CN114574545A - 一种基于多尺度超分辨率的小目标监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于多尺度超分辨率的小目标监测方法，包括如下多尺度超分辨率的小目标监测装置，所述多尺度超分辨率的小目标监测装置包括控制箱，所述控制箱的顶部固定有培养箱，所述培养箱内部分为培养腔和监测腔，所述培养腔和监测腔内部分别设置有培养皿放置盘和载玻片放置盘。本发明的一种基于多尺度超分辨率的小目标监测方法能够在培养箱内自动培养皿中的细胞液进行取样并监测，不需要将培养箱打开避免造成污染影响监测效果，通过设置的取样机构和吸取机构相互切换可实现快速对细胞液进行取样及对载玻片进行放置，同时能够自动更换载玻片和取样头以便下次检测，整体操作方便，可实现批量检测。
Description
技术领域
本发明涉及细胞监测技术领域，具体为一种基于多尺度超分辨率的小目标监测方法。
背景技术
细胞培养是指在体外模拟体内环境，使之生存、生长、繁殖并维持主要结构和功能的一种方法。将细胞接种于细胞培养容器内的液态培养基中，其中含有细胞生长繁殖所必需的多种营养成分，并将其放置在能够设置特定温度、湿度、气体环境的细胞无菌培养箱中孵育培养，使之生长、增殖。在科学研究中，经常需要研究细胞培养液中某特定物质在特定浓度下对细胞生长、分裂、增殖等过程的影响。以往的实验研究过程中需要监测细胞培养液体中特定物质的浓度变化，通常是设置多个培养液采样时间点及检测次数来获取动态数据，多次开启培养箱门采集细胞培养液过程中将造成培养箱环境的变换，影响实验结果的准确性，同时细胞反复的出入培养箱，也无法避免了潜在的污染隐患和人工出入观察的麻烦，为此，我们提出一种基于多尺度超分辨率的小目标监测方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于多尺度超分辨率的小目标监测方法，解决了现有技术在细胞培养获取动态数据时，需要多次打开培养箱门造成培养箱内外环境变化，影响检测效果，同时无法避免了潜在的污染隐患和人工出入观察的麻烦的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于多尺度超分辨率的小目标监测方法，包括如下多尺度超分辨率的小目标监测装置，所述多尺度超分辨率的小目标监测装置包括控制箱，所述控制箱的顶部固定有培养箱，所述培养箱内部分为培养腔和监测腔，所述培养腔和监测腔内部分别设置有培养皿放置盘和载玻片放置盘，且培养皿放置盘和载玻片放置盘下表面中心处均设置有转杆，所述培养皿放置盘和载玻片放置盘下表面的转杆处均连接有联动旋转机构，所述培养箱的顶端安装有横向电动导轨，所述横向电动导轨的移动座上安装有纵向电动导轨，所述纵向电动导轨的移动座上安装有升降缸，所述升降缸的驱动端固定有安装架，所述安装架的一端连接有转换电机，所述转换电机的驱动端固定有转动板，所述转动板的两对称表面分别安装有取样机构和吸附机构，所述监测腔的内侧壁安装有超分辨率显微镜，所述监测腔的内侧壁安装有两个支撑板，两个所述支撑板的表面分别固定有采样头存放筒和载玻片存放筒，所述采样头存放筒和载玻片存放筒的内底壁均连接有抬升机构，所述采样头存放筒和载玻片存放筒的一侧分别设置有采样头回收筒和载玻片回收筒。
优选的，所述联动旋转机构包括驱动电机，所述驱动电机的驱动端固定套接有两个蜗杆，所述培养皿放置盘和载玻片放置盘底端的转杆外表面均套设有蜗轮，所述蜗轮与蜗杆啮合连接。
优选的，所述培养皿放置盘和载玻片放置盘的表面分别呈环形阵列设置有培养皿槽和载玻片槽。
