自动细胞培养设备的图像采集系统的制作方法

本实用新型涉及一种自动细胞培养设备的图像采集系统。

背景技术：

细胞培养是生物工程技术中一个必不可少的过程，该技术可以由一个细胞经过大量培养成为简单的单细胞或极少分化的多细胞。通过细胞培养可以得到大量的细胞或其代谢产物。由于大多数生物产品都是从细胞得来，因此细胞培养技术是生物技术中最核心、最基础的技术。细胞培养工作现已广泛应用于生物学、医学、新药研发等各个领域，它对整个生命科学研究起到至关重要的作用。

目前，欧美发达国家已纷纷开展相关仪器装置的研发工作，细胞培养系统装置已开始逐步实现商品化发展。根据研究目的的不同，可采用大型自动化细胞培养系统和专用细胞培养系统对不同来源的细胞样品进行离体培养。现有的自动细胞培养设备在图像实时监测和实现培养瓶自动换液上还有不足，特别是针对不同生长方式的细胞样品(贴壁细胞和悬浮细胞)进行自动换液和在线监测的细胞培养系统。

鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种自动细胞培养设备的图像采集系统，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种能够实时记录培养箱内细胞生产状况以及实现自动灌流的自动细胞培养设备的图像采集系统。

本实用新型自动细胞培养设备的图像采集系统，包括：细胞培养箱，设置在细胞培养箱的支架装置，设置在所述支架装置上的细胞培养瓶、储液瓶、用于采集细胞培养瓶内细胞生长状况的图像采集装置、所述的细胞培养瓶和储液瓶通过若干输液管连通，在所述输液管上分别设有细胞培养液驱动泵，还包括与所述的细胞培养液驱动泵、图像采集装置连接的控制器，各培养瓶分别对应一个图像采集装置，所述图像采集装置包括调焦电动平台，设置在所述调焦电动平台上的相机组件，设置在所述相机组件镜头前的物镜组件以及激光测距装置；所述控制器将采集到的培养瓶中细胞生长状况通过有线或无线方式与本地显示终端或远程显示终端连接。

进一步地，所述图像采集装置的物镜可替换，镜头可选配×4，×10，×20，×40，×60五个放大倍率。

进一步地，所述支架装置包括底板，设置在所述底板上的中心立板，所述中心立板将细胞培养箱内分隔为左、右两部分，所述中心立板上安装有用于支撑细胞培养瓶的细胞培养瓶支撑件、用于支撑储液瓶的储液瓶支撑件、用于支撑所述图像采集装置的图像采集支撑件以及用于支撑细胞培养液驱动泵的细胞培养液驱动泵支撑件。

进一步地，所述的细胞培养瓶支撑件、输液瓶支撑件均由由支板和活动孔板组成，所述支板安装在所述中心立板上，所述活动孔板和所述支板通过活页连接，其中细胞培养瓶支撑件的支板上设有震荡电机，所述的震荡电机的动力输出端与所述活动孔板接触，所述的活动孔板通过震荡电机的驱动以实现活动孔板定量起伏。

进一步地，所述支架装置通过两副滚柱交叉导轨副设置在所述细胞培养箱内，各滚柱交叉导轨副包括：安装于细胞箱侧壁的下导轨和安装于的底板上的上导轨，所述下导轨上设有滚子保持器。

进一步地，所述培养箱外壳上设有用于显示细胞生长状况的显示屏以及与所述控制器连接的按键。

进一步地，所述活动孔板上设有培养瓶固定座，所述培养瓶固定座的形状与培养瓶放置在活动孔板上时与活动孔板接触面的形状相适配以固定所述培养瓶。

进一步地，所述细胞培养瓶包括转染瓶，若干扩增瓶，各转染瓶配分别两台细胞培养液驱动泵，一台负责细胞在改造培养过程中，添加转染用细胞培养液，另一台泵负责扩增培养前移除转染用细胞培养液；各扩增瓶分别配置两台细胞培养液驱动泵，一台负责向细胞培养瓶中扩增接种细胞，另一台泵负责在细胞扩增培养期间向扩增瓶中添加培养液。

