CN116875525B - 一种细胞分离方法 - Google Patents
一种细胞分离方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116875525B CN116875525B CN202311157394.7A CN202311157394A CN116875525B CN 116875525 B CN116875525 B CN 116875525B CN 202311157394 A CN202311157394 A CN 202311157394A CN 116875525 B CN116875525 B CN 116875525B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cell layer
- cell
- image
- volume
- layered
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003320 cell separation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 18
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 6
- 238000003708 edge detection Methods 0.000 claims description 4
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 241
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 7
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 3
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 210000005259 peripheral blood Anatomy 0.000 description 2
- 239000011886 peripheral blood Substances 0.000 description 2
- 206010063385 Intellectualisation Diseases 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000001185 bone marrow Anatomy 0.000 description 1
- 238000002659 cell therapy Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 210000002865 immune cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/22—Transparent or translucent parts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/38—Caps; Covers; Plugs; Pouring means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
- C12M33/04—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus by injection or suction, e.g. using pipettes, syringes, needles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
- C12M33/10—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus by centrifugation ; Cyclones
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M37/00—Means for sterilizing, maintaining sterile conditions or avoiding chemical or biological contamination
- C12M37/04—Seals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
- C12M41/36—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of biomass, e.g. colony counters or by turbidity measurements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
- C12M47/04—Cell isolation or sorting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
- C12N5/06—Animal cells or tissues; Human cells or tissues
- C12N5/0602—Vertebrate cells
- C12N5/0634—Cells from the blood or the immune system
- C12N5/0641—Erythrocytes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N2509/00—Methods for the dissociation of cells, e.g. specific use of enzymes
Abstract
本发明涉及一种细胞分离方法，方法包括如下步骤：（1）细胞样本在离心机内离心分层，分层后的细胞样本包括沿离心机中心向外依次分布的内细胞层、外细胞层；（2）在离心分层过程中采集细胞样本分层图像，对采集的细胞样本分层图像进行处理，得到分层后的外细胞层的体积V外，（3）转移外细胞层，当离心机内的外细胞层的体积V外等于V外设时停止转移，V外设为目标体积值，其中转移外细胞层过程实时采集细胞样本分层图像，并对采集的细胞样本分层图像进行处理。本发明提供的细胞分离方法，实现离心机内保留定量的外细胞层溶液，提高分离精度，提高工作效率，减少因人工操作失误引起的损失，节省人力。
Description
技术领域
本发明属于细胞分离领域，具体涉及一种细胞分离方法。
背景技术
随着人工智能的快速发展，各行各业的智能化越来越明显。在涉及细胞分离的精准性和智能化程度上存在着不足。在医院、生物或医疗研究所等一些需要大量细胞分离的场所，在细胞液通过离心机分层后，在细胞分离的过程完全依靠肉眼判断和手工操作，这样不仅浪费了大量的人力财力，而且在操作的过程中可能会因为一些误操作导致目标细胞损失，甚至分离失败。
发明内容
本发明的目的是提供一种细胞分离方法，提高抽吸精度，提高工作效率，减少因人工操作失误引起的误差和损失。
为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：
一种细胞分离方法，包括如下步骤：
（1）细胞样本在离心机内离心分层，分层后的细胞样本包括沿离心机中心向外依次分布的内细胞层、外细胞层；
（2）在离心分层过程中采集细胞样本分层图像，对采集的细胞样本分层图像进行处理，基于处理结果得到分层后的外细胞层的体积V外，其中，所述外细胞层体积V外通过以下公式得到：
V外=πR2h-πr2h，
R为外细胞层最外侧与离心机中心的距离，r为内细胞层最外侧与离心机中心的距离，h为细胞样本的高度；
（3）转移外细胞层，当离心机内的外细胞层的体积V外等于V外设时停止转移，V外设为目标体积值，其中转移外细胞层过程实时采集细胞样本分层图像，并对采集的细胞样本分层图像进行处理。
通过如上操作可实现离心机内保留定量的外细胞层溶液。
根据本发明的一些实施方面，步骤（2）中，对采集的细胞样本分层图像进行如下处理：
S1、对图像进行高斯滤波；
S2、对滤波后的图像进行边缘识别；
S3、对边缘检测结果进行膨胀处理。
膨胀处理后的白色直线即为细胞样本的分层界限，通过该步骤对细胞样本分层图像进行处理，可得到外细胞层的具体位置，便于计算外细胞层的体积。
根据本发明的一些实施方面，步骤（2）中，间隔n秒采集一张细胞样本分层图像；步骤（3）中，间隔m秒采集一张细胞样本分层图像，m小于n。步骤（2）中，分层可能还未完成，间隔一段较长时间后再采集细胞样本分层图像，减少工作量；当分层完成并稳定后，需要尽快计算分层后的外细胞层的体积，间隔一段较短时间后采集细胞样本分层图像，便于在较快时间内转移外细胞层。
根据本发明的一些实施方面，n大于等于20小于等于50，n优选为30；m大于0小于等于5，m优选为1。
根据本发明的一些实施方面，可先间隔n1秒采集一张细胞样本分层图像，再间隔n2秒采集一张细胞样本分层图，接下来间隔n3……ni秒采集一张细胞样本分层图，n1、n2、n3……ni可依次减小，这样设置更灵活，减少工作量的同时较快得到外细胞层的体积。
根据本发明的一些实施方面，步骤（3）中，转移外细胞层之前降低离心机转速，这样操作可在保证细胞分层正常的情况下，将外细胞层更好更快地吸出，以保证抽吸精度。
根据本发明的一些实施方面，在步骤（3）之前，若离心过程中外细胞层的体积不变，则进行转移外细胞层操作；若离心过程中外细胞层的体积变化，继续离心操作直至外细胞层的体积不变。离心过程中外细胞层的体积不变，说明分层完成，分层完成才进行步骤（3），这样保证步骤（3）中抽吸外细胞层的精度，保证分离精度。
根据本发明的一些实施方面，在步骤（3）之后还包括：（4）转移内细胞层，当离心机内的内细胞层的体积V内等于V内设时停止转移，V内设为目标体积值，其中，转移过程中实时采集细胞样本分层图像，并对采集的细胞样本分层图像进行处理，并基于处理结果得到分层后的内细胞层的体积V内，所述内细胞层体积V内通过以下公式得到：
