一种基于CMOS传感器的测定细菌三维运动轨迹的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于CMOS传感器的测定细菌三维运动轨迹的装置，其包括：CMOS传感器、细菌载体、光源及图像处理器；光源设置于细菌载体的上方；光源由波长不同的第一LED灯和第二LED灯组成，第一LED灯的出光口竖直向下，发出的光线垂直于细菌载体平面；第二LED灯的出光口倾斜设置使发出的光线与细菌载体平面成45°角；CMOS传感器内设置有CMOS传感器芯片，CMOS传感器设置于细菌载体的正下方且与图像处理器连接。本实用新型专利技术采用高分辨率的CMOS传感器芯片搭建的光学系统来重建细菌的三维轨迹，在不同条件下以高通量实时观察细菌三维轨迹。

A device for measuring three dimensional motion of bacteria based on CMOS sensor

The utility model discloses a device for measuring three-dimensional motion trajectory of bacteria based on CMOS sensor which comprises a CMOS sensor, bacteria carrier, light source and image processor; the light source is arranged above the bacterial carrier; by the first light source LED light at different wavelengths and second LED lights, LED lights, the first outlet is vertical downwards the light is perpendicular to the plane of the carrier second bacteria LED lamp; the light outlet inclined and bacterial carrier plane issued at an angle of 45 degrees; CMOS sensor is arranged inside the CMOS sensor chip, CMOS sensor is arranged in the bacterial carrier and the image processor is connected below. The utility model adopts the optical system constructed by high-resolution CMOS sensor chip to reconstruct the three-dimensional trajectory of bacteria. Under different conditions, the three-dimensional trajectory of bacteria is observed in real time with high flux.

