所屬領域：電子信息、生物醫學
在國家自然科學基金、863計劃的資助下，面向生物醫學工程的微操作機器人系統，在系統設計與實現、顯微圖像處理與深度辨識、超微量定量注射等方面取得了數項原創性研究成果，獲天津市技術發明一等獎和國家技術發明二等獎。該系統中的相關技術獲得多項專利成果，ZL2005 1 0016296.7：基于顯微圖像處理的微操作工具深度信息提取方法及裝置，ZL2004 1 0018840.7：微量注射自動控制系統，ZL03 1 29924.5：全數字細分型高精度步進電機控制器，ZL97121702.5：用于生物醫學工程的微操作機器人。
在國家863計劃重點項目資助下，該微操作機器人系統已經進入生命科學領域的示范性應用和產業化階段，主要應用領域包括顯微注射、顯微切割、病理分析等。
基于微操作機器人的數字切片掃描系統，是針對生物醫學切片數字化這一應用目標所構建的自動化微操作系統。通過掃描拼接的方式，將物理切片掃描生成數字圖像，可獲得原始切片在各種倍數物鏡下的所有信息，通過計算機進行顯示和操作，模擬真實顯微鏡下的觀察過程。數字切片突破了顯微鏡視野范圍限制，使用戶以更全面地觀察切片而不丟失細節；易于檢索和快速瀏覽；便于存儲和網絡信息交流，特別適合于醫學的遠程診斷和會診，以及實驗教學；可整合資源、節省資金，對于一些難以取得的切片，可通過數字化實現共享，而不用擔心由于切片破碎、褪色造成的問題。
該系統的主要技術特點包括：
1． 微米級運動精度的手自一體的電控顯微鏡載物平臺
2． 高度并行的數字切片掃描策略，20分鐘內完成1厘米×1厘米大小的數字切片生成。
3． 海量影像數據存儲和檢索策略，可實現切片的平滑瀏覽、無級放縮。
4． 便捷、高效、友好的操作模式設計，系統具有很強的易用性。
該系統結構及性能指標：
1. 電動載物平臺規格參數
? 行程：86mm x 86mm
? 重復定位精度：±2μm
? 最小步距：10μm；
? 最大運動速度： 2000μm / s
? 最小運動速度： 1.4μm / s
? 平整度：5μm
? 測角精度：±2 arc/s
2. 數字切片掃描軟件性能及特點
? 采用連通區域優先的融合軌跡規劃算法，圖像融合效果佳；
? 攝像參數靈活可控，白平衡、曝光、對焦，可采用軟件托管的自動控制，同時支持手動設置；
? 支持預設攝像參數，并可按物鏡倍數進行分組預設，更換物鏡后，可直接調用相應的預設參數；
? 精確控制微動平臺運動定位，重復定位精度達到±2μm；
3. 數字切片瀏覽軟件性能及特點
? 可對超大圖像進行快速加載，并可流暢瀏覽數字切片。
? 可拖動瀏覽，可使圖像跟隨鼠標移動；
? 實時標記局部圖像的相對位置，實現縮略圖輔助定位；
? 圖像逐級放縮，不損失畫質；
? 可對自選的局部標定區域進行測量，測量精度±0.3μm；
物理切片的數字化，開啟了針對病理信息數字化處理的大門。借助于顯微圖象處理技術，可以廣泛地應用在病理分析、遠程醫療診斷、科研教學等諸多以切片為研究目標的生物醫學領域。
在我國，隨著數字化切片在醫學與生命科學領域的日益普及，顯微切片自動掃描系統的需求量將逐年擴大。目前，該系統樣機已經研制成功，正在進入市場營銷階段。國內外同類產品，主要面向大型醫療機構和研究所，一般價格都在40萬元人民幣以上。基于微操作機器人的數字切片掃描系統，由于具有全部自主知識產權，可以大幅度降低成本，有效打開中低端市場的主導產品。
本項目可極大地降低數字化切片技術的應用門檻，使此項技術在基層醫療單位得到更好地推廣應用，促進我國病理切片數字化管理和共享利用水平的提高，有效提升醫療診斷的服務水平，可產生良好的經濟效益和社會效益。