專利名稱：一種信號(hào)采集定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號(hào)采集定位系統(tǒng)，特別涉及一種利用電控平移臺(tái)進(jìn)行移動(dòng)定位 的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以用于精準(zhǔn)定位檢測(cè)區(qū)域。
背景技術(shù)：
隨著基因組學(xué)、蛋白組學(xué)和疾病基因組學(xué)的迅速發(fā)展，疾病的診斷正在從傳統(tǒng)的 疾病表征觀察、常規(guī)的生化實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，發(fā)展到多種基因和分子水平的微觀特征認(rèn)識(shí)，其中利 用分子影像技術(shù)可以從基因、蛋白質(zhì)水平深刻認(rèn)識(shí)疾病的發(fā)生、發(fā)展過程，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)有微 觀分析所無法取代的整體、連續(xù)、無創(chuàng)的特異檢測(cè)方法，生物在體分子影像理論及其技術(shù)將 會(huì)提供全新的預(yù)防、診斷和治療手段。與傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)相比較而言，分子影像學(xué)著眼 于構(gòu)成疾病或病變的基礎(chǔ)變化和基因分子水平的異常，而不是對(duì)由基因分子改變所構(gòu)成的 最終結(jié)果進(jìn)行成像。在特異的分子探針的幫助下，分子影像技術(shù)可以在細(xì)胞、基因和分子水 平上實(shí)現(xiàn)生物體內(nèi)部生理或病理過程的無創(chuàng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)在體成像，從而為疾病相關(guān)基因功能 定位、細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育和突變過程的作用機(jī)制、新藥研發(fā)等研究提供詳細(xì)的定性、定位、定量 資料以及有效的信息獲取和分析處理的手段。在體熒光成像是活體體內(nèi)光成像之一，主要以采用熒光報(bào)告基團(tuán)(GFP、RFP, Cyt 及dyes等)進(jìn)行標(biāo)記。用特定波長(zhǎng)的激發(fā)光激發(fā)熒光染料，使其吸收入射光產(chǎn)生能級(jí)躍遷， 到達(dá)高能量狀態(tài)，并發(fā)出波長(zhǎng)長(zhǎng)于入射光的發(fā)射光，利用一套非常靈敏的成像裝置，對(duì)數(shù)據(jù) 進(jìn)行采集。讓研究人員能夠直接監(jiān)控活體生物體內(nèi)的細(xì)胞活動(dòng)和基因行為。另外，這一技 術(shù)對(duì)腫瘤微小轉(zhuǎn)移灶的檢測(cè)靈敏度極高，不涉及放射性物質(zhì)和方法，非常安全。因其操作極 其簡(jiǎn)單、所得結(jié)果直觀、靈敏度高等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)研究及藥物開發(fā)等 方面。為了能盡量多地得到逸出體外的光子信息，需要在一個(gè)密光性非常好的空間里進(jìn) 行成像。目前，利用成像暗箱得到所需光子信息的設(shè)備很多，較普遍的方法是使用一個(gè)密封 的箱體，箱體內(nèi)包括一個(gè)成像組件和載物臺(tái)，每次擺放檢測(cè)物到指定的位置進(jìn)行成像，這樣 方法有許多弊端，如每拍攝一次，都要調(diào)整一次成像組件和物體的相對(duì)位置，并反復(fù)開啟 成像暗箱，這樣的設(shè)計(jì)顯然不利于一次對(duì)多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行觀察，因?yàn)檫^程很繁瑣且容易出錯(cuò)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有成像系統(tǒng)定位的弊端，提供了一種操作簡(jiǎn)便、精度高、并 