CN100357425C - 一种可显微观察的回转器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的可显微观察的回转器，包括：驱动电机及由其驱动的固定于转轴上的转动框架；培养容器固定在转动框架上与其同轴转动；转动框架上装有照明、生物显微系统和CCD图像传感器；生物显微系统的物镜头对着培养容器的观察窗口，其光路输出至图像传感器的靶面，图像传感器的输出信号通过数据信号线和固定在转动框架的导电滑环连至计算机中的数据采集卡，进行处理并在屏幕上显示生物样品动态生长形态的图像；空心转轴外端通过旋转耦合接头与气源相通；其内端接有软管对培养容器供气。本装置可通过计算机随时观察和记录回转器内细胞或组织的生长、变化过程，利于了解、掌握和控制细胞或组织的培养。

Description

一种可显微观察的回转器

发明领域

本发明涉及一种回转器，特别涉及一种可显微观察的回转器。

背景技术

回转器是一种使受试样品围绕一个轴(通常是水平轴)旋转的装置，它既是一种古老的、目前又换发出新的生命力的设备。早在18世纪初，就有人用回转器作为研究植物向地性的手段；从上世纪60年代人类进入航天时代以来，回转器被广泛用作模拟微重力生物效应的工具，作为细胞和组织培养的常用设备；随着美国宇航局约翰逊空间中心发明的细胞培养装置“旋转灌流式”推广应用后(美国公司生产出多种型号产品)，近十年来，在生物学的研究，特别是空间生物学和医学工程研究中，由于该装置可以实现三维培养和高密度培养，大大促进了细胞和组织培养研究的发展。

然而在这些培养设备中，其细胞或组织的生长、发育、分化过程是看不到的(对细胞而言，其大小在1～20μm范围)，除非中途停下来，抽取部分样品放在显微镜下进行观察。显然，这是很不方便的，对研究工作也不利。人们曾试图把生物显微镜镜头对着回转器中转动的培养容器圆柱面来观察内部的培养情况，因圆柱容器为曲面，效果很不好。若从培养容器的端面(通常是平面)观察，不但要改造设备，效果也不理想。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的细胞和组织培养用的回转器运行过程中，培养物的不可视问题；而提供一种显微观察的回转器。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的可显微观察的回转器，包括：

一驱动电机及由该驱动电机驱动的固定于转轴1上的转动框架2：

所述转动框架2上装有用以固定培养容器4的固定支架12，所述培养容器4与转动框架2同轴转动；还包括：安装在所述转动框架2上用以给培养容器4提供照明的照明光源3；和安装在所述转动框架2上用以观察培养容器4内生物样品生长形态的生物显微系统和CCD图像传感器7；所述生物显微系统由物镜5和光路组成，其生物显微系统的物镜5对着培养容器4的观察窗口，其光路输出至所述CCD图像传感器7的靶面，所述CCD图像传感器7的输出信号通过数据信号线14和固定在转动框架2的导电滑环8连接至计算机15中的数据采集卡，计算机15对其进行处理并在计算机屏幕上显示培养容器4内生物样品动态生长形态的图像；

所述的转轴1为空心转轴，其外端通过旋转耦合接头与气源相连通；其内端接有通入培养容器4的软管，以对培养容器4供气。

所述生物显微系统的物镜5的工作距离为20mm，所述驱动电机为直流电机、步进电机或伺服电机。

本发明的优点是，可通过计算机随时观察和记录回转器内细胞或组织的生长、变化过程，有利于更深入地了解和掌握细胞或组织培养的关键环节，为进一步控制影响细胞培养的因素提供条件。

附图说明：

附图1为本发明的结构示意图；

其中：转轴1       转动框架2              照明光源3

培养容器4         生物显微系统的物镜5    光路6

CCD图像传感器7    导电滑环8              样品9

芯子10            软管11                 固定支架12

计算机15          数据信号线14           固定架13

具体实施方式

本发明的可显微观察(可视化)的回转器的结构如附图1所示；包括：

一驱动电机及由该驱动电机驱动的固定于转轴1上的转动框架2；所述转动框架2上装有用以固定培养容器4的固定支架12，所述培养容器4与转动框架2同轴转动；还包括：安装在所述转动框架2上用以给培养容器4提供照明的照明光源3；和安装在所述转动框架2上用以观察培养容器4内生物样品生长形态的生物显微系统和CCD图像传感器7；

