CN115406813A - 一种扫描成像系统和细胞成像分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扫描成像系统和细胞成像分析方法，所述扫描成像系统包括：细胞培养板，用于承载细胞样品；XY运动组件，带动所述细胞培养板水平运动；控制模块，电连接所述XY运动组件，控制所述XY运动组件在XY水平平面上运动；成像模块，置于所述细胞培养板下方，用于获取细胞样品图像。本发明能够低成本地实现高分辨率、快速成像，在细胞生长的过程中无需消化细胞，无需取样，快速地对样本进行拍照并获得统计学数据处理结果，节省大量的实验操作时间。

Description

一种扫描成像系统和细胞成像分析方法

技术领域

本发明涉及科学仪器领域，具体涉及一种扫描成像系统和细胞成像分析方法。

背景技术

医学诊断和生物医学研究领域的一个重要方面涉及通过生物样品的测试来检测、鉴定、定量和表征各种感兴趣的细胞和生物分子。技术人员会常规地分析这样的生物样品的微观呈现、细胞计数以及细胞和生物分子的浓度。

传统上，细胞计数是在光学显微镜下用细胞计数器手动进行的。在最近的十年中，自动细胞计数器已可得到并在生物学实验室中获得普及。这些细胞计数器主要用于单个样品检测并且需要操作员移动来向仪器中更换一次性载玻片。尽管该技术通过减少操作时间和操作员相关的变化而比手动计数有了重大改进，但当需要分析大量的样品时，它仍然需要大量时间。

国外虽然有自动化检测的设备，但成本高昂。同时单一设备实现单一功能，设备综合化应用效益较低。

因而，需要一种成本低、快速高效的细胞成像系统和细胞成像分析方法。

发明内容

本发明提供一种扫描成像系统和细胞成像分析方法，能够解决使用现有设备效率低，难以满足规模化检测需求的问题。为解决上述技术问题，本发明提供一种扫描成像系统，包括：

细胞培养板，用于承载细胞样品；

XY运动组件，带动所述细胞培养板水平运动；

控制模块，电连接所述XY运动组件，控制所述XY运动组件在XY水平平面上运动；

成像模块，置于所述细胞培养板下方，用于获取细胞样品图像。

优选地，所述XY运动组件包括承载平台、X轴运动模块、Y轴运动模块；所述承载平台承载所述细胞培养板，所述承载平台连接所述X轴运动模块，所述Y轴运动模块连接所述X轴运动模块，所述X轴运动模块和Y轴运动模块电连接控制模块，所述控制模块控制所述X轴运动模块沿X轴方向直线运动，控制所述Y轴运动模块沿Y轴方向直线运动。

优选地，所述承载平台上设置固定夹以固定所述细胞培养板。

优选地，所述XY运动组件下方设置支撑柱。

优选地，所述成像模块包括若干物镜、物镜转换组件、连接板和升降运动组件；所述物镜用于调节细胞样品放大倍数，所述物镜转换组件带动所述物镜旋转以切换不同的物镜；所述连接板固定连接所述物镜转换组件，所述升降运动组件固定连接连接板并带动所述物镜转换组件实现升降运动。

优选地，所述成像模块还包括依次设置的反射镜、镜筒和相机；所述反射镜将被物镜放大后的细胞样品图像反射到镜筒进而到达相机实现成像。

优选地，所述扫描成像系统还包括光源模块，所述光源模块包括若干光源、光源板、光源控制单元和光源运动组件，所述光源板固定连接所述若干光源，所述光源板固定连接光源运动组件，所述光源运动组件带动若干光源运动实现光源切换；所述光源控制单元电连接所述光源，实现光源的通断。

优选地，所述扫描成像系统还包括电源，为所述XY运动组件、控制模块、成像模块供电。

优选地，所述成像模块还包括数据端口，用于将所述细胞样品图像传输至计算机。

本发明提供还一种细胞成像分析方法，包括如下步骤：

将细胞样品放置于细胞培养板；

控制所述XY运动组件带动细胞培养板在水平平面上运动，使得所述成像模块能够获取细胞样品图像；

将所述细胞样品图像传输至计算机实现成像分析。

本发明的有益效果是：能够低成本地实现高分辨率、快速成像，在细胞生长的过程中无需消化细胞，无需取样，快速地对样本进行拍照并获得统计学数据处理结果，节省大量的实验操作时间。

附图说明

图1为扫描成像系统的外观图；

图2为扫描成像系统内部结构的示意图；

图3为扫描成像系统内部结构的爆炸示意图；

图4为XY运动组件的爆炸示意图；

图5为成像模块部分结构的爆炸示意图；

图6为成像模块另一部分结构的爆炸示意图；

图7为光源模块的爆炸示意图；

图8为荧光光立方的示意图；

图9为白光光立方的示意图；

图10为细胞成像分析方法的流程图。

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1

本实施例提供一种扫描成像系统，请参阅附图1-9，包括：

细胞培养板1，用于承载细胞样品；所述细胞培养板可采用96孔板、24孔板、384孔板等各种孔板，相应的，所述承载细胞培养板的固定结构也要适配不同的孔板，本实施例中使用的是96孔板。