V内=πr2h-πr1 2h，
其中，r为内细胞层最外侧与离心机中心的距离，r1为内细胞层最内侧与离心机中心的距离。
该步骤可实现离心机内保留定量的内细胞层溶液。
根据本发明的一些实施方面，所述的方法通过以下装置实现，所述的装置包括：
离心机，所述离心机包括顶盖、底座、第一输送通道，所述顶盖由透明材质制成，所述顶盖与所述底座围合形成离心室，所述顶盖上设置有沿其径向延伸的刻度；所述第一输送通道伸入所述离心室内用于转移外细胞层；
图像获取模块，所述图像获取模块用于采集细胞样本分层图像；
图像处理模块，所述图像处理模块用于对采集的细胞样本分层图像进行处理，其中，根据内细胞层与外细胞层之间的分层界限对应的刻度、刻度对应的像素，得到内细胞层的最外侧与离心机中心的距离r；
液体转移模块，所述液体转移模块与所述第一输送通道连通，用于为转移外细胞层提供动力；
驱动模块，所述驱动模块与所述离心机连接用于驱动所述离心机转动；
控制器，所述控制器与所述图像处理模块、液体转移模块、驱动模块均连接。
根据本发明的一些实施方面，所述顶盖上侧设置有支撑部，所述支撑部沿所述顶盖的径向设置，所述支撑部具有水平面、位于水平面两侧下方的倾斜面，其中一个倾斜面向靠近另一个倾斜面方向倾斜，所述刻度设置在倾斜面上，所述刻度与水平面形成锐角夹角。
根据本发明的一些实施方面，所述装置还包括第二输送通道、第一夹管阀、第二夹管阀，所述第二输送通道伸入所述离心室内用于转移内细胞层；所述第一夹管阀与所述第一输送通道连通，所述第二夹管阀与所述第二输送通道连通；
步骤（3）中，当转移外细胞层时，打开所述第一夹管阀，关闭所述第二夹管阀。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明提供的细胞分离方法，在细胞样本分层后采集样本细胞分层图像，并对采集的细胞样本分层图像进行处理，基于处理结果得到分层后的外细胞层的体积，根据体积进行外细胞层转移，实现离心机内保留定量的外细胞层溶液，提高分离精度，提高工作效率，减少因人工操作失误引起的损失。
附图说明
图1为实施例的分层后的样本细胞分层图像的示意图；
图2为实施例的进行高斯滤波后的样本细胞分层图像的示意图；
图3为实施例的进行边缘识别后的样本细胞分层图像的示意图；
图4为实施例的进行膨胀处理后的样本细胞分层图像的示意图；
图5为本发明实施例的分离装置的爆炸图；
图6为本发明实施例的分离装置的离心机的第一视角的结构图；
图7为本发明实施例的分离装置的离心机的第二视角的结构图；
图8为本发明实施例的分离装置的离心机的主视图；
图9为本发明实施例的细胞样本分层图像。
以上附图中，附图标记为：
1-外细胞层；2-内细胞层；3-底座；4-顶盖；5-第一接口，6-第二接口，7-刻度； 81-第一夹管阀；82-第二夹管阀；9-支撑台，91-倾斜面，92-水平面；10-图像获取模块；11-输送泵。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
本例的细胞分离方法，可从血液（外周血）、骨髓中获得不同种类的高纯度免疫细胞或干细胞，以获得最终所需细胞产品，用于细胞治疗等下游应用。
一种细胞分离方法，包括如下步骤：
（1）细胞样本在离心机内离心分层，分层后的细胞样本包括沿离心机中心向外依次分布的内细胞层、外细胞层；
（2）在离心分层过程中采集细胞样本分层图像，对采集的细胞样本分层图像进行处理，基于处理结果得到分层后的外细胞层的体积V外，其中，外细胞层体积V外通过以下公式得到：
V外=πR2h-πr2h，
其中，R为外细胞层最外侧距离离心机中心的距离（即为离心机的离心室的半径），r为内细胞层最外侧与离心机中心的距离，h为细胞样本的高度（离心机的离心室的高度）。
（3）转移外细胞层，当离心机内的外细胞层的体积V外等于V外设时停止转移，V外设为目标体积值，可为一个范围。该步骤在转移外细胞层中，对采集的细胞样本分层图像进行处理，基于处理结果得到分层后的外细胞层的体积V外。
步骤（1）中，分层后的细胞样本包括内细胞层、外细胞层，内细胞层靠近离心机中心，外细胞层围绕内细胞层外周设置。
步骤（2）中，采集细胞样本分层图像，并对图像进行如下处理：
S1、对图像进行高斯滤波，平滑去噪；
S2、对滤波后的图像进行边缘识别；
S3、对边缘检测结果进行膨胀处理。
膨胀处理后的白色直线即为细胞样本的分层界限，通过该步骤对细胞样本分层图像进行处理，可得到外细胞层1的具体位置，同时便于计算外细胞层的体积。
步骤（2）中，采用图像获取模块来采集细胞样本分层图像，图像获取模块位于离心机上方，图像获取模块为摄像头或相机；标准光源设置在离心机的正上方，用于提供辅助光源，以提高图像拍摄质量。
步骤S2的具体方法如下：
1）计算边缘梯度和方向（SobelX、SobleY核在水平方向和垂直方向对平滑后的图像进行滤波，找到每个像素的边缘梯度和方向）；
2）非最大抑制（在得到梯度大小和方向后，对图像进行全扫描，去除任何不需要的像素，这些像素可能不构成边缘。检查像素是否在其梯度方向的邻域中是局部最大值。否则，将被抑制（归零），简而言之，得到的结果是一个具有“细边”的二值图像；
