一种用于悬浮细胞微重力效应模拟的培养系统的制作方法

本发明属于微重力细胞培养，特别是涉及一种用于悬浮细胞微重力效应模拟的培养系统。

背景技术：

1、微重力指介于10-3至10-5g之间的重力水平，在复杂的空间环境中，微重力对受试生物的影响尤为显著。空间站上的微重力水平约为10-4-10-6g，可以在受试生物个体、器官、组织、细胞、亚细胞和生化活性等各级水平上造成影响，因此可以在微重力环境下研究细胞的生长发育变化，以通过微重力环境获取新型的生物药品或试剂。

2、而现有的微重力悬浮细胞培养技术中，往往难以支持不同种类细胞的培养实验，且难以对细胞在微重力环境下的生长变化进行实时演示，同时不同的微重力模拟仪器对细胞生长环境存在不同的影响，因此需要根据细胞种类选择适宜的微重力模拟仪器。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于悬浮细胞微重力效应模拟的培养系统，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种用于悬浮细胞微重力效应模拟的培养系统，包括细胞培养子系统、微重力模拟子系统、仪器选择子系统、细胞观测子系统、生长显示子系统；

3、所述细胞培养子系统用于进行悬浮细胞的处理以及培养；

4、所述微重力模拟子系统用于对所述悬浮细胞进行失重生物效应模拟；

5、所述仪器选择子系统用于进行微重力模拟实验，并根据实验结果对悬浮细胞选择回转仪器；

6、所述细胞观测子系统用于获取悬浮细胞在微重力模拟环境中的细胞生长变化数据，并对所述细胞生长变化数据进行统计；

7、所述生长显示子系统用于将所述细胞生长变化数据以及数据统计结果进行实时显示。

8、可选地，所述细胞培养子系统包括细胞识别模块、细胞处理模块、培养基制作模块；所述细胞识别模块用于获取悬浮细胞，并识别所述悬浮细胞的类别，所述细胞处理模块用于根据悬浮细胞的类别选择细胞处理措施，所述培养基制作模块用于根据悬浮细胞的类别选择培养基成分，对所述悬浮细胞进行细胞培养基制备。

9、可选地，所述微重力模拟子系统包括回转器以及随机定位仪，所述回转器以悬浮细胞为参照进行回转，并改变重力方向，使一个回转周期内重力矢量和为零，对悬浮细胞进行失重生物效应模拟；

10、所述随机定位仪包括两个相互独立的转动框，两个所述转动框进行随机速度旋转，使悬浮细胞的运动轨迹在各个点上的转速随机，且在随机转速的过程中，使悬浮细胞的运动轨迹在一个旋转周期的时间内覆盖整个球面。

11、可选地，所述仪器选择子系统包括细胞实验模块与效果预测模块，所述细胞实验模块用于获取悬浮细胞实验样本，通过所述微重力模拟子系统对悬浮细胞实验样本进行模拟实验，获取实验数据，所述效果预测模块用于采用卷积神经网络构建细胞生长预测模型，根据所述实验数据与所述生长预测模型进行悬浮细胞的生长预测，根据预测结果选择微重力模拟子系统中的回转仪器。

12、可选地，所述效果预测模块根据所述实验数据构建训练集，对所述细胞生长预测模型进行训练，根据训练完成后的细胞生长预测模型分别对悬浮细胞进行回转器以及随机定位仪中的生长预测，分别获取悬浮细胞在微重力模拟全过程中的存活时间，将存活时间较长的预测结果所对应的回转仪器作为较佳实验仪器。

13、可选地，所述细胞观测子系统包括数据采集模块与数据统计模块，所述数据采集模块用于采集悬浮细胞在微重力效应中的细胞生长变化数据，所述细胞生长变化数据包括细胞形态、细胞大小、细胞核大小、细胞骨架结构以及钙离子浓度；

14、所述数据统计模块用于获取所述微重力模拟子系统的微重力模拟时长以及每一回转周期的时长，并根据所述细胞生长变化数据，分别构建悬浮细胞在微重力模拟全过程以及每一回转周期内的细胞形态变化图、细胞大小变化曲线、细胞核变化曲线、细胞结构变化图以及钙离子浓度曲线。

15、可选地，所述生长显示子系统对所述数据采集模块获取的细胞生长变化数据以数值形式进行实时显示，并将悬浮细胞在微重力模拟全过程的变化曲线与变化图、每一回转周期内的变化曲线与变化图分别进行显示。