節(jié)省時(shí)間的信號(hào)采集定位系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的信號(hào)采集定位系統(tǒng)采用的技術(shù)方案如下底座、X 軸傳動(dòng)裝置、Y軸傳動(dòng)裝置、Z軸傳動(dòng)裝置、載物臺(tái)、暗箱、懸臂和探測(cè)單元；X軸傳動(dòng)裝置固 定在載物臺(tái)和底座之間，載物臺(tái)隨X軸傳動(dòng)裝置一起滑動(dòng)；Y軸傳動(dòng)裝置長(zhǎng)端部固定在底座 內(nèi)部；Z軸傳動(dòng)裝置的下端部與Y軸傳動(dòng)裝置短端部固定連接；被檢測(cè)目標(biāo)置于暗箱中的載 物臺(tái)上，暗箱固定在載物臺(tái)上且暗箱與載物臺(tái)之間為密封連接；懸臂的一端部與Z軸傳動(dòng)裝置的上端部連接，懸臂的中部置于暗箱的一側(cè)壁中，懸臂的另一端部位于暗箱中，且懸臂 的另一端部與探測(cè)單元固接，使探測(cè)單元置于暗箱中，探測(cè)單元隨著Z軸傳動(dòng)裝置一同升 降，用于調(diào)節(jié)探測(cè)單元與被檢測(cè)目標(biāo)之間的距離。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明所涉及的信號(hào)采集定位系統(tǒng)通過使用控制平臺(tái)對(duì)成像 組件的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，不需要移動(dòng)被測(cè)物體，也不需要打開暗箱，就能對(duì)同一被測(cè)物體的多 個(gè)不同目標(biāo)進(jìn)行成像，就可以獲得同一物體多個(gè)檢測(cè)區(qū)域的清晰圖像信息。這樣不僅操作 簡(jiǎn)便，還大大節(jié)省了時(shí)間。特別地，微弱熒光成像通常會(huì)用到熒光染料，而熒光染料衰減很 厲害，減小了熒光染料信號(hào)衰減對(duì)信號(hào)采集結(jié)果的影響。而通過本發(fā)明的這種靈活方便的 定位系統(tǒng)，可以減小因熒光信號(hào)衰減對(duì)信號(hào)采集結(jié)果的干擾。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易 用，節(jié)省操作時(shí)間，為信號(hào)采集中被測(cè)目標(biāo)的定位提供了有力支持。


圖1為本發(fā)明信號(hào)采集定位系統(tǒng)的側(cè)面示意圖。圖2為本發(fā)明信號(hào)采集定位系統(tǒng)的剖面示意圖。圖3為本發(fā)明利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)X軸傳動(dòng)裝置、Y軸傳動(dòng)裝置和Z軸傳動(dòng)裝置定 位操作的驅(qū)動(dòng)控制流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。如圖1示出本發(fā)明信號(hào)采集定位系統(tǒng)，信號(hào)采集定位裝置采用如下技術(shù)方案該 信號(hào)采集定位系統(tǒng)采用的技術(shù)方案如下底座l、x軸傳動(dòng)裝置21、γ軸傳動(dòng)裝置22、Ζ軸傳 動(dòng)裝置23、載物臺(tái)3、暗箱4、懸臂5和探測(cè)單元6 ；X軸傳動(dòng)裝置21固定在載物臺(tái)3和底座 1之間，載物臺(tái)3隨X軸傳動(dòng)裝置21 —起滑動(dòng)；Y軸傳動(dòng)裝置22長(zhǎng)端部固定在底座1內(nèi)部； Z軸傳動(dòng)裝置23的下端部與Y軸傳動(dòng)裝置22短端部固定連接；被檢測(cè)目標(biāo)7置于暗箱4 中的載物臺(tái)3上，暗箱4固定在載物臺(tái)3上且暗箱4與載物臺(tái)3之間為密封連接；懸臂5的 一端部與Z軸傳動(dòng)裝置23的上端部連接，懸臂5的中部置于暗箱4的一側(cè)壁中，懸臂5的 另一端部位于暗箱4中，且懸臂5的另一端部與探測(cè)單元6固接，使探測(cè)單元6置于暗箱4 中，探測(cè)單元6隨著Z軸傳動(dòng)裝置23 —同升降，用于調(diào)節(jié)探測(cè)單元6與被檢測(cè)目標(biāo)7之間 的距離。