3）滞后阈值，决定哪些边是真正的边，哪些不是。为此需要两个阈值minVal和maxVal，任何强度梯度大于maxVal的边都肯定是边，小于minVal的边肯定是非边，因此丢弃。位于这两个阈值之间的边根据其连通性被分类为边或非边。如果它们连接到“确定边缘”像素，
则它们被视为边缘的一部分，否则，它们也会被丢弃。
步骤（2）中，基于膨胀处理结果，计算分层后的外细胞层的体积，该步骤中，若在一时间阈值内外细胞层1的体积没有变化，说明分层完成（或者说在若干个时间阈值内外细胞层1的体积没有变化，则分层完成），则进行步骤（3）；若在时间阈值内外细胞层1的体积变化，则分层未完成，继续离心分层直至外细胞层1的体积没有变化；该步骤中，时间阈值可为50-150s，例如90 s。
（3）转移外细胞层（将外细胞层从离心机吸出至离心机外），若外细胞层1的体积小于一体积阈值，则不转移外细胞层1；若外细胞层1的体积大于一体积阈值时转移外细胞层1，转移过程中也在计算离心机内剩余外细胞层1的体积V外，当剩余外细胞层1的体积V外达到V外设时结束转移。离心机内外细胞层的体积V外设是需要保留在离心机内的目标体积的外细胞层。
在一些实施方式中，步骤（3）中，一体积阈值可为20-60ml，V外设可为20-60ml。
上述步骤（2）的采集细胞样本图像过程中，间隔n秒采集一张细胞样本分层图像；步骤（3）中，间隔m秒采集一张细胞样本分层图像，m小于n，n大于等于20小于等于50，m大于0小于等于5。步骤（2）中，分层可能还未完成，间隔一较长时间后再采集细胞样本分层图像，减少工作量；当分层完成并稳定后，需要尽快计算分层后的外细胞层1的体积，间隔一较短时间后采集细胞样本分层图像，便于在较快时间内转移外细胞层1。
步骤（3）中，当转移外细胞层时，先将离心机转速降低至转速阈值后再进行外细胞层1转移，例如：未转移外细胞层1时，离心机的转速为2000-3000rpm；当分层完成后，转移外细胞层1时，降低离心机的转速至800-1500rpm，这样操作可在保证细胞分层正常的情况下，将外细胞层1更好更快地吸出，以保证抽吸精度。
步骤（3）之后还包括步骤（4）：设定离心机内存留设定体积值V内设（可为一个范围）的内细胞层，抽吸内细胞层2（血清），当离心机内的内细胞层的体积V内等于V内设时停止转移，V内设为目标体积值，其中，转移过程中实时采集细胞样本分层图像，并对采集的细胞样本分层图像进行处理，并基于处理结果得到分层后的内细胞层的体积V内，内细胞层的体积V内通过以下公式得到：
V内=πr2h-πr1 2h，
其中，r为内细胞层最外侧与离心机中心的距离，r1为内细胞层最内侧与离心机中心的距离。
本例的细胞分离方法，可实现离心机内保留定量的外细胞层溶液、保留定量的内细胞层溶液，分离精度高。
根据离心机的存储容量和所需目标细胞液的体积，设置如下实施例：
一种细胞样本离心处理方法，包括如下过程：
第一、初始化
初始化所有硬件设备达到理想状态，准备细胞样本、管路及一些前期工作，细胞样本为外周血。
第二、细胞分离
（1）细胞样本进入离心机，离心机旋转到目标转速（2500 rpm），细胞样本出现分层，分层后的细胞样本包括沿离心机中心向外依次分布的外细胞层1（红细胞）和内细胞层2（血清）；
（2）补光灯打开，工业相机开始拍照，采集细胞样本分层图像，如图1，除了1、2外的代表空白；
对采集的细胞样本分层图像进行如下处理：
S1、对分层相机拍照的细胞分层图像进行高斯滤波，平滑去噪，结果如图2；
S2、对滤波后的细胞分层图像采用 Canny 算法进行边缘识别，结果如图3；
S3、对边缘检测结果进行膨胀处理，结果如图4，图4中，膨胀处理后的白色直线即为细胞样本的分层界限。
接下来，基于膨胀处理结果可得到外细胞层1的体积，若在连续 90s 内外细胞层1的体积没有变化，则分层完成；
（3）分层完成后，如果外细胞层1体积小于 40ml 则不执行转移外细胞层1；如果大于 40ml ，先将离心机转速降低到1000rpm，降速完成后，进行外细胞层1（红细胞）转移。
此时相机每秒拍一次照片，计算剩余外细胞层（红细胞）体积，当离心机内外细胞层的体积达到 40ml 时结束转移外细胞层，接下来抽吸内细胞层2（血清），当离心机内的内细胞层2（血清）的体积达到30ml，停止转移。最后留在离心机内的细胞液是所需的待检测的目标对象，因需要对血浆和血清之间的部分进行检测，故将部分血浆抽吸出去，最终在离心机内保留部分血浆和血清。
上述的方法通过以下装置实现，装置包括离心机、图像获取模块10、图像处理模块、驱动模块。
参见图5-8，离心机包括顶盖4、底座3、第一输送通道、第二输送通道，顶盖4设置在底座3上方，顶盖4与底座3围合形成具有容纳空间的离心室，细胞样本进入离心室内进行离心分层。底座3和顶盖4采用透明材质，如透明塑料材质。
第一输送通道伸入离心室内用于转移外细胞层，第二输送通道伸入离心室内用于转移内细胞层，第一输送通道的出口端较第二输送通道的出口端靠近离心室中心，即转移中，外细胞层先从第一输送通道流出至离心室外，内细胞层再从第二输送通道流出至离心室外，外细胞层和内细胞层从不同通道流出。
