CN100554951C - 细胞生长自动检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种细胞生长自动检测仪和方法。本发明的检测仪包括搁置细胞培养板的机械平台和对准机械平台的光学显微镜，光学显微镜连接一个摄像机，摄像机输出经图像采集卡输入计算机，计算机的输出一路至显示器，另一路至打印机，还有一路经一个控制器去控制机械平台的移动。本发明的方法可采用连续(自动)扫描模式和飞点(选定)扫描模式两种方式进行。在连续(自动)扫描模式下，可得到平台上细胞培养板上所有细胞的图像；在飞点(选定)扫描模式下，可得到平台上细胞培养板特定选择细胞的图像。两种模式下，每个观察孔都有完整图像显示，并以计算机图像文件形式存储，可供离线分析。本发明的检测仪和方法具有快速和自动的优点，可以自动批量进行细胞生长检测。

Description

细胞生长自动检测仪

技术领域

本发明涉及一种对多孔细胞培养板细胞生长状况进行观察和图像记录的自动观测记录仪和方法。能够在连续(自动)扫描模式下对多孔细胞培养板进行整板连续孔观察和记录，也能够在飞点(选定)扫描模式下对任意单独孔进行可控定位观察和记录。两种模式下，每个观察孔都有完整图像显示，并以计算机图像文件形式存储，可供离线分析。

背景技术

随着人类基因组计划的实施和推进，生命科学研究已进入了后基因组时代。在这个时代，生命科学的主要研究对象是功能基因组学，包括结构基因组研究和蛋白质组研究等。尽管现在已有多个物种的基因组被测序，但是从基因组到蛋白质存在转录水平、翻译水平以及翻译后水平三种调控机制，基因组学中得到的信息，并不能全面代表蛋白质表达水平。蛋白质是生理功能的执行者，是生命现象的直接体现者，对蛋白质结构和功能的研究将直接阐明生命在生理或病理条件下的变化机制。蛋白质本身的存在形式和活动规律，如翻译后修饰、蛋白质间相互作用以及蛋白质构象等问题，仍依赖于直接对蛋白质的研究来解决。虽然蛋白质的可变性和多样性等特殊性质导致了蛋白质研究技术远远比核酸技术要复杂和困难得多，但正是这些可变性与多样性参与和影响着整个生命过程。

传统的对单个蛋白质进行研究的方式已无法满足后基因组时代的要求。这是因为：(1)生命现象的发生往往是多因素影响的，必然涉及到多个蛋白质。(2)多个蛋白质的参与是交织成网络的，或平行发生，或呈级联因果。(3)在执行生理功能时蛋白质的表现是多样的、动态的，并不像基因组那样基本固定不变。因此要对生命的复杂活动有全面和深入的认识，必然要在整体、动态、网络的水平上对蛋白质进行研究。因此在上世纪90年代中期，国际上产生了一门新兴学科-蛋白质组学，它是以细胞内全部蛋白质的存在及其活动方式为研究对象。可以说蛋白质组研究的开展不仅是生命科学研究进入后基因组时代的里程碑，也是后基因组时代生命科学研究的核心内容之一。

抗体是研究蛋白质性质和功能及其与疾病的关系的重要工具。抗体是分析细胞蛋白质组的理想工具，不仅特异性高，而且能非常灵敏地解读出细胞裂解液标本中蛋白质的相对丰度，用针对不同细胞蛋白的各种抗体，通过定量可以监测蛋白表达谱的变化；利用抗体芯片或用同一抗体对不同组织和不同状况的同一组织进行平行筛选，可以确定差异表达蛋白，甚至是新的未知蛋白或疾病相关的蛋白。抗体工程技术随着现代生物技术的发展而不断完善，并且是生物技术产业化的主力军。