进一步地，所述细胞培养液驱动泵为蠕动泵。

进一步地，所述输液管为内径为2mm，壁厚为1mm的硅胶管

借由上述方案，本实用新型自动细胞培养设备的图像采集系统至少具有以下优点：

本实用新型通过在细胞培养箱内设置图像采集装置，能够实时获取细胞的生长状况，以使用户实时了解细胞的生长状态。

本实用新型根据所述实时生长状况图像控制各个细胞培养液驱动泵的开启或关闭，以实现培养瓶的自动加液控制。

本实用新型由于培养瓶要求定期振荡，细胞样本采集图像前必需调节焦距。调节焦距通过调焦电动平台实现，将图像采集装置和物镜组件安装在调焦电动平台上，根据需要控制调焦电动平台的运动方向与运动距离，实现焦距调节。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型自动细胞培养设备的示意图；

图2是本实用新型自动细胞培养设备的内部支架示意图；

图3是本实用新型自动细胞培养设备的培养瓶支撑件示意图；

图4是本实用新型自动细胞培养设备的培养瓶支撑件的震荡示意图；

图5是本实用新型自动细胞培养设备的储液瓶支撑件的示意图；

图6是本实用新型自动细胞培养设备的内部支架示意图；

图7是本实用新型自动细胞培养设备的图像采集系统的图像采集装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

本实施例自动细胞培养设备的图像采集系统，包括：细胞培养箱1，设置在细胞培养箱的支架装置，设置在所述支架装置上的细胞培养瓶、储液瓶、用于采集细胞培养瓶内细胞生长状况的图像采集装置、所述的细胞培养瓶和储液瓶通过若干输液管连通，在所述输液管上分别设有细胞培养液驱动泵，还包括与所述的细胞培养液驱动泵21、图像采集装置连接的控制器，各培养瓶分别对应一个图像采集装置22，所述图像采集装置包括调焦电动平台002，设置在所述调焦电动平台上的相机组件003，设置在所述相机组件镜头前的物镜组件004以及激光测距装置001；所述培养箱外壳上设有用于显示细胞生长状况的显示屏以及与所述控制器连接的按键。

所述图像采集装置，用于获取各培养瓶内细胞的实时生长状况图像，并输出该实时生长状况图像至控制器，所述控制器根据所述实时生长状况图像控制各个细胞培养液驱动泵的开启或关闭，其中，在图像采集装置采集培养瓶图像时，首先通过激光测距装置测量相机组件距离培养瓶的距离，然后通过调焦电动平台调节焦距，最后图像采集装置采集培养瓶的图像，并输出至控制器；所述控制器将采集到的培养瓶中细胞生长状况通过有线或无线方式输出至本地显示终端或远程显示终端。

本实施例中，细胞样本图像实时监控部件拟由相机组件、调焦平台、物镜组件和激光测距模块组成。物镜可替换，镜头可选配×4，×10，×20，×40，×60等五个放大倍率。

本实施例中，采用深圳方特科技有限公司的FT-HC1000系列USB2.0工业相机记录图像。

物镜采用莱卡10倍相差物镜，该物镜采用无限远光学体系，具有调整环，有微调功能，能适应较厚载玻片。该物镜的数学孔径为0.35mm，工作距离大于10mm，满足使用要求。

调焦用电动平台拟采用东莞鼎企磨具配件有限公司生产的AY40-F1V间精密电动平台。该平台安装尺寸为40×40(单位：mm)，满足工业相机的安装界面，其行程15cm，反复定位精度2μm，可用于显微成像调节焦距。该平台采用不锈钢材料制作，满足高湿度环境使用要求。

