专利名称：一种微生物细胞悬浮培养的在线观测系统和方法
技术领域：
本发明属于生物在线观测领域，涉及一种在线检测微生物细胞悬浮培养过程中细 胞增殖的观测系统，尤其是一种基于液体浑浊度传感器的在线检测微生物细胞增殖的系统 和方法。
背景技术：
在微生物科学领域，对微生物细胞的生长的观测，是对其研究的基本方法之一，也 是重要方法，只有掌握了微生物细胞的生长过程，才能对微生物做进一步的研究。在现有的微生物细胞培养的方法中，主要采用生物化学的方法，定期对被观测微 生物细胞的生长进行观测。常用的技术，是采用悬浮培养技术，即将游离的细胞或小的细胞 团置于液体培养剂中进行培养和生长的一种技术，对微生物细胞进行悬浮培养，定期观测 培养液中的细胞生长状况。具体做法是(1)将带有微生物细胞的培养液振荡摇勻，放置在 适当的环境中进行培养；(2)经过一定时间，有明显增殖时，可用大口移液管将培养物分装 成两瓶，继续培养；(3)细胞计算对培养液进行化学处理后，取悬液置入血细胞计数板上 计数；(4)绘制生长曲线鲜重法对细胞悬浮培养液进行离心收集后称重，将鲜重作为纵 轴，时间为横轴，绘制曲线，干重法可在称量鲜重之后，将细胞进行曲烘干，再称量干重，以 干重为纵坐标，培养时间为横坐标，绘制细胞干重生长曲线。上述两种方法每隔一定时间取 样一次，进行统计计算。这种传统方法的观测不连续，且实验手段复杂，实验设备价格昂贵， 不方便应用，在对细胞进行长期生长的观测中具有一定的局限性，使其连续性及无人值守 的情况下不能满足要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于液体浑浊度传感器的 微生物细胞悬浮培养的在线观测系统和方法。该方法利用在线观测技术，具有测量的非接 触性、连续性和速度快的优点。本发明的目的是通过以下技术方案来解决的这种微生物细胞悬浮培养的在线观测系统，包括培养器和计算机，所述培养器的 旁侧设置有红外光源，培养器的下方设有液体浑浊度传感器，液体浑浊度传感器的散射率 探测头正对培养器的底部，液体浑浊度传感器的输出端连接有数据采集卡，数据采集卡的 输出端与计算机连接。基于上述微生物细胞悬浮培养的在线观测系统，本发明还提出一种微生物细胞悬 浮培养的在线观测方法，具体按照以下步骤第一，标定观测区域；将被观测对象放在培养器中，调整液体浑浊度传感器和红外光源的位置，并调整 培养器的位置，使被观测对象充分暴露在液体浑浊度传感器的测量范围之内；第二，标定参考值；
将培养器取下，取一瓶清澈的液体放置于培养器的位置，通过液体浑浊度传感器测量液体浑浊度，得到液体浑浊度初始值，将该初始值作为参考值存储于计算机中；第三，在线观测并采集数据；将培养器放到观测区域，以固定的时间间隔对溶液浑浊度进行多次测量，并通过 数据采集卡传送给计算机；第四，绘制微生物细胞的生长曲线；计算机根据得到的液体浑浊度数据，以溶液浑浊度为纵轴，时间为横轴绘制微生 物细胞的生长曲线。本发明采用液体浑浊度传感器以及红外光源观测悬浮培养的微生物细胞的生长 繁殖情况，并将测量数据送往计算机进行处理生成微生物细胞的生长曲线，达到观测的目 的，该系统及方法实现了在非接触环境中及无人监控下对微生物细胞的生长进行观测，具 有高效率、非接触、速度快、便于应用的特点。
图1为本发明的微生物细胞悬浮培养的在线观测系统连接示意图。其中1为红外光源；2为培养器；3为液体浑浊度传感器；4为数据采集卡。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步详细描述参见图1，本发明的微生物细胞悬浮培养的在线观测系统，包括培养器2、红外光 源1、液体浑浊度传感器3、数据采集卡4和计算机5，其中在培养器2的旁侧设置红外光源 1，在培养器2的下方设置液体浑浊度传感器3，将液体浑浊度传感器3的散射率探测头正对 培养器2的底部，液体浑浊度传感器3的输出端连接数据采集卡4的输入端，数据采集卡4 的输出端与计算机5连接。