优选的，所述取样机构包括固定在转动板表面的吸取头，所述吸取头的下表面插接有采样头，所述安装架的表面固定有吸取泵，所述吸取泵通过管道与吸取头连接，所述吸取头的表面安装有退头机构。
优选的，所述退头机构包括固定在转动板表面的两个微型电机，两个所述微型电机的表面均设置有凸轮，所述吸取头的表面套设有退取板，所述转动板和退取板之间连接有弹簧。
优选的，所述吸附机构包括固定在转动板表面的真空板，所述真空板的表面固定有两个真空吸附头，所述安装架的表面安装有真空发生器，且真空发生器通过管道与真空板连接。
优选的，所述抬升机构包括固定在支撑板表面的抬升电机，所述抬升电机的驱动端固定连接有升降螺杆，所述采样头存放筒和载玻片存放筒的内底部均设置有抬升板，所述采样头存放筒和载玻片存放筒侧壁均开设有条形口，所述抬升板的一端穿过条形口与升降螺杆螺纹连接，所述采样头存放筒和载玻片存放筒的顶端均固定有位置传感器。
优选的，所述培养腔和监测腔之间开设有连通口，所述连通口处设置有开闭机构，且开闭机构包括固定在监测腔侧壁上的驱动气缸，所述驱动气缸的伸缩端固定有开闭板。
优选的，所述超分辨率显微镜连接有CCD，所述培养箱的外表面设置有显示器及人机交互屏。
一种基于多尺度超分辨率的小目标监测方法包括如下具体监测步骤：
S1、通过人机交互屏操控开闭机构打开连通口，通过横向电动导轨将取样机构移动至培养腔内，通过联动旋转机构带动培养皿放置盘转动将需要取样的培养皿转至取样机构正下方；
S2、通过升降缸带动取样机构下降吸取培养液及内部细胞进入采样头内部，并返回至监测腔将吸取的液体放置在载玻片上；
S3、再次通过联动旋转机构转动将S2中滴有液体的载玻片转动至超分辨率显微镜的下方，通过超分辨率显微镜进行观察并成像在CCD上，由CCD成像后的细胞图片经过图像采集处理设备进行采集处理后成像在显示器上实现监测；
S4、监测完成后，取样机构移动至采样头回收箱处，通过退头机构自动将使用过的采样头退至采样头回收筒内部回收，并再次移动至采样头存放筒处向下移动将吸取头上插入新的采样头以便后续取样；
S5、通过转换电机转换，将吸附机构转动至下方，对载玻片吸取并将其投入载玻片回收筒内进行回收，并再次移动至载玻片存放筒处，通过吸取机构吸取新的载玻片，放置在载玻片放置盘上，以便后续操作。
(三)有益效果
本发明提供了一种基于多尺度超分辨率的小目标监测方法。具备以下有益效果：
本发明的一种基于多尺度超分辨率的小目标监测方法能够在培养箱内自动培养皿中的细胞液进行取样并监测，不需要将培养箱打开避免造成污染影响监测效果，通过设置的取样机构和吸取机构相互切换可实现快速对细胞液进行取样及对载玻片进行放置，同时能够自动更换载玻片和取样头以便下次检测，整体操作方便，可实现批量检测。
附图说明
图1为本发明中多尺度超分辨率的小目标监测装置的主剖图；
图2为本发明中多尺度超分辨率的小目标监测装置的侧剖图；
图3为本发明中多尺度超分辨率的小目标监测装置A的放大图；
图4为本发明中多尺度超分辨率的小目标监测装置B的放大图；
图5为本发明中多尺度超分辨率的小目标监测装置培养皿放置盘立体图。
其中，1、控制箱；2、培养箱；201、培养腔；202、监测腔；3、培养皿放置盘；4、载玻片放置盘；5、转杆；6、驱动电机；7、蜗轮；8、蜗杆；9、超分辨率显微镜；10、横向电动导轨；11、纵向电动导轨；12、升降缸；13、安装架；14、转换电机；15、转动板；16、吸取头；17、真空板；18、真空吸附头；19、微型电机；20、弹簧；21、退取板；22、采样头；23、采样头存放筒；24、载玻片存放筒；25、位置传感器；26、支撑板；27、抬升板；28、凸轮；29、升降螺杆；30、连通口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1-5所示，本发明实施例提供一种基于多尺度超分辨率的小目标监测方法，包括如下监测步骤：