【技术实现步骤摘要】
一种基于CMOS传感器的测定细菌三维运动轨迹的装置
本技术属于半导体及生物技术交叉领域，特别是涉及一种基于CMOS互补金属氧化物半导体传感器的测定细菌三维运动轨迹的装置。
技术介绍
细菌是指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作拟核区的裸露DNA的原始单细胞生物。人们通常所说的狭义的细菌为原核微生物的一类，是一类形状细短，结构简单，多以二分裂方式进行繁殖的原核生物，是在自然界分布最广、个体数量最多的有机体，是大自然物质循环的主要参与者。同时细菌大量存在于我们人体表面和体内，直接或间接的影响着我们人类的健康。无论是在大自然中还是在我们人体内，细菌并非固定不动的，而是通过调整其表面的鞭毛旋转的方向(顺和逆时针)来改变运动状态，细菌的运动对于其增殖和迁移中起到了非常关键的作用，因此探索更好的方法来研究细菌的运动轨迹可以帮助我们更好的了解细菌是如何迁移的，从而找到防止细菌传播和感染的方法。传统上我们可以是通过相差显微镜对细菌运动进行观测，然而相差显微镜仅仅能实现二维空间的观测。要想实现三维空间的观测，通常只能通过激光共聚焦显微镜来实现细菌在三维空间的定位，然而激光共聚焦显微镜也存在着帧速率太低的问题因此无法实现实时观测。因此，在不同条件(物理和化学微环境)下以高通量实时观察细菌三维轨迹是了解细菌迁移机制所迫切需要的。CMOS，中文学名为互补金属氧化物半导体，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N(带负电)和P(带正电)级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。
技术实现思路
本技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。本技术还有一个目的是将CMOS传感器应用于观察细菌运动中，解决现有技术激光共聚焦显微镜存在着帧速率太低的问题因此无法实现实时观测的技术问题。为了实现本技术这些目的和其它优点，本技术提供了一种基于CMOS传感器的测定细菌三维运动轨迹的装置，其包括：CMOS传感器、细菌载体、光源及图像处理器；所述光源设置于细菌载体的上方；所述光源由波长不同的第一LED灯和第二LED灯组成，第一LED灯的出光口竖直向下，发出的光线垂直于细菌载体平面；第二LED灯的出光口倾斜设置使其发出的光线与细菌载体平面成45°角；所述CMOS传感器内部设置CMOS传感器芯片，CMOS传感器设置于细菌载体的正下方且与图像处理器连接。优选的是，所述基于CMOS传感器的测定细菌三维运动轨迹的装置还包括圆形底座，CMOS传感器固定于底座中间，底座边缘相对位置设置有两个支架，两支架上分别安装第一LED灯和第二LED灯。优选的是，所述第一LED灯和第二LED灯在支架上的高度位置可以调节。优选的是，所述支架包括垂直固定于底板的竖直杆，垂直于竖直杆且可以沿着竖直杆上下滑动的横杆；横杆上固定连接LED灯；横杆与竖直杆之间通过连接件连接，连接件上设置有用于调节横杆高度的松紧旋钮。优选的是，所述第一LED灯波长为460nm，第二LED灯波长为660nm。优选的是，所述细菌载体为流动池、微流控芯片或其他透明容器。优选的是，所述图像处理器为配置安装有特别编制、专门用于三维图像处理的应用软件的计算机处理系统，所述CMOS传感器通过USB接口与计算机连接。优选的是，所述CMOS传感器芯片为1800万像素，传感器尺寸为1/2.3英寸，像素大小为1.25nmx1.25nm。优选的是，所述细菌载体放置于CMOS传感器芯片正上方，间距1～5cm。优选的是，所述光源与细菌载体的间距为10～30cm。与现有技术相比，本技术的有益效果：将CMOS传感器技术应用于观察测定细菌运动中，CMOS传感器可以感受到光信号并通过USB连接线和电脑相连，形成影像，进而能够直接通过CMOS传感器搭建的光学系统来重建细菌的三维轨迹。第一LED灯能够获得细菌在水平方向(X和Y方向)的位移，第二LED灯能够获得在垂直方向(Z方向)上的位移。CMOS传感器通过USB接口连接与计算机，通过重构CMOS传感器芯片上的投影，这使得我们可以在计算机上得到大量的细菌的实时位置并且得到其三维运动轨迹。本技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为基于CMOS传感器测定细菌三维运动轨迹的装置示意图；图2为图1所示的装置测定细菌三维运动轨迹的原理图。图中标号：CMOS传感器1、CMOS传感器芯片11、细菌载体2、光源3、第一LED灯31、第二LED灯32、图像处理器4、底座5、支架6、竖直杆61、横杆62、连接件63。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。如图1和图2所示，本技术提供了一种基于CMOS传感器的测定细菌三维运动轨迹的装置，其包括：CMOS传感器1、细菌载体2、光源3及图像处理器4。所述光源设置于细菌载体的上方10～30cm位置；光源由波长不同的第一LED灯31和第二LED灯32组成，第一LED灯的出光口竖直向下，发出的光线垂直于细菌载体平面；第二LED灯的出光口倾斜设置使其发出的光线与细菌载体平面成45°角。对于第一LED灯31和第二LED灯32，需要选择两个不同波长的光源，任意两种不同波长的光源组合都可以。优选的波长：第一LED灯波长为460nm，第二LED灯波长为660nm。所述CMOS传感器内部设置CMOS传感器芯片11。优选的CMOS传感器芯片为1800万像素，传感器尺寸为1/2.3英寸，像素大小为1.25nmx1.25nm。CMOS传感器设置于细菌载体的正下方且与图像处理器连接。所述细菌载体与CMOS传感器芯片之间的间距1～5cm。另一实施例中，所述基于CMOS传感器的测定细菌三维运动轨迹的装置还包括圆形底座5，CMOS传感器固定于底座中间，底座边缘关于圆心对称设置两个支架6，两支架上分别安装第一LED灯和第二LED灯。优选的是，所述第一LED灯和第二LED灯在支架上的高度位置可以调节。所述支架6的具体结构为：包括垂直固定于底板的竖直杆61，垂直于竖直杆且可以沿着竖直杆上下滑动的横杆62；横杆上固定连接LED灯；横杆与竖直杆之间通过连接件63连接，连接件上设置有用于调节横杆高度的松紧旋钮(未示出)。所述细菌载体为流动池、微流控芯片或其他透明容器。所述图像处理器为配置安装有特别编制、专门用于三维图像处理的应用软件的计算机处理系统，所述CMOS传感器通过USB接口与计算机连接。将CMOS传感器芯片上的投影信号发送至计算机，由计算机处理系统进行处理，重构CMOS传感器芯片上的投影，测定细菌三维运动轨迹。本技术的基于CMOS传感器测定细菌三维运动轨迹的装置的测定原理如下：如图2所示，第一LED灯的光线垂直向下，照射在细菌上，进而在CMOS传感器芯片上形成细菌投影1，能够获得细菌在水平方向(X和Y方向)的位移；第二LED灯的光线以与细菌载体平面成45°角的方向照射在细菌上，在CMOS传感器芯片上形成细菌投影2，能够获本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于CMOS传感器的测定细菌三维运动轨迹的装置，其特征在于，包括：CMOS传感器、细菌载体、光源及图像处理器；所述光源设置于细菌载体的上方；所述光源由波长不同的第一LED灯和第二LED灯组成，第一LED灯的出光口竖直向下，发出的光线垂直于细菌载体平面；第二LED灯的出光口倾斜设置使其发出的光线与细菌载体平面成45°角；所述CMOS传感器内部设置CMOS传感器芯片，CMOS传感器设置于细菌载体的正下方且与图像处理器连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于CMOS传感器的测定细菌三维运动轨迹的装置，其特征在于，包括：CMOS传感器、细菌载体、光源及图像处理器；所述光源设置于细菌载体的上方；所述光源由波长不同的第一LED灯和第二LED灯组成，第一LED灯的出光口竖直向下，发出的光线垂直于细菌载体平面；第二LED灯的出光口倾斜设置使其发出的光线与细菌载体平面成45°角；所述CMOS传感器内部设置CMOS传感器芯片，CMOS传感器设置于细菌载体的正下方且与图像处理器连接。2.如权利要求1所述的基于CMOS传感器的测定细菌三维运动轨迹的装置，其特征在于，还包括圆形底座，所述CMOS传感器固定于底座中间，底座边缘相对位置设置有两个支架，两支架上分别安装第一LED灯和第二LED灯。3.如权利要求2所述的基于CMOS传感器的测定细菌三维运动轨迹的装置，其特征在于，所述第一LED灯和第二LED灯在支架上的高度位置可以调节。4.如权利要求3所述的基于CMOS传感器的测定细菌三维运动轨迹的装置，其特征在于，所述支架包括垂直...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋磊，
申请(专利权)人：成都奇璞生物科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51