基于以上系统的微生物细胞悬浮培养的在线观测方法，具体需要按照以下步骤进 行第一，标定观测区域将被观测对象放在培养器2中，调整液体浑浊度传感器3和红外光源1的位置，并 调整培养器2的位置，使被观测对象充分暴露在液体浑浊度传感器3的测量范围之内，即将 培养器2置于红外光源1所能照射到并且液体浑浊度传感器3的散射率探测头所能接受到 散射红外光的区域。第二，标定参考值将培养器2取下，取一瓶清澈的液体放置于培养器2的位置，通过液体浑浊度传感 器3测量液体浑浊度，得到液体浑浊度初始值，将该初始值作为参考值存储于计算机5中， 以便后续获得的浑浊度数据与此初始值进行对比。第三，在线观测并采集数据；将培养器2放到观测区域，以固定的时间间隔对溶液浑浊度进行多次测量，并通 过数据采集卡4传送给计算机5。本发明该步骤的具体原理是当一束红外光通过被观测对象时，溶液中的细胞对入射光有散射和吸收作用。通过测量散射光可以判断溶液中细胞的状况和分布，散射光强 度及其在空间的分布与细胞直径大小、入射光波长、试样介质折射率、微粒折射率、入射光 强度等诸多因素有关。不同波长的光作用于同一细胞或同一波长的光作用于不同大小的细 胞时，散射光强度在空间的分布有所不同，同时散射光的总强度亦不同。因此可根据散射光 的强度来反映溶液的浑浊度，散射光强度越强，表明溶液浑浊度越高。这样每隔一定时间对 溶液的浑浊度进行一次测量，该时间可根据观测对象的不同进行相应的设置，并通过数据 采集卡传送给计算机5，进行记录。第四，绘制微生物细胞的生长曲线；计算机5根据得到的液体浑浊度数据，以溶液浑浊度为纵轴，时间为横轴绘制微 生物细胞的生长曲线。由于细胞在繁殖过程中，随着数量的增加，将导致培养溶液越来越浑 浊。因此，培养器中被观测溶液浑浊度的变化可直接反应细胞数量的增加情况。综上所述，本发明的观测系统利用计算机及相应的传感器实现了一套简单，容易 实现的实验观察系统，并且采用该系统的进行观察的方法容易操作，观测结果通过计算机 自动处理，有效节省了人力，真正实现了高效率、非接触的特点。
权利要求
一种微生物细胞悬浮培养的在线观测系统，包括培养器(2)和计算机(5)，其特征在于所述培养器(2)的旁侧设置有红外光源(1)，培养器(2)的下方设有液体浑浊度传感器(3)，液体浑浊度传感器(3)的散射率探测头正对培养器(2)的底部，液体浑浊度传感器(3)的输出端连接有数据采集卡(4)，数据采集卡(4)的输出端与计算机(5)连接。
2.一种基于权利要求1所述系统的微生物细胞悬浮培养的在线观测方法，其特征在 于，按照以下步骤第一，标定观测区域；将被观测对象放在培养器(2)中，调整液体浑浊度传感器(3)和红外光源(1)的位置， 并调整培养器(2)的位置，使被观测对象充分暴露在液体浑浊度传感器(3)的测量范围之 内；第二，标定参考值；将培养器(2)取下，取一瓶清澈的液体放置于培养器(2)的位置，通过液体浑浊度传感 器(3)测量液体浑浊度，得到液体浑浊度初始值，将该初始值作为参考值存储于计算机(5) 中；第三，在线观测并采集数据；将培养器(2)放到观测区域，以固定的时间间隔对溶液浑浊度进行多次测量，并通过 数据采集卡(4)传送给计算机(5)；第四，绘制微生物细胞的生长曲线；计算机(5)根据得到的液体浑浊度数据，以溶液浑浊度为纵轴，时间为横轴绘制微生 物细胞的生长曲线。
全文摘要
本发明公开了一种微生物细胞悬浮培养的在线观测系统和方法，该系统包括培养器和计算机，培养器的旁侧设置有红外光源，培养器的下方设有液体浑浊度传感器，液体浑浊度传感器的散射率探测头正对培养器的底部，液体浑浊度传感器的输出端连接有数据采集卡，数据采集卡的输出端与计算机连接。本发明的观测方法通过观测微生物细胞悬浮的液体浑浊度来衡量微生物细胞的数量，并通过计算机进行数据自动处理，实现了在非接触环境中及无人监控下对微生物细胞的生长进行观测，具有高效率、非接触、速度快、便于应用的特点。
文档编号G01N21/51GK101818115SQ20101014889
公开日2010年9月1日 申请日期2010年4月16日 优先权日2010年4月16日
发明者张玲, 郑恩让, 高飞, 齐香君 申请人:陕西科技大学