XY运动组件2，带动所述细胞培养板1水平运动；

控制模块3，电连接所述XY运动组件2，控制所述XY运动组件2在XY水平平面上运动；

成像模块4，置于所述细胞培养板1下方，用于获取细胞样品图像。

作为优选的实施方式，所述XY运动组件2包括承载平台21、X轴运动模块23、Y轴运动模块22,所述承载平台21包括上座211、中座212、下座213、固定夹214、支撑柱215，所述X轴运动模块23包括X轴电机231、丝杠B232、丝母B233、滑块B234、X轴导轨235，所述Y轴运动模块22包括Y轴电机221、丝杠A222、丝母A223、滑块A224、Y轴导轨225;所述上座211承载细胞培养板1，所述固定夹214固定住所述细胞培养板1，使之运动时更加稳固地放置于所述上座211；所述上座211下方固定连接所述滑块B234，所述滑块B234连接X轴导轨235，并可沿X轴导轨235运动，所述X轴导轨235固定连接在所述中座212上；所述X轴电机231固定连接在滑块B234上，所述X轴电机231固定连接所述丝杠B232，所述丝杠B232连接丝母B233，所述丝母B233固定连接于中座212上，所述丝杆B平行于所述X轴导轨235，所述X轴电机231驱动丝杆B相对丝母B233沿X轴运动，带动上座211上的细胞培养板1相对中座212沿X轴方向直线运动；所述中座212下方固定连接所述滑块A224，所述滑块A224连接Y轴导轨225，并可沿Y轴导轨225运动，所述Y轴导轨225固定连接在所述下座213上；所述Y轴电机221固定连接在滑块A224上，所述Y轴电机221固定连接所述丝杠A222，所述丝杠A222连接丝母A223，所述丝母A223固定连接于下座213上，所述丝杆A平行于所述Y轴导轨225，所述电机驱动丝杆相对丝母沿Y轴方向直线运动，带动中座212、上座211和上座211上的细胞培养板1相对下座213沿Y轴运动；所述下座213四角固定连接于支撑柱215上方，使XY运动组件2保持稳定，并预留一些光线通过的空间。

作为优选的实施方式，所述成像模块4还包括若干物镜41、物镜转换组件42、连接板43、升降运动组件44，用于根据需要调节样品放大倍数和粗调焦；所述若干物镜41的个数为多个，优选为5个，用于调节细胞样品放大倍数，所述物镜转换组件42可相对自身旋转运动，带动所述物镜41旋转，以切换不同的放大倍数的物镜41；所述连接板43固定连接所述物镜转换组件42，所述升降运动组件44固定连接连接板43，升降运动组件44可相对自身上下稳定地升降运动，带动所述物镜转换组件42实现升降运动，以带动所述物镜41上下移动来粗调焦。

作为优选的实施方式，所述成像模块4还包括依次设置的相机45、镜筒47、镜筒固定座48、反射镜46；所述镜筒47设置在相机45镜头前，用于精调焦；所述镜筒固定座48固定所述镜筒47，使筒镜47成像更稳定；所述反射镜46设置于镜筒47前，将来自物镜41的竖直方向的光线转为射向镜筒47和相机45的水平光线，以将被物镜41放大后的细胞样品图像反射到镜筒47进而到达相机45实现成像。

作为优选的实施方式，所述扫描成像系统还包括光源模块5，所述光源模块5包括若干光源51、光源连板52、光源控制单元53、光源运动组件54，用于切换合适的光源51；所述若干光源的个数为多个，优选为4个，所述光源连板52固定连接所述光源51，所述光源连板52固定连接光源运动组件54，所述光源运动组件54运动带动所述光源51移动到合适位置，来实现光源51的切换；所述光源控制单元53电连接所述光源51，控制所述光源51的通断，以减少光源51的相互干扰和能源浪费。

作为优选的实施方式，所述若干光源51包括荧光光立方和白光光立方，如图8所示，所述荧光光立方包括LED511、准直透镜512、光源滤光片514、荧光滤光片515、二向色镜516，所述LED511发出的光经过准直透镜512准直后使用光源滤光片514过滤得到特定波长的荧光，再经过二向色镜516将特定波长的荧光反射进入物镜41，进而实现对细胞样品的荧光照射，而相机获取细胞样品的荧光图像时也经过荧光滤光片的过滤使得获取的为细胞荧光图像。如图9所示，所述白光光立方包括LED511’、准直透镜512’和镀膜棱镜513组成，所述镀膜棱镜513将透过准直透镜512的准直光柱偏转90°方向，射向细胞培养板1和成像模块4。荧光光立方和白光光立方可拆卸的设置在筒镜47和物镜41之间，切换方便、成本低且结构紧凑。

