所屬領(lǐng)域：電子信息、生物醫(yī)學(xué)
在國(guó)家自然科學(xué)基金、863計(jì)劃的資助下，面向生物醫(yī)學(xué)工程的微操作機(jī)器人系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、顯微圖像處理與深度辨識(shí)、超微量定量注射等方面取得了數(shù)項(xiàng)原創(chuàng)性研究成果，獲天津市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)和國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。該系統(tǒng)中的相關(guān)技術(shù)獲得多項(xiàng)專(zhuān)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(dòng)控制系統(tǒng)，ZL03 1 29924.5：全數(shù)字細(xì)分型高精度步進(jìn)電機(jī)控制器，ZL97121702.5：用于生物醫(yī)學(xué)工程的微操作機(jī)器人。
在國(guó)家863計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目資助下，該微操作機(jī)器人系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入生命科學(xué)領(lǐng)域的示范性應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化階段，主要應(yīng)用領(lǐng)域包括顯微注射、顯微切割、病理分析等。
基于微操作機(jī)器人的數(shù)字切片掃描系統(tǒng)，是針對(duì)生物醫(yī)學(xué)切片數(shù)字化這一應(yīng)用目標(biāo)所構(gòu)建的自動(dòng)化微操作系統(tǒng)。通過(guò)掃描拼接的方式，將物理切片掃描生成數(shù)字圖像，可獲得原始切片在各種倍數(shù)物鏡下的所有信息，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示和操作，模擬真實(shí)顯微鏡下的觀察過(guò)程。數(shù)字切片突破了顯微鏡視野范圍限制，使用戶(hù)以更全面地觀察切片而不丟失細(xì)節(jié)；易于檢索和快速瀏覽；便于存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)信息交流，特別適合于醫(yī)學(xué)的遠(yuǎn)程診斷和會(huì)診，以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)；可整合資源、節(jié)省資金，對(duì)于一些難以取得的切片，可通過(guò)數(shù)字化實(shí)現(xiàn)共享，而不用擔(dān)心由于切片破碎、褪色造成的問(wèn)題。
該系統(tǒng)的主要技術(shù)特點(diǎn)包括：
1． 微米級(jí)運(yùn)動(dòng)精度的手自一體的電控顯微鏡載物平臺(tái)
2． 高度并行的數(shù)字切片掃描策略，20分鐘內(nèi)完成1厘米×1厘米大小的數(shù)字切片生成。
3． 海量影像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索策略，可實(shí)現(xiàn)切片的平滑瀏覽、無(wú)級(jí)放縮。
4． 便捷、高效、友好的操作模式設(shè)計(jì)，系統(tǒng)具有很強(qiáng)的易用性。
該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及性能指標(biāo)：
1. 電動(dòng)載物平臺(tái)規(guī)格參數(shù)
? 行程：86mm x 86mm
? 重復(fù)定位精度：±2μm
? 最小步距：10μm；
? 最大運(yùn)動(dòng)速度： 2000μm / s
? 最小運(yùn)動(dòng)速度： 1.4μm / s
? 平整度：5μm
? 測(cè)角精度：±2 arc/s
2. 數(shù)字切片掃描軟件性能及特點(diǎn)
? 采用連通區(qū)域優(yōu)先的融合軌跡規(guī)劃算法，圖像融合效果佳；
? 攝像參數(shù)靈活可控，白平衡、曝光、對(duì)焦，可采用軟件托管的自動(dòng)控制，同時(shí)支持手動(dòng)設(shè)置；
? 支持預(yù)設(shè)攝像參數(shù)，并可按物鏡倍數(shù)進(jìn)行分組預(yù)設(shè)，更換物鏡后，可直接調(diào)用相應(yīng)的預(yù)設(shè)參數(shù)；
? 精確控制微動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)定位，重復(fù)定位精度達(dá)到±2μm；
3. 數(shù)字切片瀏覽軟件性能及特點(diǎn)
? 可對(duì)超大圖像進(jìn)行快速加載，并可流暢瀏覽數(shù)字切片。
? 可拖動(dòng)瀏覽，可使圖像跟隨鼠標(biāo)移動(dòng)；
? 實(shí)時(shí)標(biāo)記局部圖像的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)縮略圖輔助定位；
? 圖像逐級(jí)放縮，不損失畫(huà)質(zhì)；
? 可對(duì)自選的局部標(biāo)定區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量精度±0.3μm；
物理切片的數(shù)字化，開(kāi)啟了針對(duì)病理信息數(shù)字化處理的大門(mén)。借助于顯微圖象處理技術(shù)，可以廣泛地應(yīng)用在病理分析、遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷、科研教學(xué)等諸多以切片為研究目標(biāo)的生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
在我國(guó)，隨著數(shù)字化切片在醫(yī)學(xué)與生命科學(xué)領(lǐng)域的日益普及，顯微切片自動(dòng)掃描系統(tǒng)的需求量將逐年擴(kuò)大。目前，該系統(tǒng)樣機(jī)已經(jīng)研制成功，正在進(jìn)入市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)階段。國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品，主要面向大型醫(yī)療機(jī)構(gòu)和研究所，一般價(jià)格都在40萬(wàn)元人民幣以上。基于微操作機(jī)器人的數(shù)字切片掃描系統(tǒng)，由于具有全部自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可以大幅度降低成本，有效打開(kāi)中低端市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品。
本項(xiàng)目可極大地降低數(shù)字化切片技術(shù)的應(yīng)用門(mén)檻，使此項(xiàng)技術(shù)在基層醫(yī)療單位得到更好地推廣應(yīng)用，促進(jìn)我國(guó)病理切片數(shù)字化管理和共享利用水平的提高，有效提升醫(yī)療診斷的服務(wù)水平，可產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。