目前在单克隆抗体的制备过程中，传统的方法是使用蛋白或抗原免疫小鼠，通过ELISA方法测定出抗体产生多的杂交瘤，进行克隆建株，然后进一步对纯化的单抗进行鉴定，如需要再检测其抗原表位。在实际工作中，融合率高时往往获得大量的产生抗体的杂交瘤，在一次次的细胞克隆筛选过程中，细胞检测需要实验人员长时间地在显微镜下进行细胞观测。工作人员面临大量的工作量，现有的观察手段成为工作的限速步骤，工作效率无法得到保障。例如，在检测96孔细胞培养皿的细胞，需要由具备专业知识的专业人员对整个培养皿逐个进行观察，对感兴趣的细胞进行记录。整个检测过程需要花费相当长的时间，而且强度相当大。因此，检测人员容易疲劳，从而影响检测的结果。另外由于花费相当长的时间，对细胞的生长不利。本发明提出了一套可重复对细胞培养进行自动扫描观察和检测装置与方法，可以满足方便细胞图像的自动采集，可以有效的解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术存在的缺陷，提供一种细胞生长自动检测仪，可重复对细胞培养进行观察和自动采集细胞图像，以代替繁琐的人工操作。实验人员只需要将细胞培养板放置在工作平台上，然后根据实验需要，选择自动扫描，或者飞点扫描，采集图像。图像以灵活的方式输出，用户可对采集到图像进行处理。采用本发明的检测仪与检测方法，可以大大提高实验人员的工作效率。既可以对细胞培养进行观察和自动采集细胞图像，可以对细胞免疫克隆酶联斑点读取分析的观察和图像采集。

为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种细胞生长自动检测仪，包括一个搁置细胞培养板的机械平台和一个对准机械平台的光学显微镜，光学显微镜连接一个摄像机，摄像机的输出视频信号经图像采集卡输入一个计算机，计算机对视频信号处理后，一路输出至显示器显示细胞图像，另一路输出至打印机打印出细胞图像，还有一路输出经一个控制器，对机械平台输入控制信号，控制机械平台移动。

上述的控制器可采用科日新Q 2HB68MG控制模块。

上述的机械平台的结构可以设计为：在一个基板上固定一条y导轨与一块y向滑动块滑动匹配，y向滑动块与一个中间层平台固定连接，中间层平台与一个螺母固定连接，该螺母与一根y向丝杠旋配，y向丝杠端部连接一个固定于基板的电机输出轴连接；中间层平台上方有一个最高层平台，中间层平台上固定一条x向导轨，与一块x向滑动块滑动匹配，x向滑动块与最高层平台固定连接，最高层平台与一个螺母固定连接，该螺母与一根x向丝杠旋配，x向丝杠由固定于中间层平台的支承座中的轴承支承，x向丝杠端部连接一个固定于中间层平台的电机输出轴连接；所述的基板和中间层平台中央均有透光缺口，最高层平台中央有配置细胞培养板的缺口。

上述的细胞培养板为多孔细胞培养板，包括96孔细胞培养板，384孔细胞培养板等一系列细胞培养板、或PCR板(聚合酶链反应板)、或ELISA板(酶联免疫吸附板)。

本发明与现有的技术相比较，具有以下显而易见的突出实质性特点和显著优点：本发明的检测仪由计算机输出控制信号经控制器去控制机械平台作二维移动，实现自动采集细胞图像，以代替繁琐的人工操作，省时省力，并及时检测细胞的生长，避免操作者与细胞样本之间的感染。本发明的检测方法可采用自动连续扫描模式和飞点扫描模式两种方式进行，在自动连续扫描模式下可得到细胞培养板上所有细胞的图像，在飞点扫描模式下可得到细胞培养板上由用户选择的需要观察点的图像。本发明的检测仪和方法具有快速、自动的优点，可以自动批量进行细胞生长检测。

附图说明

图1是本发明的细胞生长自动检测仪的系统结构框图。

图2是图1中的机械平台的结构示意图。

图3是图2的俯视图。

图4是自动连续扫描模式下的检测程序框图。

图5是飞点扫描模式下的检测程序框图。

图6是96孔细胞培养板自动连续扫描单孔成像图。

图7是96孔细胞培养板自动连续扫描全部成像图。

图8是96孔细胞培养板飞点扫描单孔成像图。

图9是96孔细胞培养板飞点扫描成像图。

图10是96孔细胞培养板飞点扫描后的界面图。

图11是96孔细胞培养板飞点扫描的两孔放大的比较图。

图12显示细胞培养板。

图13显示依据细胞培养板设置系统的坐标系为一离散坐标系。

具体实施方式

本发明的实施例，结合附图详细叙述如下。

实施例1

参见图1，本细胞生长自动检测仪包括一个搁置细胞培养板的机械平台和一个对准机械平台的光学显微镜，其特征在所述的显微镜连接一个摄像机，摄像机的输出视频信号经图像采集卡输入一个计算机，所述的计算机对视频信号处理后，一路输出至显示器显示细胞图像，另一路输出至打印机打印出细胞图像，还有一路输出经一个控制器，对机械平台输入控制信号，控制机械平台移动。

