[实用新型]一种镜像显微成像装置及自动化显微操作针姿态校准系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及显微仪器设备技术领域，更具体地说，特别涉及一种镜像显微成像装置及自动化显微操作针姿态校准系统。

背景技术

倒置显微镜是生物学实验室重要的仪器设备，在显微操作领域是不可或缺的工具。单精子胞浆内注射(ICSI)作为男性不育症的治疗手段，已成为优选的授精方法，在全世界得到广泛应用。传统ICSI方法由人工操作显微操作装置完成ICSI过程。Lu等人描述了一种选择精子并且由操作人员实行对卵母细胞执行机器人化ICSI(Lu等人.IEEE Trans Biomed Eng.2011 Jul；58(7):2102-8.doi:10.1109/TBME.2011.2146781.Epub 2011 Apr 25.)。专利“自动化胞浆内精子注射辅助授精系统”(申请号：CN201380021578.9)描述了一种完整的ICSI自动化系统。限于ICSI技术的复杂性，机器人化ICSI和ICSI自动化系统还有许多细节问题有待解决，离临床应用还有很长的距离。目前，传统的ICSI方法作为一种比较可靠的方法，仍旧是临床应用的唯一方法。

传统ICSI方法涉及到的倒置显微镜与显微注射系统、显微操作系统共同组成执行显微操作的装置。倒置显微镜包含了光源11、载物台12、目镜13等基本功能部件，显微注射系统包含了显微操作针14、持针器15、持针器水平面角度调节器16、持针器冠状面角度调节器17等基本功能部件，显微操作系统包含了持针器立体位置调节器18等基本功能部件。其中，显微操作针14具有特殊结构，包括细长状的主体及与主体呈夹角的功能部141。传统ICSI方法显微操作针组装后与相关装置的关系如图1所示。

为了便于说明，现在将涉及到的方向予以限定。设定显微镜载物台为方形，具有左121、右122、前123、后124四边，如图1所示。与载物台前123或后124平行为X轴，与载物台左121或右122平行为Y轴，与载物台12垂直为Z轴。XY构成水平面、XZ构成冠状面、YZ构成矢状面。与Y轴平行由近及远的视角为平视视角，与Z轴平行由上往下的视角为俯视视角。

显微操作针的安装要求非常严格。理想的显微操作针姿态具有以下两个特征：一、在俯视视角，显微操作针的功能部141中心剖面与冠状面平行，如图2所示；二、在平视视角，显微操作针的功能部141下缘与水平面平行，如图3所示。

俯视视角是显微镜的常规视角，可以直接观察显微操作针的功能部141中心剖面与冠状面是否平行。由于现有光学显微镜技术的限制，实际上观察不到图3所示的平视视角的显微图像，从而无法判断安装后的显微操作针的姿态是否处在第二个理想特征的状态。

显微操作针安装效果的严格性是获得理想显微操作结局所要求的。显微操作针功能部中心剖面与冠状面或显微操作针功能部下缘与水平面的夹角越大，对显微操作对象即卵母细胞的损伤越大，同时操作越困难，导致显微操作结局变差。为了达到理想的显微操作管姿态，在俯视视角，操作者通过目镜观察，调整持针器水平面角度调节器16、持针器冠状面角度调节器17、持针器立体位置调节器18等部件可以实现第一个特征，即图2所示状态。但是，因为在平视视角观察不到显微操作针的功能部141的显微图像，自然也就无法判断显微操作针的功能部141下缘与水平面之间的夹角大小。

不同显微操作管其功能部粗细不同，常用的持卵针、注射针、活检针功能部的外径分别是120μm、10μm、40μm；长度不同，300～1000μm左右；角度不同，显微操作针主体部与功能部的弯角为人工煅烧而成，每种型号及同一型号的不同个体的弯角之间存在角度差异；另外，显微操作针安装后其功能部距离显微镜载物台面距离非常短，约500μm。显然，通过裸眼判断其是否水平非常困难；设计一种超近距的摄像装置从水平视角观察显微操作管功能部也存在较大难度。

目前的现状是，判断显微操作针的功能部141下缘与水平面之间的夹角全凭操作者经验。同一个操作者安装不同型号的显微操作针或者同一个操作者不同时间安装相同型号的显微操作针仍然会发生较大的主观差异。对于显微操作针安装的重要性及技术现状在专著《Practical Manual of In Vitro Fertilization》332～334页有更详细的论述。

为了解决传统ICSI方法中显微操作管精密安装的技术问题，有必要设计一种自动化显微操作针姿态校准系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自动化显微操作针姿态校准系统。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：