16、本发明的技术效果为：

17、本发明所提供系统可根据不同种类的悬浮细胞进行培养基制作，满足多种类悬浮细胞的微重力生长模拟，采用卷积神经网络进行悬浮细胞的最佳仪器选择，通过采集细胞在微重力环境下的生长数据，构建细胞生长变化曲线，最后对生长数据以及生长变化曲线进行实时显示，展现细胞生长全过程的数据变化。

技术特征：

1.一种用于悬浮细胞微重力效应模拟的培养系统，其特征在于，包括细胞培养子系统、微重力模拟子系统、仪器选择子系统、细胞观测子系统、生长显示子系统；

2.根据权利要求1所述的用于悬浮细胞微重力效应模拟的培养系统，其特征在于，所述细胞培养子系统包括细胞识别模块、细胞处理模块、培养基制作模块；所述细胞识别模块用于获取悬浮细胞，并识别所述悬浮细胞的类别，所述细胞处理模块用于根据悬浮细胞的类别选择细胞处理措施，所述培养基制作模块用于根据悬浮细胞的类别选择培养基成分，对所述悬浮细胞进行细胞培养基制备。

3.根据权利要求1所述的用于悬浮细胞微重力效应模拟的培养系统，其特征在于，所述微重力模拟子系统包括回转器以及随机定位仪，所述回转器以悬浮细胞为参照进行回转，并改变重力方向，使一个回转周期内重力矢量和为零，对悬浮细胞进行失重生物效应模拟；

4.根据权利要求1所述的用于悬浮细胞微重力效应模拟的培养系统，其特征在于，所述仪器选择子系统包括细胞实验模块与效果预测模块，所述细胞实验模块用于获取悬浮细胞实验样本，通过所述微重力模拟子系统对悬浮细胞实验样本进行模拟实验，获取实验数据，所述效果预测模块用于采用卷积神经网络构建细胞生长预测模型，根据所述实验数据与所述生长预测模型进行悬浮细胞的生长预测，根据预测结果选择微重力模拟子系统中的回转仪器。

5.根据权利要求4所述的用于悬浮细胞微重力效应模拟的培养系统，其特征在于，所述效果预测模块根据所述实验数据构建训练集，对所述细胞生长预测模型进行训练，根据训练完成后的细胞生长预测模型分别对悬浮细胞进行回转器以及随机定位仪中的生长预测，分别获取悬浮细胞在微重力模拟全过程中的存活时间，将存活时间较长的预测结果所对应的回转仪器作为较佳实验仪器。

6.根据权利要求1所述的用于悬浮细胞微重力效应模拟的培养系统，其特征在于，所述细胞观测子系统包括数据采集模块与数据统计模块，所述数据采集模块用于采集悬浮细胞在微重力效应中的细胞生长变化数据，所述细胞生长变化数据包括细胞形态、细胞大小、细胞核大小、细胞骨架结构以及钙离子浓度；

7.根据权利要求6所述的用于悬浮细胞微重力效应模拟的培养系统，其特征在于，所述生长显示子系统对所述数据采集模块获取的细胞生长变化数据以数值形式进行实时显示，并将悬浮细胞在微重力模拟全过程的变化曲线与变化图、每一回转周期内的变化曲线与变化图分别进行显示。

技术总结
本发明公开了一种用于悬浮细胞微重力效应模拟的培养系统，包括细胞培养子系统，用于进行悬浮细胞的处理以及培养；微重力模拟子系统，用于对悬浮细胞进行失重生物效应模拟；仪器选择子系统，用于进行微重力模拟实验，根据实验结果选择回转仪器；细胞观测子系统，用于获取并统计悬浮细胞在微重力模拟环境中的细胞生长变化数据；生长显示子系统，用于将细胞生长变化数据以及数据统计结果进行实时显示。本发明可满足多种类悬浮细胞的微重力生长模拟，采用卷积神经网络进行悬浮细胞的最佳仪器选择，通过采集细胞在微重力环境下的生长数据，构建细胞生长变化曲线，对生长数据以及生长变化曲线进行实时显示，展现细胞生长全过程的数据变化。

技术研发人员：张怀东,迟海鹏,龚长华,奚晓鹏
受保护的技术使用者：北京戴纳实验科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16