在被檢測(cè)目標(biāo)7的定位過程中，在探測(cè)單元6連拍模式下獲取的實(shí)時(shí)圖像的導(dǎo)航 幫助下，調(diào)節(jié)X軸傳動(dòng)裝置21、Υ軸傳動(dòng)裝置22、Ζ軸傳動(dòng)裝置23使得探測(cè)單元6可以移動(dòng) 到被檢測(cè)目標(biāo)7的正上方，并調(diào)節(jié)好探測(cè)單元6與被檢測(cè)目標(biāo)7之間的距離，知道探測(cè)單元 6能對(duì)被檢測(cè)目標(biāo)7清晰成像，從而完成被檢測(cè)目標(biāo)7的定位操作。通過此定位系統(tǒng)可以在 不移動(dòng)被檢測(cè)物體7，且不打開暗箱4的情況下，就能對(duì)同一被測(cè)物體的多個(gè)不同目標(biāo)進(jìn)行 成像，從而定位到被檢測(cè)目標(biāo)7，這樣大大簡(jiǎn)化了操作，節(jié)省了采集時(shí)間，尤其適用于多目標(biāo) 微弱信號(hào)的采集。特別地，微弱熒光成像通常會(huì)用到熒光染料，而熒光染料衰減很厲害，盡 可能地縮短信號(hào)采集時(shí)間就顯得尤為重要。通過本發(fā)明的這種靈活方便的定位系統(tǒng)，可以 減小因熒光信號(hào)衰減對(duì)信號(hào)采集結(jié)果的干擾，具有實(shí)際應(yīng)用意義。X軸傳動(dòng)裝置21、Y軸傳動(dòng)裝置22和Z軸傳動(dòng)裝置23由X、Y和Z三個(gè)方向的電 控平移臺(tái)組成。懸臂5與暗箱4之間采用密封結(jié)構(gòu)。探測(cè)單元6包括相機(jī)和鏡頭。相機(jī)為光電探測(cè)器。本發(fā)明中暗箱4為微弱信號(hào)的采集提供了避光環(huán)境，避免了外界光對(duì)信號(hào)采集的 干擾。本發(fā)明還可以通過對(duì)X軸傳動(dòng)裝置21、Y軸傳動(dòng)裝置22和Z軸傳動(dòng)裝置23做平 行移動(dòng)，而微小調(diào)節(jié)探測(cè)單元6與被檢測(cè)目標(biāo)7的水平相對(duì)位置，使被檢測(cè)目標(biāo)7處于探測(cè) 單元6的中央?yún)^(qū)域，軟件驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)Z軸傳動(dòng)裝置23從而調(diào)整探測(cè)單元6與被檢測(cè)目標(biāo)7之 間的垂直距離，用以完成探測(cè)單元6的清晰成像，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集裝置中探測(cè)單元6對(duì)被 檢測(cè)目標(biāo)7的精確三維定位。Z軸傳動(dòng)裝置23的可調(diào)節(jié)精度為0. 1mm。通過軟件驅(qū)動(dòng)控制 X軸傳動(dòng)裝置21、Y軸傳動(dòng)裝置22和Z軸傳動(dòng)裝置23，解決了人為的調(diào)節(jié)精度較低的問題， 且具有很多人性化的優(yōu)點(diǎn)。如圖2所示，先對(duì)被檢測(cè)者腿部需觀測(cè)的幾個(gè)區(qū)域附近注射熒光染料，接著被檢 測(cè)者平躺在載物臺(tái)3上，并將腿部放入暗箱4內(nèi)。通過探測(cè)單元6采集暗箱4內(nèi)的情況并 判斷腿部的擺放情況，開啟探測(cè)單元6含有的相機(jī)的連拍功能以及暗箱4內(nèi)的白光燈，為X 軸傳動(dòng)裝置21、Y軸傳動(dòng)裝置22和Z軸傳動(dòng)裝置23的移動(dòng)導(dǎo)航，調(diào)節(jié)X軸傳動(dòng)裝置21和 Y軸傳動(dòng)裝置22使探測(cè)單元6到被檢測(cè)者腿部指定的檢測(cè)區(qū)域的中心，即垂直在檢測(cè)人腿 部的正上方；通過調(diào)節(jié)Z軸傳動(dòng)裝置23來控制探測(cè)單元6與被檢測(cè)目標(biāo)7之間的距離(物 距)。