用于自动调节焦距的激光测距模块拟采用广州富唯电子科技有限公司的FSD-250-85-30激光位移传感器。FSD-250-85-30激光位移传感器采用了激光三角测量原理。激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物表面，经物体发射的激光通过接收器镜头，被内部的线阵CCD图像传感器接收，根据不同的距离，线阵CCD传感器上接收的光斑也相对应的位置也不同。根据这反射的角度，通过计算CCD传感器光斑的距离，从而可以计算出实际物体的两个不同位置。可以用来测量物体的厚度、偏移。

实施例2

本实施例自动细胞培养设备的图像采集系统，在实施例1的基础上，为了方便支架装置进、出细胞培养箱，所述支架装置包括底板24，设置在所述底板上的中心立板，所述中心立板将细胞培养箱内分隔为左、右两部分，所述中心立板上安装有用于支撑细胞培养瓶的细胞培养瓶支撑件、用于支撑储液瓶的储液瓶支撑件、用于支撑所述图像采集装置的图像采集支撑件以及用于支撑细胞培养液驱动泵的细胞培养液驱动泵支撑件。

本实施例中，所述的细胞培养瓶支撑件、输液瓶支撑件均由由支板28和活动孔板29组成，所述支板安装在所述中心立板上，所述活动孔板和所述支板通过活页连接，其中细胞培养瓶支撑件的支板上设有震荡电机，所述的震荡电机的动力输出端与所述活动孔板接触，所述的活动孔板通过震荡电机的驱动以实现活动孔板定量起伏。

实施例3

本实施例自动细胞培养设备的图像采集系统，在实施例1的基础上，所述细胞培养瓶包括转染瓶，若干扩增瓶，前区为改造细胞的转染培养区，配两台细胞培养液驱动泵，一台负责细胞在改造培养过程中，添加转染用细胞培养液，另一台泵负责扩增培养前移除转染用细胞培养液。后区为扩增培养区，拟包括3个培养瓶，每个培养瓶配置2台试剂输送泵，一台泵负责向细胞培养瓶中扩增接种细胞，另一台泵负责在细胞扩增培养期间向细胞培养瓶中添加培养液。

细胞培养箱的功能是在总控制系统的调控下，控制细胞培养需求的环境条件，自主调节细胞培养区的温度维持在36.5℃±0.5℃范围、湿度大于85％、CO2浓度在5％±0.5％范围，并根据实验需求自动实现细胞培养区域。

上述各实施例中，为了方便支架装置进、出细胞培养箱，所述支架装置通过两副滚柱交叉导轨副设置在所述细胞培养箱内，各滚柱交叉导轨副包括：安装于细胞箱侧壁的下导轨和安装于的底板上的上导轨，所述下导轨上设有滚子保持器。

振荡电机拟采用上海四横电机制造有限公司生产的35系列贯通式直线电机，型号为35HS28。该电机结构紧凑、推力大，具有较强耐久性，特别是其螺杆导程和步长可根据要求定制，主体外形尺寸为35mm×35mm，丝杆长度超过150mm。

培养箱与中心支架之间的导轨拟采用交叉滚柱直线导轨，包括上导轨、滚子保持器、阻挡螺钉和下导轨四部分。

该直线导轨采用精密滚柱相互直交组合在一起的滚柱保持器与设备地专用导轨上90“V”型槽滚动面组合使用。通过将2列滚柱导轨平行装配，使导轨系统能承受4个方向的载荷。其特点是刚度高、摩擦低、精度高，特别是其导轨采用轴承钢材料，滚柱采用不锈钢材料，满足高温度环境使用要求。下导轨将安装于细胞培养箱内壁两侧，上置滚子保持器；上导轨拟安装于中心支架底面，配合使用时确保中心支架快速定位。

上述各实施例中，所述细胞培养液驱动泵为蠕动泵。

上述各实施例中，所述输液管为内径为2mm，壁厚为1mm的硅胶管。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。