切片显微成像系统，其特征在于，所述导热内筒的周侧设置有温度传感器。


4.根据权利要求2所述的冰冻切片显微成像系统，其特征在于，所述导热内筒的上端向远离中心处的方向凸起，所述导热内筒外还同轴固定有保温外筒，所述保温外筒的上端呈阶梯状，以与所述导热内筒的上端之间形成与所述成像口边缘处契合的凹槽。


5.根据权利要求4所述的冰冻切片显微成像系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆清铭，袁菁，邓磊，陈键伟，龚辉，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42