通過探測(cè)單元6的相機(jī)的連拍功能來控制X軸傳動(dòng)裝置21、Υ軸傳動(dòng)裝置22和Z軸 傳動(dòng)裝置23的移動(dòng)距離。當(dāng)X軸傳動(dòng)裝置21、Υ軸傳動(dòng)裝置22和Z軸傳動(dòng)裝置23到達(dá)要 求的位置時(shí)，通過軟件控制自動(dòng)調(diào)節(jié)焦距來得到一個(gè)清晰的圖像。特別地，通過調(diào)節(jié)Z軸傳 動(dòng)裝置23和探測(cè)單元6的鏡頭的焦距還可以完成不同視野大小的轉(zhuǎn)換，以達(dá)到整體觀察與 局部觀察的雙重要求。這時(shí)可以關(guān)閉相機(jī)連拍功能以及白光燈。然后重新設(shè)定曝光時(shí)間， 在暗箱4中進(jìn)行熒光信號(hào)的采集。圖3示出利用計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)X軸傳動(dòng)裝置21、Υ軸傳動(dòng)裝置22和Z軸傳動(dòng)裝置 23定位操作的驅(qū)動(dòng)控制流程圖，所述定位操作的驅(qū)動(dòng)控制步驟包括步驟Sl 計(jì)算機(jī)對(duì)X軸傳動(dòng)裝置21、Y軸傳動(dòng)裝置22和Z軸傳動(dòng)裝置23進(jìn)行復(fù) 位，回歸機(jī)械原點(diǎn)；步驟S2 開啟探測(cè)單元6連拍模式；步驟S3 計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)控制X軸傳動(dòng)裝置21和Y軸傳動(dòng)裝置22做平行移動(dòng)，調(diào)節(jié) 探測(cè)單元6與被檢測(cè)目標(biāo)7的水平相對(duì)位置，使被檢測(cè)目標(biāo)7處于探測(cè)單元6的中央?yún)^(qū)域 的正上方；步驟S4 計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)控制微調(diào)Z軸傳動(dòng)裝置23，用于調(diào)節(jié)探測(cè)單元6與被檢測(cè)目 標(biāo)7之間的距離，使得探測(cè)單元6對(duì)被檢測(cè)目標(biāo)7實(shí)現(xiàn)清晰成像；步驟S5 關(guān)閉探測(cè)單元6連拍模式，至此完成定位操作。以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任 何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在 本發(fā)明的權(quán)利要求書的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種信號(hào)采集定位系統(tǒng)，其特征在于包括底座(1)、X軸傳動(dòng)裝置01)、Y軸傳動(dòng)裝 置0》、Ζ軸傳動(dòng)裝置(23)、載物臺(tái)(3)、暗箱、懸臂( 和探測(cè)單元(6) ；X軸傳動(dòng)裝置(21)固定在載物臺(tái)(3)和底座(1)之間，載物臺(tái)(3)隨X軸傳動(dòng)裝置—起滑動(dòng)；Y軸 傳動(dòng)裝置0 長(zhǎng)端部固定在底座(1)內(nèi)部；Z軸傳動(dòng)裝置的下端部與Y軸傳動(dòng)裝置(22)短端部固定連接；被檢測(cè)目標(biāo)(7)置于暗箱中的載物臺(tái)(3上，暗箱固定在載 物臺(tái)(3)上且暗箱(4)與載物臺(tái)(3)之間為密封連接；懸臂(5)的一端部與Z軸傳動(dòng)裝置(23)的上端部連接，懸臂(5)的中部置于暗箱(4)的一側(cè)壁中，懸臂(5)的另一端部位于暗 箱中且懸臂(5)的另一端部與探測(cè)單元(6)固接，使探測(cè)單元(6)置于暗箱中，探 測(cè)單元(6)隨著Z軸傳動(dòng)裝置—同升降，用于調(diào)節(jié)探測(cè)單元(6)與被檢測(cè)目標(biāo)(7)之 間的距離。