S1、通过人机交互屏操控开闭机构打开连通口30，通过横向电动导轨10将取样机构移动至培养腔201内，通过联动旋转机构带动培养皿放置盘3转动将需要取样的培养皿转至取样机构正下方；
S2、通过升降缸12带动取样机构下降吸取培养液及内部细胞进入采样头22内部，并返回至监测腔202将吸取的液体放置在载玻片上；
S3、再次通过联动旋转机构转动将S2中滴有液体的载玻片转动至超分辨率显微镜9的下方，通过超分辨率显微镜9进行观察并成像在CCD上，由CCD成像后的细胞图片经过图像采集处理设备进行采集处理后成像在显示器上实现监测；
S4、监测完成后，取样机构移动至采样头回收箱处，通过退头机构自动将使用过的采样头22退至采样头回收筒内部回收，并再次移动至采样头存放筒23处向下移动将吸取头16上插入新的采样头22以便后续取样；
S5、通过转换电机14转换，将吸附机构转动至下方，对载玻片吸取并将其投入载玻片回收筒内进行回收，并再次移动至载玻片存放筒24处，通过吸取机构吸取新的载玻片，放置在载玻片放置盘4上，以便后续操作。
如图1-5所示，一种基于多尺度超分辨率的小目标监测方法，包括如下多尺度超分辨率的小目标监测装置，多尺度超分辨率的小目标监测装置包括控制箱1，控制箱1的顶部固定有培养箱2，培养箱2内部分为培养腔201和监测腔202，培养腔201和监测腔202内部分别设置有培养皿放置盘3和载玻片放置盘4，且培养皿放置盘3和载玻片放置盘4下表面中心处均设置有转杆5，培养皿放置盘3和载玻片放置盘4下表面的转杆5出均连接有联动旋转机构，培养箱2的顶端安装有横向电动导轨10，横向电动导轨10的移动座上安装有纵向电动导轨11，纵向电动导轨11的移动座上安装有升降缸12，升降缸12的驱动端固定有安装架13，安装架13的一端连接有转换电机14，转换电机14的驱动端固定有转动板15，转动板15的两对称表面分别安装有取样机构和吸附机构，监测腔202的内侧壁安装有超分辨率显微镜9，监测腔202的内侧壁安装有两个支撑板26，两个支撑板26的表面分别固定有采样头存放筒23和载玻片存放筒24，采样头存放筒23和载玻片存放筒24的内底壁均连接有抬升机构，采样头存放筒23和载玻片存放筒24的一侧分别设置有采样头回收筒和载玻片回收筒，超分辨率显微镜9连接有CCD，培养箱2的外表面设置有显示器及人机交互屏。
如图1和2所示，联动旋转机构包括驱动电机6，驱动电机6的驱动端固定套接有两个蜗杆8，培养皿放置盘3和载玻片放置盘4底端的转杆5外表面均套设有蜗轮7，蜗轮7与蜗杆8啮合连接，能够同时带动培养皿放置盘3和载玻片放置盘4同时转动相同角度，培养皿放置盘3和载玻片放置盘4的表面分别呈环形阵列设置有培养皿槽和载玻片槽，培养皿放置盘3上可放置多种细胞的培养皿，培养皿放置盘3和载玻片放置盘4的培养皿放置槽和载玻片放置槽表面都标有对应的标号，以便将培养皿内部的细胞培养液及内部细胞取样至相对应的载玻片上，能够实现对应放置，避免在批量检测不同培养皿内细胞时出现混乱的情况，培养腔201和监测腔202之间开设有连通口30，连通口30处设置有开闭机构，且开闭机构包括固定在监测腔202侧壁上的驱动气缸，驱动气缸的伸缩端固定有开闭板，在不检测时能够将培养腔201和监控腔202分离。