所述生物显微系统的物镜5对着培养容器4的观察窗口，生物显微系统的光路输出至所述CCD图像传感器7的靶面，所述CCD图像传感器7的输出信号通过数据信号线14和固定在转动框架2的导电滑环8连接至计算机15中的数据采集卡，计算机15对其进行处理并在计算机屏幕上显示培养容器4内生物样品动态生长形态的图像；

所述的转轴1为空心转轴，其外端通过旋转耦合接头的与气源相连通；其内端接有通入培养容器4的软管，以对培养容器4供气。

所述生物显微系统的物镜5的工作距离为20mm。所述驱动电机为直流电机、步进电机或伺服电机。

如图1所示，培养容器4为圆筒形培养容器，其端盖为方形，通过一对固定支架12将培养容器4固定在旋转框架2上，圆筒形培养容器4轴心线与旋转框架2的横向中心线相重合。实验样品9在培养容器4内，生物显微镜头5从圆筒形培养容器4的端面外对样品9进行观察，生物显微系统的物镜镜头上有调焦手轮可以进行焦距调节，当驱动电机带动旋转框架2旋转时，旋转框架2内的照明光源3、培养容器4、生物显微系统、CCD图像传感器7都会随之旋转，培养容器4中的实验样品也同样旋转，这就实现了微重力生物效应的模拟；而照明光源、样品和生物显微镜5以同一速度旋转，它们之间是相对静止的，构成了一套透射照明的生物显微镜系统，通过生物显微系统的物镜5能够观察到样品的图像，生物显微系统的光路6由固定架13固定在旋转框架2上，图像经过光路传送到CCD图像传感器7的靶面上，由CCD图像传感器7将图像记录，导电滑环8的作用就是实现静止与转动之间的信号转换，CCD图像传感器7将图像信号经过导电滑环最终传送给计算机15中的数据采集卡，计算机15对其进一步记录、分析和处理。观察对象为生物样品9，气体交换用的芯子10就是给样品提供所需气体的，气体由气泵通过软管11输送到芯子内，进而交换到容器内部。

装在转轴上的驱动电机可为直流电机、步进电机或伺服电机；培养容器4的圆筒形内部空间充满培养液及细胞样品9，中心有一个气体交换用的芯子10，气体(可以是氧气或空气)通过软管11与培养容器4相连通。培养容器4通过两个固定支架12固定到转动框架2上。照明光源5为生物显微系统提供光源；生物显微系统的物镜5的工作距离为20mm，以保证能够观察到培养容器内部的细胞；通过固定架13固定到转动框架2上的生物显微系统与CCD组件7把观察到的细胞图像数字化，然后通过导电滑环经数据信号线14传到计算机15上。工作时，驱动电机使转动框架2转动，转动框架2带着培养容器4和生物显微镜5一起转动，由于培养容器4和生物显微系统以同一转速运动，处于相对静止状态，有利于清楚地观察培养器4内的细胞情况；细胞在培养容器4内的生长、分化…情况通过光路系统、CCD组件和滑环8，经数据信号线14传到计算机15上，研究人员可以从计算机屏幕显示的图像连续不断地看到细胞的变化，从而解决了回转器的可视化问题。

Claims (3)

1、一种可显微观察的回转器，包括：

一驱动电机及由该驱动电机驱动的固定于转轴(1)上的转动框架(2)；

所述转动框架(2)上装有用以固定培养容器(4)的固定支架(12)，所述培养容器(4)与转动框架(2)同轴转动；其特征在于，还包括：

安装在所述转动框架(2)上用以给培养容器(4)提供照明的照明光源(3)；和

安装在所述转动框架(2)上用以观察培养容器(4)内生物样品生长形态的生物显微系统和CCD图像传感器(7)；

所述生物显微系统的物镜(5)对着培养容器(4)的观察窗口，生物显微系统的光路输出至所述CCD图像传感器(7)的靶面，所述CCD图像传感器(7)的输出信号通过数据信号线(14)和固定在转动框架(2)的导电滑环(8)连接至计算机(15)中的数据采集卡，计算机(15)对其进行处理并在计算机屏幕上显示培养容器(4)内生物样品动态生长形态的图像；

所述的转轴(1)为空心转轴，其外端通过旋转耦合接头与气源相连通；其内端接有通入培养容器(4)的软管对培养容器(4)供气。

2、按权利要求1所述的可显微观察的回转器，其特征在于，所述生物显微镜(5)的镜头工作距离为20mm。

3、按权利要求1所述的可显微观察的回转器，其特征在于，所述驱动电机为直流电机、步进电机或伺服电机。

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