作为优选的实施方式，所述扫描成像系统还包括底座6、外壳7和电源8；所述底座6承载所述XY运动组件2、控制模块3、成像模块4，能更有效地使用空间，同时使扫描成像系统保持稳定；所述外壳7，能够减少外部光源以及其他干扰；所述电源8为所述控制模块3、XY运动组件2、成像模块4提供稳定的电能。

作为优选的实施方式，所述成像模块还包括数据端口46，用于将所述细胞样品图像传输至计算机，以便分析和存储所述细胞样品图像。

实施例2

本实施例提供一种细胞成像分析方法，请参阅附图10，包括如下步骤：

S1：打开系统和计算机的电源8，打开分析软件；

S2：将细胞样品放置于细胞培养板1上，并用固定夹214固定在承载平台21的上座211；

S3：打开光源模块5调至预设光源51，控制所述XY运动组件2运动至位置零点，控制所述成像模块4拍照并检测XY运动组件2是否到达位置零点；然后控制所述成像模块4拍照并判断细胞培养板1哪些位置区域存在样品，并将存在样品的位置区域标记并分配若干个区域地址；

S4:控制所述XY运动组件2运动使标记的第一区域地址移动到成像焦点，控制所述成像模块4对细胞样品进行拍照，并将细胞样品图像传输至计算机分析软件；分析软件对所述的细胞样品图像进行分析，分析完成后，将结果显示在计算机上的分析软件上，并将结果保存在计算机中；然后依次控制所述XY运动组件运动使标记的第二区域地址和后续区域地址移动到成像焦点并拍照检测，直至所有分配的区域地址拍照检测完成；

S5:关闭光源，所述的扫描成像系统待机，检测完成。

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)

1.一种扫描成像系统，其特征在于，包括：

细胞培养板，用于承载细胞样品；

XY运动组件，带动所述细胞培养板水平运动；

控制模块，电连接所述XY运动组件，控制所述XY运动组件在XY水平平面上运动；

成像模块，置于所述细胞培养板下方，用于获取细胞样品图像。

2.根据权利要求1所述的扫描成像系统，其特征在于，所述XY运动组件包括承载平台、X轴运动模块、Y轴运动模块；所述承载平台承载所述细胞培养板，所述承载平台连接所述X轴运动模块，所述Y轴运动模块连接所述X轴运动模块，所述X轴运动模块和Y轴运动模块电连接控制模块，所述控制模块控制所述X轴运动模块沿X轴方向直线运动，控制所述Y轴运动模块沿Y轴方向直线运动。

3.根据权利要求2所述的扫描成像系统，其特征在于，所述承载平台上设置固定夹以固定所述细胞培养板。

4.根据权利要求2所述的扫描成像系统，其特征在于，所述XY运动组件下方设置支撑柱。

5.根据权利要求1所述的扫描成像系统，其特征在于，所述成像模块包括若干物镜、物镜转换组件、连接板和升降运动组件；所述物镜用于调节细胞样品放大倍数，所述物镜转换组件带动所述物镜旋转以切换不同的物镜；所述连接板固定连接所述物镜转换组件，所述升降运动组件固定连接连接板并带动所述物镜转换组件实现升降运动。

6.根据权利要求5所述的扫描成像系统，其特征在于，所述成像模块还包括依次设置的反射镜、镜筒和相机；所述反射镜将被物镜放大后的细胞样品图像反射到镜筒进而到达相机实现成像。

7.根据权利要求1所述的扫描成像系统，其特征在于，所述扫描成像系统还包括光源模块，所述光源模块包括若干光源、光源板、光源控制单元和光源运动组件，所述光源板固定连接所述若干光源，所述光源板固定连接光源运动组件，所述光源运动组件带动若干光源运动实现光源切换；所述光源控制单元电连接所述光源，实现光源的通断。

8.根据权利要求1所述的扫描成像系统，其特征在于，所述扫描成像系统还包括电源，为所述XY运动组件、控制模块、成像模块供电。

9.根据权利要求1所述的扫描成像系统，其特征在于，所述成像模块还包括数据端口，用于将所述细胞样品图像传输至计算机。

10.如权利要求1-9任一项所述的扫描成像系统实现的细胞成像分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

将细胞样品放置于细胞培养板；

控制所述XY运动组件带动细胞培养板在水平平面上运动，使得所述成像模块能够获取细胞样品图像；

将所述细胞样品图像传输至计算机实现成像分析。

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