如图3所示，取样机构包括固定在转动板15表面的吸取头16，吸取头16的下表面插接有采样头22，安装架13的表面固定有吸取泵，吸取泵通过管道与吸取头16连接，吸取头16的表面安装有退头机构，吸取泵将培养皿内的培养液及细胞自动吸入采样头22内部，但不会进入取样头16内部，避免吸取多种培养皿内细胞时造成污染，退头机构包括固定在转动板15表面的两个微型电机19，两个微型电机19的表面均设置有凸轮28，吸取头16的表面套设有退取板21，转动板15和退取板21之间连接有弹簧20，通过微型电机19转动带动凸轮28转动，凸轮28能够顶动退取板21移动，将插设在吸取头16表面用过的采样头22退取下来，避免再次取样时造成污染，吸附机构包括固定在转动板15表面的真空板17，真空板17的表面固定有两个真空吸附头18，安装架13的表面安装有真空发生器，且真空发生器通过管道与真空板17连接，能够对载玻片进行吸附，方便放置和取下载玻片放置盘4表面的载玻片。
如图4所示，抬升机构包括固定在支撑板26表面的抬升电机，抬升电机的驱动端固定连接有升降螺杆29，采样头存放筒23和载玻片存放筒24的内底部均设置有抬升板27，采样头存放筒23和载玻片存放筒24侧壁均开设有条形口，抬升板27的一端穿过条形口与升降螺杆29螺纹连接，采样头存放筒23和载玻片存放筒24的顶端均固定有位置传感器25，设置的抬升机构能够方便将采样头22和载玻片取出，通过采样头22的安装进行举例说明：当吸取头16下移插在采样头存放筒23最顶端的采样头22上并移走之后，位置传感器25检测不到该位置处有物体存在将信号传递给控制箱1内控制器，通过控制器控制抬升电机带动抬升螺杆29转动使得抬升板12上移，将下方的采样头22抬升至采样头存放筒23，位置传感器25检测到该位置有物体存在，使抬升电机停止，以便依次对采样头22进行更换。
其中所述安装架13表面可以安装摄像头，以便更好的进行视觉观察，检测装置的操作。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种基于多尺度超分辨率的小目标监测方法，其特征在于：包括如下多尺度超分辨率的小目标监测装置，所述多尺度超分辨率的小目标监测装置包括控制箱(1)，所述控制箱(1)的顶部固定有培养箱(2)，所述培养箱(2)内部分为培养腔(201)和监测腔(202)，所述培养腔(201)和监测腔(202)内部分别设置有培养皿放置盘(3)和载玻片放置盘(4)，且培养皿放置盘(3)和载玻片放置盘(4)下表面中心处均设置有转杆(5)，所述培养皿放置盘(3)和载玻片放置盘(4)下表面的转杆(5)处均连接有联动旋转机构，所述培养箱(2)的顶端安装有横向电动导轨(10)，所述横向电动导轨(10)的移动座上安装有纵向电动导轨(11)，所述纵向电动导轨(11)的移动座上安装有升降缸(12)，所述升降缸(12)的驱动端固定有安装架(13)，所述安装架(13)的一端连接有转换电机(14)，所述转换电机(14)的驱动端固定有转动板(15)，所述转动板(15)的两对称表面分别安装有取样机构和吸附机构，所述监测腔(202)的内侧壁安装有超分辨率显微镜(9)，所述监测腔(202)的内侧壁安装有两个支撑板(26)，两个所述支撑板(26)的表面分别固定有采样头存放筒(23)和载玻片存放筒(24)，所述采样头存放筒(23)和载玻片存放筒(24)的内底壁均连接有抬升机构，所述采样头存放筒(23)和载玻片存放筒(24)的一侧分别设置有采样头回收筒和载玻片回收筒。
2.根据权利要求1所述的一种基于多尺度超分辨率的小目标监测方法，其特征在于：所述联动旋转机构包括驱动电机(6)，所述驱动电机(6)的驱动端固定套接有两个蜗杆(8)，所述培养皿放置盘(3)和载玻片放置盘(4)底端的转杆(5)外表面均套设有蜗轮(7)，所述蜗轮(7)与蜗杆(8)啮合连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于多尺度超分辨率的小目标监测方法，其特征在于：所述培养皿放置盘(3)和载玻片放置盘(4)的表面分别呈环形阵列设置有培养皿槽和载玻片槽。