2.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)采集定位系統(tǒng)，其特征在于，利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)X軸傳動(dòng)裝 置(21)、Y軸傳動(dòng)裝置0 和Z軸傳動(dòng)裝置定位操作的驅(qū)動(dòng)控制步驟包括步驟Sl 計(jì)算機(jī)對(duì)X軸傳動(dòng)裝置、Y軸傳動(dòng)裝置0 和Z軸傳動(dòng)裝置進(jìn)行 復(fù)位，回歸機(jī)械原點(diǎn)；步驟S2 開啟探測(cè)單元(6)連拍模式；步驟S3 計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)控制X軸傳動(dòng)裝置和Y軸傳動(dòng)裝置0 做平行移動(dòng)，調(diào)節(jié) 探測(cè)單元(6)與被檢測(cè)目標(biāo)(7)的水平相對(duì)位置，使被檢測(cè)目標(biāo)(7)處于探測(cè)單元(6)的 中央?yún)^(qū)域的正上方；步驟S4 計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)控制微調(diào)Z軸傳動(dòng)裝置(23)，用于調(diào)節(jié)探測(cè)單元(6)與被檢測(cè)目 標(biāo)(7)之間的距離，使得探測(cè)單元(6)對(duì)被檢測(cè)目標(biāo)(7)實(shí)現(xiàn)清晰成像； 步驟S5 關(guān)閉探測(cè)單元(6)連拍模式，至此完成定位操作。
3.如權(quán)利要求2所述的信號(hào)采集定位系統(tǒng)，其特征在于，X軸傳動(dòng)裝置01)、Y軸傳動(dòng) 裝置0 和Z軸傳動(dòng)裝置由X、Y和Z三個(gè)方向的電控平移臺(tái)組成。
4.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)采集定位系統(tǒng)，其特征在于，懸臂(5)與暗箱(4)之間采用 密封結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)采集定位系統(tǒng)，其特征在于，探測(cè)單元(6)包括相機(jī)和鏡頭。
6.如權(quán)利要求5所述的信號(hào)采集定位系統(tǒng)，其特征在于，相機(jī)為光電探測(cè)器。
全文摘要
本發(fā)明是一種信號(hào)采集定位系統(tǒng)，包括底座、X軸傳動(dòng)裝置、Y軸傳動(dòng)裝置、Z軸傳動(dòng)裝置、載物臺(tái)、暗箱、懸臂和探測(cè)單元；X軸傳動(dòng)裝置固定在載物臺(tái)和底座之間，載物臺(tái)隨X軸傳動(dòng)裝置一起滑動(dòng)；Y軸傳動(dòng)裝置長(zhǎng)端部固定在底座內(nèi)部；Z軸傳動(dòng)裝置的下端部與Y軸傳動(dòng)裝置短端部固定連接；被檢測(cè)目標(biāo)置于暗箱中的載物臺(tái)上，暗箱固定在載物臺(tái)上且暗箱與載物臺(tái)之間為密封連接；懸臂的一端部與Z軸傳動(dòng)裝置的上端部連接，懸臂的中部置于暗箱的一側(cè)壁中，懸臂的另一端部位于暗箱中，且懸臂的另一端部與探測(cè)單元固接，使探測(cè)單元置于暗箱中，探測(cè)單元隨著Z軸傳動(dòng)裝置一同升降，用于調(diào)節(jié)探測(cè)單元與被檢測(cè)目標(biāo)之間的距離。適用于密閉空間的圖像采集。
文檔編號(hào)A61B5/00GK102138783SQ201110065288
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者楊祥, 楊鑫, 田捷, 秦承虎, 薛貞文 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所