液体转移模块与第一输送通道、第二输送通道连通用于为转移外细胞层、内细胞层提供动力。液体转移模块包括输送泵11，输送泵11可为蠕动泵。
第一输送通道部分位于离心室内，部分伸出离心室外，第一输送通道伸出离心室外部的部位具有第一接口5；第二输送通道部分位于离心室内，部分伸出离心室外，第二输送通道伸出离心室外部的部位具有第二接口6，第一接口5、第二接口6均位于离心室外，输送泵11与第一接口5、第二接口6均连通。
装置还包括第一夹管阀81、第二夹管阀82，第一夹管阀81与第一输送通道连通，第二夹管阀82与第二输送通道连通。
步骤（3）中，当转移外细胞层时，先打开第一夹管阀81，关闭第二夹管阀82，启动输送泵11进行外细胞层1转移。当吸取内细胞层2时，打开第二夹管阀82，关闭第一夹管阀81，启动输送泵11进行内细胞层2转移。
本例中，顶盖4的上侧设置有支撑部，顶盖4呈圆盘形，支撑部沿顶盖4径向设置，支撑部中部与顶盖4同心，支撑部中部开设有通孔，支撑部沿其宽度方向的一侧设置有支撑台9，支撑台9具有水平设置的水平面92、位于水平面92两侧的倾斜面，倾斜面位于水平面92下方，倾斜面一边与水平面92上边连接，倾斜面另一边与顶盖4上侧连接，其中一个倾斜面91向靠近另一个倾斜面方向倾斜，刻度7设置在倾斜面上，刻度7与水平面92形成锐角夹角，即刻度7倾斜设置，刻度7与水平面92之间的夹角和倾斜面91与水平面92之间的夹角相等。刻度7设置有多个，多个刻度7平行设置，多个刻度7沿支撑部的长度方向分布，刻度7在顶盖4所在水平面上的投影与支撑部的延伸方向垂直。多个刻度7依次对应离心室最外侧至其中心。相邻两个刻度之间的间距保持一致，或者不一致。采集的细胞样本分层图像中，刻度在图上呈水平线，参见图9。
支撑台9可由金属材质制成，刻度在支撑台9的倾斜面上凹进。
参见图7，支撑台9的两个倾斜面均向靠近对方倾斜，两个倾斜面均与水平面92之间形成锐角夹角，夹角相等。
本例中，驱动模块与离心机连接用于驱动离心机转动，驱动模块可为驱动电机；控制器与图像处理模块、液体转移模块、驱动模块均连接，控制器用于根据图像处理模块的处理结果控制液体转移模块、驱动模块的动作。
本例的细胞分离方法的步骤（2）和步骤（3）中，通过图像处理模块对细胞样本分层图像进行处理，其中，处理时根据内细胞层与外细胞层之间的分层界限对应的刻度、刻度对应的像素，得到内细胞层的最外侧与离心机中心的距离r。
本例采集的细胞样本分层图像参见图9，一个横线（图中a所指）对应一个刻度，Y表示像素，外细胞层和内细胞层的分层界限对应的像素可知，若外细胞层和内细胞层的分层界限位于两个横线之间，可通过外细胞层和内细胞层的分层界限对应的像素、这两个横线分别对应的刻度之间的间距，得到内细胞层的最外侧与离心机中心的距离r。
具体地：内细胞层的最外侧与离心机中心的距离r通过以下公式获得：
r=R- [k+L{（A- Yi）/（Yi- Yi-1）}]，
多个刻度对应的像素分别为Y1、Y2、Y3...... Yi，Yi所指的刻度与Yi-1所指的刻度相邻设置，Yi所指的刻度较 Yi-1所指的刻度靠近离心室中心，相邻两个刻度之间的间距为L，在图像上，外细胞层和内细胞层的分层界限对应的像素为A，若外细胞层和内细胞层的分层界限对应的像素位于相邻两个刻度对应的像素（Yi、Yi-1）之间，k为Yi所对应的刻度与离心室内壁之间的间距，若Y1所对应的刻度对应离心室内壁，则k为Yi-1所对应的刻度与Y1所对应的刻度之间的间距。
在一个实施方式中，刻度设置有7个，第一刻度、第二刻度、第三刻度、第四刻度、第五刻度、第六刻度、第七刻度自离心室最外侧至其中依次分布，第一刻度对应离心室内壁，第一刻度离心室内壁之间间距为0，第七刻度靠近离心室中心，第一刻度与第二刻度之间的间距为7.5mm，第二刻度与第三刻度之间的间距为5mm，第三刻度与第四刻度之间的间距为5mm，第四刻度与第五刻度之间的间距为5mm，第五刻度与第六刻度之间的间距为5mm，第六刻度与第七刻度之间的间距为5mm。在采集的细胞样本分层图像中，第一刻度对应的像素为Y1，第二刻度对应的像素为Y2，第三刻度对应的像素为Y3，第四刻度对应的像素为Y4，第五刻度对应的像素为Y5，第六刻度对应的像素为Y6，第七刻度对应的像素为Y7，其中，Y7 大于Y6 ，Y6 大于Y5 ，Y5 大于Y4，Y4大于 Y3 、Y3大于Y2，Y2大于 Y1。
若外细胞层和内细胞层的分层界限位于第一刻度对应的横线与第二刻度对应的横线之间，第一刻度与第二刻度之间的间距为L，第一刻度对应的像素为Y1，第二刻度对应的像素为Y2，外细胞层和内细胞层的分层界限对应像素为A，k为0，则内细胞层的最外侧与离心机中心的距离r通过以下公式获得：
r=R-L{（A- Y1）/（Y2- Y1）}，
比如，Y1为65，Y2为116，A为80，L为7.5mm，带入上述公式计算得到：r=R-3.68。
若外细胞层和内细胞层的分层界限对应其中一个刻度线，那内细胞层的最外侧与离心机中心的距离r 通过以下公式获得：
r=R-k，
其中，Y1所对应的刻度对应离心室内壁，则k为该刻度线与Y1所对应的刻度之间的间距。