4.根据权利要求1所述的一种基于多尺度超分辨率的小目标监测方法，其特征在于：所述取样机构包括固定在转动板(15)表面的吸取头(16)，所述吸取头(16)的下表面插接有采样头(22)，所述安装架(13)的表面固定有吸取泵，所述吸取泵通过管道与吸取头(16)连接，所述吸取头(16)的表面安装有退头机构。
5.根据权利要求4所述的一种基于多尺度超分辨率的小目标监测方法，其特征在于：所述退头机构包括固定在转动板(15)表面的两个微型电机(19)，两个所述微型电机(19)的表面均设置有凸轮(28)，所述吸取头(16)的表面套设有退取板(21)，所述转动板(15)和退取板(21)之间连接有弹簧(20)。
6.根据权利要求1所述的一种基于多尺度超分辨率的小目标监测方法，其特征在于：所述吸附机构包括固定在转动板(15)表面的真空板(17)，所述真空板(17)的表面固定有两个真空吸附头(18)，所述安装架(13)的表面安装有真空发生器，且真空发生器通过管道与真空板(17)连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于多尺度超分辨率的小目标监测方法，其特征在于：所述抬升机构包括固定在支撑板(26)表面的抬升电机，所述抬升电机的驱动端固定连接有升降螺杆(29)，所述采样头存放筒(23)和载玻片存放筒(24)的内底部均设置有抬升板(27)，所述采样头存放筒(23)和载玻片存放筒(24)侧壁均开设有条形口，所述抬升板(27)的一端穿过条形口与升降螺杆(29)螺纹连接，所述采样头存放筒(23)和载玻片存放筒(24)的顶端均固定有位置传感器(25)。
8.根据权利要求1所述的一种基于多尺度超分辨率的小目标监测方法，其特征在于：所述培养腔(201)和监测腔(202)之间开设有连通口(30)，所述连通口(30)处设置有开闭机构，且开闭机构包括固定在监测腔(202)侧壁上的驱动气缸，所述驱动气缸的伸缩端固定有开闭板。
9.根据权利要求1所述的一种基于多尺度超分辨率的小目标监测方法，其特征在于：所述超分辨率显微镜(9)连接有CCD，所述培养箱(2)的外表面设置有显示器及人机交互屏。
10.根据权利要求1所述的一种基于多尺度超分辨率的小目标监测方法，其特征在于：包括如下具体监测步骤：
S1、通过人机交互屏操控开闭机构打开连通口(30)，通过横向电动导轨(10)将取样机构移动至培养腔(201)内，通过联动旋转机构带动培养皿放置盘(3)转动将需要取样的培养皿转至取样机构正下方；
S2、通过升降缸(12)带动取样机构下降吸取培养液及内部细胞进入采样头(22)内部，并返回至监测腔(202)将吸取的液体放置在载玻片上；
S3、再次通过联动旋转机构转动将S2中滴有液体的载玻片转动至超分辨率显微镜(9)的下方，通过超分辨率显微镜(9)进行观察并成像在CCD上，由CCD成像后的细胞图片经过图像采集处理设备进行采集处理后成像在显示器上实现监测；
S4、监测完成后，取样机构移动至采样头回收箱处，通过退头机构自动将使用过的采样头(22)退至采样头回收筒内部回收，并再次移动至采样头存放筒(23)处向下移动将吸取头(16)上插入新的采样头(22)以便后续取样；
S5、通过转换电机(14)转换，将吸附机构转动至下方，对载玻片吸取并将其投入载玻片回收筒内进行回收，并再次移动至载玻片存放筒(24)处，通过吸取机构吸取新的载玻片，放置在载玻片放置盘(4)上，以便后续操作。
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