[发明专利]基于3D打印制造的显微成像及光学传感物联网系统

说明书

本发明公开了基于3D打印制造的显微成像及光学传感物联网系统，涉及生物细胞实验技术领域，具体为基于3D打印制造的显微成像及光学传感物联网系统，包括底座模块、光学腔模块、光电接收模块、控制盒模块、光学传感片模块和集成电路，所述底座模块上设有光学腔模块和光电接收模块，以及设置在光学腔模块上的控制盒模块，所述光学腔模块内设有光学传感片模块。本发明采用3D打印制造显微系统的整体骨架，并通过结构拓扑优化在保证结构精度及强度的前提下最大限度地减少装置的体积、重量，在设计上各部分结构和简单拆卸、装配，为仪器实际投入使用时的消毒清洁步骤提供便利，装置成本较低，可快速成型并批量制造。

技术领域

本发明涉及生物细胞实验技术领域，具体为基于3D打印制造的显微成像及光学传感物联网系统。

背景技术

现有的显微镜系统多基于固定的铸铁结构设计，体积庞大，无法在对细胞培养的同时监测培养箱内细胞的生长状况。而且出厂形式单一，留给实验仪器加装、装的空间有限。对于有特殊实验需求的用户定制时间长且费用高昂。本发明通过3D打印技术可以较低的成本快速定制显微成像系统。现有的物联网显微镜方案大多通过电脑与云端连接，需要外置的主机辅助上传数据，主机要保持实时开机。本发明通过一体化的集成控制系统，以及小型化的光学结构设计使得装置小型化可被整体放入培养箱内且无需外接线缆。同时，在一个光学腔内集成了显微成像与光学传感两个系统，实现对细胞培养过程的实时监控。现有的用于细胞培养过程的显微成像系统结构复杂，各部分组件难以拆装维修，如零件损坏需整体更换维护。本发明提供简易的可拆装结构，用户仅需将对应的骨架零件打印，便可实现相应部件的替换、更改。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了基于3D打印制造的显微成像及光学传感物联网系统，解决了上述背景技术中提出现有的用于细胞培养过程的显微成像系统结构复杂，各部分组件难以拆装维修，如零件损坏需整体更换维护的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于D打印制造的显微成像及光学传感物联网系统，包括底座模块、光学腔模块、光电接收模块、控制盒模块、光学传感片模块和集成电路，所述底座模块上设有光学腔模块和光电接收模块，以及设置在光学腔模块上的控制盒模块，所述光学腔模块内设有光学传感片模块，所述光学腔模块由显微光源部分、激光列阵部分和光学腔骨架组成，所述光学腔骨架上设有光学腔盖板。

可选的，所述底座模块包括底座骨架、微动平台、上支撑板、物镜、底座侧板、USB电子目镜、镜头座和直角反射棱镜，所述底座骨架为整个显微成像系统的支撑底座，其上部有一方形光学腔，光学腔内安装有USB电子目镜和直角反射棱镜，所述USB电子目镜由位于光学通路末端的一颗M螺丝锁紧固定，所述直角反射棱镜由UV胶水粘合在底座骨架的方形光学通路内，所述直角反射棱镜将物镜的入射光线进行90°反射，使其被USB电子目镜接收，所述的底座侧板安装于方形光学通路一侧，用于密封整个方形光学通路，所述方形的光学通道外侧覆盖有一层0.1mm铝箔胶带用于起到遮光作用。

可选的，所述底座骨架的两侧均设有一个方形突起平台，并通过颗M螺丝与两个LZ型微动平台固定，所述LZ型微动平台顶部再通过颗M螺丝与上支撑板固定，所述微动平台的可调行程为10mm，用于调整培养瓶到物镜之间的焦距，并确保上支撑板的水平度，使培养瓶内的培养液均匀分布，所述的底座骨架的底部设有四个突起的支撑脚，所述镜头座向外延长的两块方形侧板将其配合固定在方形光学通路上，所述镜头座连接并配合物镜、方形光学通路和底座侧板，所述镜头座的孔内加工有RMS标准螺纹，用于配合物镜。

可选的，所述上支撑板可以根据用户需求通过D打印定制相应形状以配合各种不同型号的细胞培养瓶，所述上支撑板背部有一方形导槽，所述导槽上开设有四个适配M螺丝的螺孔，用于放入并固定光学腔模块，并固定其相对上支撑板的高度。