相应地，r1通过上述方法获得，若内细胞层最内侧界限位于两个横线之间，可通过内细胞层最内侧界限对应的像素、这两个横线分别对应的刻度之间的间距，得到内细胞层的最内侧与离心机中心的距离r1，r1通过以下公式获得：
r1=R- [k+L{（B- Yi）/（Yi- Yi-1）}]，
多个刻度对应的像素分别为Y1、Y2、Y3...... Yi，Yi所指的刻度与Yi-1所指的刻度相邻设置，Yi所指的刻度较 Yi-1所指的刻度靠近离心室中心，相邻两个刻度之间的间距为L，在图像上，内细胞层最内侧界限对应的像素为B，若内细胞层最内侧界限对应的像素位于相邻两个刻度对应的像素（Yi、Yi-1）之间，k为Yi所对应的刻度与离心室内壁之间的间距，若Y1所对应的刻度对应离心室内壁，则k为Yi-1所对应的刻度与Y1所对应的刻度之间的间距。
图像处理模块具体采用opencv图像处理算法，对细胞样本分层图像进行人工智能识别，位置标定，为细胞分选前做准备。
通过对细胞样本分层图像进行处理，可得到离心室内外细胞层和内细胞层的体积，并根据离心室内外细胞层和内细胞层的体积来转移外细胞层、内细胞层，实现离心机内保留定量的外细胞层溶液、保留定量的内细胞层溶液。
本例的细胞分离方法，在细胞样本分层后采集细胞样本分层图像，再对细胞样本分层图像进行滤波、边缘识别、膨胀处理，基于膨胀处理结果计算分层后的外细胞层的体积，根据体积来进行外细胞层转移，大幅简化了人工操作，由原来的人工完成细胞分离改变为基于机器视觉算法的自动细胞分离，实现离心机内保留定量的外细胞层溶液，提高分离精度，提高工作效率，减少因人工操作失误引起的损失，为细胞后续操作提供有力保障。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种细胞分离方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）细胞样本在离心机内离心分层，分层后的细胞样本由沿离心机中心向外依次分布的内细胞层、外细胞层组成；
（2）在离心分层过程中采集细胞样本分层图像，对采集的细胞样本分层图像进行处理，得到分层后的外细胞层的体积V外，其中，所述外细胞层体积V外通过以下公式得到：
，
R为外细胞层最外侧与离心机中心的距离，r为内细胞层最外侧与离心机中心的距离，h为细胞样本的高度；
（3）转移外细胞层，当离心机内的外细胞层的体积V外等于V外设时停止转移，V外设为目标体积值，其中转移外细胞层过程实时采集细胞样本分层图像，并对采集的细胞样本分层图像进行处理；
步骤（2）中，对采集的细胞样本分层图像进行如下处理：
S1、对图像进行高斯滤波；
S2、对滤波后的图像进行边缘识别；
S3、对边缘检测结果进行膨胀处理；
在步骤（3）之后还包括：
（4）转移内细胞层，当离心机内的内细胞层的体积V内等于V内设时停止转移，V内设为目标体积值，其中，转移过程中实时采集细胞样本分层图像，并对采集的细胞样本分层图像进行处理，并基于处理结果得到分层后的内细胞层的体积V内，所述内细胞层体积V内通过以下公式得到：
，
其中，r为内细胞层最外侧与离心机中心的距离，r1为内细胞层最内侧与离心机中心的距离。
2.根据权利要求1所述的细胞分离方法，其特征在于，步骤（2）中，间隔n秒采集一张细胞样本分层图像；步骤（3）中，间隔m秒采集一张细胞样本分层图像，m小于n。
3.根据权利要求1所述的细胞分离方法，其特征在于，n大于等于20小于等于50，m大于0小于等于5。
4.根据权利要求1所述的细胞分离方法，其特征在于，步骤（3）中，转移所述外细胞层之前降低离心机转速。
5.根据权利要求1所述的细胞分离方法，其特征在于，在步骤（3）之前，若离心过程中外细胞层的体积不变，则进行转移外细胞层操作；若离心过程中外细胞层的体积变化，继续离心操作直至外细胞层的体积不变。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的细胞分离方法，其特征在于，所述的方法通过以下装置实现，所述的装置包括：
离心机，所述离心机包括顶盖、底座、第一输送通道，所述顶盖由透明材质制成，所述顶盖与所述底座围合形成离心室，所述顶盖上设置有沿其径向延伸的刻度，所述第一输送通道伸入所述离心室内用于转移外细胞层；
图像获取模块，所述图像获取模块用于采集细胞样本分层图像；
图像处理模块，所述图像处理模块用于对采集的细胞样本分层图像进行处理，其中，根据内细胞层与外细胞层之间的分层界限对应的刻度、刻度对应的像素，得到内细胞层的最外侧与离心机中心的距离r；
液体转移模块，所述液体转移模块与所述第一输送通道连通，用于为转移外细胞层提供动力；
驱动模块，所述驱动模块与所述离心机连接用于驱动所述离心机转动；
控制器，所述控制器与所述图像处理模块、液体转移模块、驱动模块均连接。
7.根据权利要求6所述的细胞分离方法，其特征在于，所述顶盖上侧设置有支撑部，所述支撑部沿所述顶盖的径向设置，所述支撑部沿其宽度方向的一侧设置有支撑台，所述支撑台具有水平面、位于水平面两侧下方的倾斜面，其中一个倾斜面向靠近另一个倾斜面方向倾斜，所述刻度设置在倾斜面上，所述刻度在所述顶盖所在水平面上的投影与所述支撑部的延伸方向垂直。
