徕卡医疗切片机石蜡表面切片质量判定方式研究

朱伸伟

徕卡显微系统（上海）有限公司

摘要：在生产组装切片机的过程中，机器调试完成需要进行最终的切片确认，避免切片不良的机器流入市场。但在实际的操作中，切片样本的表面质量判定是通过肉眼识别，这可能导致针对同一台机器，不同的操作人员之间会产生判定结果不一致的现象。这就需要我们寻找一种技术或设备来辅助完成切片样本表面质量判定的量化指标，避免不同人员之间的判定误差和误判率，对切片的表面质量进行量化控制，存储入档。从流程上看，量化控制切片质量对切片机的质量管控意义重大。

关键词：石蜡样本；树脂样本；纹路

2018.12月接到公司领导任务，设计工装或引入新技术来解决目前切片机检验过程中必须依靠经验判定的工作模式，切片质量控制结果必须量化输出，并且可以存储，以便后续查阅。要求这个任务在2019.1月份完成。自从德国徕卡切片机转移到中国生产，质量控制组的同事就一直采用这种从德国学过来的判定方法：肉眼判定切片样本是否合格。破旧出新，是我们技术人员的使命，但针对这项任务，时间紧促，任务艰巨。如果使用常规思考模式很难完成这项任务。

任务之艰巨，主要体现在切片样本使用石蜡（透明浅白色）切片。利用照相机也无法捕捉到样本表面的纹路现象。样本表面相当光滑，在照相机下面就像是一面镜子，拍出的图片无法看清楚表面纹路。操作人员依据经验判定，也要从不角度，在聚光灯下进行仔细查看。不同质检人员给出的判定结果也会有所差异。因为样本纹路的高低无法进行测量，只能从纹路的明显程度来判定是否符合标准。尤其针对纹路不是很明显的样本，质量人员判定起来相当纠结。

根据目前的状态，依据我在切片医疗行业6年的工作经验对任务进行初步判定：若设计工装设备，势必投入较多的时间和成本，无法在任务的截止时间来完成。经过和其他工程师商议，决定采用外购新技术的设备来完成任务。

下面我们根据目前的现状从任务的需求分析入手，进行方案选型，现场测试几个过程来分析实施完成任务。

一．目前现状

切片机的精度很高和切出的片非常薄，是头发丝直径的十分之一。所以在切片的过程，易受到装配质量和物料不良的影响。虽然每个机器的装配过程一致，但装配调试的细节是有区别的，这些区别最终体现在切片的纹路上。好的切片摊在摊片机上几乎没有纹路。但如果装配调试不是很好，切片表面就会有纹路，这些纹路若过于明显就会影响操作人员的判定结果。因此切片质量的判定是切片机质量的核心条款之一。利用肉眼判定纹路，主观性比较强，无法进行存储。

那么我们如何摆脱利用经验和肉眼来判定切片质量，一直是困扰我多年的课题。现在公司决定解决这个问题，进行立项。目前的状态是80%的切片机的切片检验，需要人工判定。质量人员的经验对切片机切片质量是否符合标准的判定有直接的影响。同时判定的样本也无法进行保存。

切片判定的标准是：1.连续10刀的切片，检查是否有断片；2.切片后的样本表面不允许出现明显的纹路。以上两条是目前对切片机整机切片质量把控的两个关键要求。在实际检验过程中，第一项要求比较容易判定。有没有断片，切片过程可以直接显示出来，不难得出一致的结论。

对于第二条质量要求，比较难以执行，因为大家对标准理解不一致。所以在实际的生产中会产生很多的分歧。目前也是切片判定标准的一个短板。所以这项任务的完成对切片质量把控的一致性有很重要的意义。

图1切片建模

如何通过设备来测量切片的纹路，如何将测量的数据连续起来，如何对测量的数据进行保存。解决这些问题，就会大大提升针对切片机切片质量的判定，也可以对切片机的结果进行量化存储。因此总结下来，这项任务的需求如下：

1）切片样本可验证性

2）切片标准可量化性；

3）切片评估依据科学性；

4）评估结果可信性；

二、方案探讨

方案一：摊片判定方法

实际操作中，若无法满足理论上的量化要求，那么至少需要保证检测过程和客户实际使用的过程尽量一致。因此，我们尝试引用客户端的切片判定方法。越接近客户使用的方式方法，越能够探知到客户真正在乎的是什么。

操作方法如下：

（1）温度设置在40度；

（2）3μm厚的切片水面上摊平；

（3）观察切片的样本表面是否出现纹路；

若出现明显刀纹，则判定不合格。若刀纹不明显，则认为合格。这种判定标准虽然切合实际，但“明显刀纹”是一个没有量化的判定标准。也是同样需要依据操作人员的经验，无法做到科学的判定。针对1μm厚度的切片无法采用这种方式判定，因为1μm切片太薄，无法进行摊片判定。最后一个关键缺点就是切片进入水中5秒钟后刀纹会自动摊平，进而影响判定。这种判定方式也摆脱不了依靠经验的束缚，无法实现切片结果的可验证性和可量化性。

方案二微型放大镜设备放大观察

将切片样本放在放大镜下面，进行观察。可以看得更细微，更清晰。但是由于放大设备的局限性，无法全局看到样本表面状态，只能对其局部进行清晰的分析。以偏概全就成为这个方案判定的缺陷，该方案同样无法摆脱操作人员的主观性。

方案三基恩士3D扫描

基恩士系列显微镜，测量指标如下：

1.机器测量区域：200mm×100mm×50mm

2.可测量高度：50mm

3.一次操做可对多目标进行测量；

4.用颜色显示目标物的高度信息，将肉眼看不出的细微起伏或加工时的偏差可视化

5.可以依据样本模拟3D图片测量出峰谷的高低差；

依据据技术指标可以初步判定，它具有实现我们需求的可能。因此联系供应商，安排进行实际的测试操作，现场模拟检查能否满足我们的需求。经过现场操作，将切片后的样本防在显微镜平台上，首先操作显微镜将样本区域定位，然后一键按下，开始对切片的样本进行3D扫描，经过10s的时间，样本表面数据采集完毕。并形成模拟图像显现出来，如右图所示。据图我们可以很清晰的看出竖直方向的纹路，这个纹路就是判定切片质量是否合格的依据。

经过图片的过滤处理，如图4所示，整个面上点的都有自己的坐标数据，我们可以查看每个点的数据。可以根据测量出来的图形，来判定切片结果是否满足要求。导出的量化数据如图5所示，这些指标均可以直接存储，以备后续调用查看。

图5

三切片质量总结

经过上述方案优劣比较，选用基恩士显微镜作为控制切片机切片质量的设备。根据设备的输出数值和样本的纹路要求，我们定义纹路的高低差不大于3μm。超出这个数值，切片质量是不符合要求的。后续标准会随着实际应用而会有所调节。

接受并完成这项任务我学习到很多，新技术促进了传统行业的技术性突破。以前始终认为不可能改变的现状，但现在做到了，而且很精准的做到。打破习惯思维，是这次任务最大的收获。希望在以后的工作中能够积累更多这方面的经验，完成更多传统观念认为无法实现的任务。

作者简介：

朱伸伟，男，1980.12.29，机械工程师，徕卡显微系统（上海）有限公司，研究方向：精密工夹具设计。