上述的控制器可采用科日新Q2HB68MG控制模块。

上述的光学显微镜采用上海长方光学仪器公司的体视显微镜XTL-500E。

上述的摄像机采用JVC彩色摄像机TK-C921。

上述的细胞培养板为为多孔细胞培养板，包括96孔细胞培养板，384孔细胞培养板等一系列细胞培养板、或PCR板(聚合酶链反应板)、或ELISA板(酶联免疫吸附板)。

参见图2和图3，上述的机械平台的结构是：在一个基板上固定一条y向导轨与一块y向滑动块滑动匹配，y向滑动块与一个中间层平台固定连接，中间层平台与一个螺母固定连接，该螺母与一根y向丝杠旋配，y向丝杠端部连接一个固定于基板的电机输出轴连接；中间层平台上方有一个最高层平台，中间层平台上固定一条x向导轨，与一块x向滑动块滑动匹配，x向滑动块与最高层平台固定连接，最高层平台与一个螺母固定连接，该螺母与一根x向丝杠旋配，x向丝杠由固定于中间层平台的支承座中的轴承支承，x向丝杠端部连接一个固定于中间层平台的电机输出轴连接；所述的基板和中间层平台中央均有透光缺口，最高层平台中央有配置细胞培养板的缺口。

本例是对96孔细胞培养板进行飞点扫描，放大倍数也采用约1.7倍。

扫描结果自动保存在硬盘F下：cellgrowth 2目录下，每孔的图像可以在扫描软件中打开。

图8示出本96孔细胞培养板飞点扫描单孔成像图。图中图形线圈内区域中存在大量细胞。

图9示出本96孔细胞培养板所有选择飞点扫描成像图。

图10示出本96孔细胞培养板飞点扫描成像的界面图。使用鼠标双击96孔示意图中的任意小图，可观察到该孔放大的成像图。

图11示出点击两孔中的图，可以进行放大比较。

Claims (2)

1.一种细胞生长自动检测仪，包括一个搁置细胞培养板(2)的机械平台(1)和一个对准机械平台(1)的光学显微镜(3)，其特征在所述的显微镜连接一个摄像机(4)，摄像机(4)的输出视频信号经图像采集卡(5)输入一个计算机(6)，所述的计算机(6)对视频信号处理后，一路输出至显示器(7)显示细胞图像，另一路输出至打印机(8)打印出细胞图像，还有一路输出经一个控制器(9)，对机械平台输入控制信号，控制机械平台(1)移动；所述的机械平台(1)的机构是：在一个基板(17)上固定一条y向导轨(13)与一块y向滑动块(12)滑动匹配，y向滑动块(12)与一个中间层平台(16)固定连接，中间层平台(16)与一个螺母(20)固定连接，该螺母(20)与一根y向丝杠(19)旋配，y向丝杠(19)由固定于基板(17)的支承座中的轴承(18，22)支承，y向丝杠(19)端部与一个固定于基板(17)的电机(21)输出轴连接；中间层平台(16)上方有一个最高层平台(10)，中间层平台(16)上固定一条x向导轨，与一块x向滑动块滑动匹配，x向滑动块与最高层平台(10)固定连接，最高层平台(10)与另一个螺母(15)固定连接，该另一个螺母(15)与一根x向丝杠(14)旋配，x向丝杠(14)由固定于中间层平台(16)的支承座中的轴承支承，x向丝杠端部与一个固定于中间层平台(16)的电机(11)输出轴连接；所述的基版(17)和中间层平台(16)中央均有透光缺口，最高层平台(10)中央有配置细胞培养板(2)的缺口。

2.根据权利要求1所述的细胞生长自动检测仪，其特征在于所述的控制器由可细分步进电机控制卡和程序模块组成。

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