8.根据权利要求6所述的细胞分离方法，其特征在于，所述离心机还包括第二输送通道，所述第二输送通道伸入所述离心室内用于转移内细胞层。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410060826.0A CN117925500A (zh) | 2023-09-08 | 2023-09-08 | 细胞分离方法 |
| CN202311157394.7A CN116875525B (zh) | 2023-09-08 | 2023-09-08 | 一种细胞分离方法 |
| CN202410060827.5A CN117925366A (zh) | 2023-09-08 | 2023-09-08 | 一种细胞分离装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311157394.7A CN116875525B (zh) | 2023-09-08 | 2023-09-08 | 一种细胞分离方法 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410060827.5A Division CN117925366A (zh) | 2023-09-08 | 2023-09-08 | 一种细胞分离装置 |
| CN202410060826.0A Division CN117925500A (zh) | 2023-09-08 | 2023-09-08 | 细胞分离方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116875525A CN116875525A (zh) | 2023-10-13 |
| CN116875525B true CN116875525B (zh) | 2023-12-22 |
Family
ID=88268496
Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311157394.7A Active CN116875525B (zh) | 2023-09-08 | 2023-09-08 | 一种细胞分离方法 |
| CN202410060827.5A Pending CN117925366A (zh) | 2023-09-08 | 2023-09-08 | 一种细胞分离装置 |
| CN202410060826.0A Pending CN117925500A (zh) | 2023-09-08 | 2023-09-08 | 细胞分离方法 |
Family Applications After (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410060827.5A Pending CN117925366A (zh) | 2023-09-08 | 2023-09-08 | 一种细胞分离装置 |
| CN202410060826.0A Pending CN117925500A (zh) | 2023-09-08 | 2023-09-08 | 细胞分离方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (3) | CN116875525B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002001303A2 (en) * | 2000-06-27 | 2002-01-03 | University College London | A method and apparatus for producing a biomaterial product |
| CN1888858A (zh) * | 2006-06-02 | 2007-01-03 | 浙江大学 | 旋转液体综合实验仪及实验方法 |
| CN102190357A (zh) * | 2010-03-09 | 2011-09-21 | 梁海军 | 一种水处理方法 |
| CN112175827A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-05 | 深圳赛桥生物创新技术有限公司 | 一种细胞自动离心清洗换液方法及装置 |
| CN212321458U (zh) * | 2020-06-23 | 2021-01-08 | 上海欣协生物科技有限公司 | 一种细胞显微图像采集装置 |
| CN113811759A (zh) * | 2019-01-07 | 2021-12-17 | 1866402安大略有限公司 | 血液分离及分析装置和方法 |
-
2023
- 2023-09-08 CN CN202311157394.7A patent/CN116875525B/zh active Active
- 2023-09-08 CN CN202410060827.5A patent/CN117925366A/zh active Pending
