[發(fā)明專利]一種培養(yǎng)容器中培養(yǎng)基質(zhì)量在線監(jiān)控系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710060584.5
• 申請(qǐng)日: 2017-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN106644964A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒立
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海宸安生物科技有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/25
• 分類號(hào): G01N21/25
• 代理公司: 上海大邦律師事務(wù)所31252
• 代理人: 董穎芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物細(xì)胞培養(yǎng)基質(zhì)量在線監(jiān)控領(lǐng)域，特別是用于在密閉環(huán)境內(nèi)的基于顏色分析的一種培養(yǎng)基質(zhì)量在線監(jiān)控系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在生物醫(yī)療領(lǐng)域，細(xì)胞培養(yǎng)是一項(xiàng)非常基礎(chǔ)且核心的技術(shù)流程。通過細(xì)胞培養(yǎng)，可以極大的復(fù)制擴(kuò)增樣本數(shù)量，經(jīng)過分離之后，可以將擴(kuò)增出的細(xì)胞用于原本少量樣品無法完成的多種用途。

在細(xì)胞培養(yǎng)的過程中，為保證細(xì)胞的合理生長(zhǎng)，需要添加細(xì)胞所需的營(yíng)養(yǎng)成分等多種物質(zhì)。為保證細(xì)胞培養(yǎng)的質(zhì)量，需要監(jiān)控培養(yǎng)基在培養(yǎng)過程中的變化。傳統(tǒng)的培養(yǎng)基培養(yǎng)為人工監(jiān)控，由培養(yǎng)人員肉眼觀察，根據(jù)培養(yǎng)基顏色的改變來判斷培養(yǎng)基內(nèi)部組分的改變，進(jìn)而判斷培養(yǎng)基的質(zhì)量狀況。肉眼判斷的方式比較粗，通常做法是：將需要檢測(cè)的培養(yǎng)容器從培養(yǎng)環(huán)境(例如培養(yǎng)箱)中取出；通過目測(cè)、比色卡等手段，肉眼觀察培養(yǎng)基的質(zhì)量和細(xì)胞生長(zhǎng)環(huán)境，并作出判斷；根據(jù)所觀測(cè)情況的判斷對(duì)培養(yǎng)容器中的培養(yǎng)基做下一步到處理，或?qū)⑴囵B(yǎng)容器放回培養(yǎng)環(huán)境繼續(xù)培養(yǎng)或進(jìn)行下一步操作。

然而，由于不同培養(yǎng)過程中培養(yǎng)基的退化速度不同，需對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行不斷觀測(cè)和檢查，導(dǎo)致經(jīng)常需要工作人員在非正常工作時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)，造成極大的不便和負(fù)擔(dān)。并且，培養(yǎng)基顏色檢測(cè)由人眼完成，即使在借助比色卡等工具的情況下，其檢測(cè)結(jié)果也因人而異，較難進(jìn)行量化比較，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果誤差大，培養(yǎng)質(zhì)量低。在個(gè)體細(xì)胞或局部區(qū)域的培養(yǎng)領(lǐng)域，通常也是基于顯微攝影的實(shí)時(shí)培養(yǎng)過程的人工監(jiān)控，產(chǎn)生同樣的檢測(cè)問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種培養(yǎng)基質(zhì)量在線監(jiān)控系統(tǒng)及方法，通過光源照射密閉的培養(yǎng)容器，利用顏色傳感器對(duì)培養(yǎng)容器內(nèi)的培養(yǎng)基的顏色信息進(jìn)行分析，以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)過程中培養(yǎng)基質(zhì)量情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和監(jiān)控。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種培養(yǎng)容器中培養(yǎng)基質(zhì)量在線監(jiān)控系統(tǒng)，包括光源、傳感器、控制系統(tǒng)；其中，所述光源和所述傳感器分別與所述控制系統(tǒng)連接；

所述光源提供入射光對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行照射；

所述傳感器對(duì)照射培養(yǎng)基之后的出射光進(jìn)行采集，得到出射光信號(hào)；由于入射光通常為白光，白光帶有全部顏色信息，經(jīng)過對(duì)培養(yǎng)基照射之后，白光會(huì)被培養(yǎng)基吸收一部分，因而出射光為被培養(yǎng)基吸收后的部分反射光和散射光，其為攜帶有顏色特征(光譜信息)的顏色光，通過對(duì)該顏色光進(jìn)行分析，可以得到培養(yǎng)基此時(shí)的顏色。

所述控制系統(tǒng)包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和信號(hào)處理模塊，其中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊被配置為將所述出射光信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，所述信號(hào)處理模塊被配置為將所述數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為顏色信號(hào)，來確定培養(yǎng)基的顏色信息。

優(yōu)選的，所述光源包括密閉光源容器和設(shè)置于所述密閉光源容器內(nèi)的發(fā)光元件，所述發(fā)光元件通過光源連接線與所述控制系統(tǒng)連接，所述光源連接線外部有防水連接器。

優(yōu)選的，所述發(fā)光元件為白熾燈、熒光燈、半導(dǎo)體二極管發(fā)光器、激光器、超輻射二極管中的至少一種。

優(yōu)選的，所述光源通過透射或反射對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行照射。

優(yōu)選的，所述傳感器包括密閉傳感器容器和設(shè)置于所述密閉傳感器容器內(nèi)的顏色傳感器元件，所述顏色傳感器元件通過傳感器連接線與所述控制系統(tǒng)連接，所述密閉傳感器容器至少一側(cè)為透明，所述傳感器連接線外部具有防水連接器。

優(yōu)選的，所述顏色傳感器元件為CCD、CMOS、光電二極管、雪崩式二極管、光敏電阻、光電倍增管中的至少一種。

優(yōu)選的，所述信號(hào)處理模塊還包括對(duì)所述顏色信號(hào)進(jìn)行平均或積分或平滑處理。

本發(fā)明還提供一種通過根據(jù)權(quán)利要求之一的在線監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)培養(yǎng)容器中培養(yǎng)基質(zhì)量的方法。

本發(fā)明利用傳感器對(duì)出射光采集，借助控制系統(tǒng)對(duì)出射光進(jìn)行分析，得出培養(yǎng)基的實(shí)時(shí)顏色信息。如此，在指定一段培養(yǎng)時(shí)間內(nèi)，根據(jù)培養(yǎng)基監(jiān)控的精度需求，可以將一段時(shí)間預(yù)設(shè)多個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行離散地獲取培養(yǎng)基顏色信息，也可以在指定時(shí)間段內(nèi)連續(xù)地獲取培養(yǎng)基的顏色信息，每一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的培養(yǎng)基顏色獲取都包含照射-采集-分析的過程。如此，將得到培養(yǎng)基的顏色信息的變化趨勢(shì)，再將得到的一段時(shí)間內(nèi)的顏色信息與初始采集所得值和系統(tǒng)標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比，決定將要對(duì)培養(yǎng)基采取的進(jìn)一步操作。

本發(fā)明的有益效果是：

1.自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)有效減輕人力負(fù)擔(dān)；

2.通過減少反復(fù)取出培養(yǎng)容器進(jìn)行檢測(cè)的環(huán)節(jié)，減少了對(duì)培養(yǎng)基的反復(fù)擾動(dòng)，提高了培養(yǎng)環(huán)境的穩(wěn)定性；