- 2023-09-08 CN CN202410060826.0A patent/CN117925500A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002001303A2 (en) * | 2000-06-27 | 2002-01-03 | University College London | A method and apparatus for producing a biomaterial product |
| CN1888858A (zh) * | 2006-06-02 | 2007-01-03 | 浙江大学 | 旋转液体综合实验仪及实验方法 |
| CN102190357A (zh) * | 2010-03-09 | 2011-09-21 | 梁海军 | 一种水处理方法 |
| CN113811759A (zh) * | 2019-01-07 | 2021-12-17 | 1866402安大略有限公司 | 血液分离及分析装置和方法 |
| CN212321458U (zh) * | 2020-06-23 | 2021-01-08 | 上海欣协生物科技有限公司 | 一种细胞显微图像采集装置 |
| CN112175827A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-05 | 深圳赛桥生物创新技术有限公司 | 一种细胞自动离心清洗换液方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117925366A (zh) | 2024-04-26 |
| CN116875525A (zh) | 2023-10-13 |
| CN117925500A (zh) | 2024-04-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN116875525B (zh) | 一种细胞分离方法 | |
| CN104636722B (zh) | 一种采摘机器人的重叠果实快速跟踪识别方法 | |
| CA2452055A1 (en) | Integrated automatic blood collection and processing unit | |
| CN107480662B (zh) | 一种霉菌图像识别方法及其装置 | |
| CN111829962B (zh) | 血浆乳糜程度检测方法及系统 | |
| CN107122597A (zh) | 一种角膜受损智能诊断系统 | |
| CN203999608U (zh) | 一种生物样本多级过滤和核酸纯化装置 | |
| CN108801746A (zh) | 一种分离和富集体液成分的装置 | |
| WO2022062977A1 (zh) | 一种细胞自动离心清洗换液方法及装置 | |
| EP3974009A1 (en) | Centrifuge bowl and blood centrifuge system | |
| CN114627116A (zh) | 一种基于人工智能的织物疵点识别方法及系统 | |
| CN113237881B (zh) | 一种特定细胞的检测方法、装置和病理切片检测系统 | |
| CN108535068A (zh) | 一种细胞学dna检测样本保存液预处理装置 | |
| US20230028621A1 (en) | Method, automated system and cartridge for extraction of cell-free nucleic acids from a blood sample | |
| CN116109840B (zh) | 一种基于机器视觉的樱桃孢子识别方法 | |
| CN1463200A (zh) | 用于浓缩液体中所含病原体的方法和装置 | |
| CN112094809A (zh) | 一种从血清或血浆中提取外泌体的方法 | |
| CN112213503A (zh) | 样本分析系统、图像分析系统及其处理样本图像的方法 | |
| CN116392857A (zh) | 一种样本收集方法及装置 | |
| CN109401952B (zh) | 一种卵丘细胞识别与分选装置 | |
| CN114862765B (zh) | 一种细胞分层图像处理方法 | |
| CN215308954U (zh) | 一种带内核的活塞式生物液体分离杯 | |
| CN214894239U (zh) | 一种挤压式采样管 | |
| CA2257791A1 (en) | Fibrinogen apparatus, method and container | |
| Li et al. | An accurate urine erythrocytes detection model coupled faster rcnn with vggnet |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |