專利名稱：一種微生物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的在線觀測(cè)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物在線觀測(cè)領(lǐng)域，涉及一種在線檢測(cè)微生物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)過程中細(xì) 胞增殖的觀測(cè)系統(tǒng)，尤其是一種基于液體渾濁度傳感器的在線檢測(cè)微生物細(xì)胞增殖的系統(tǒng) 和方法。
背景技術(shù)：
在微生物科學(xué)領(lǐng)域，對(duì)微生物細(xì)胞的生長(zhǎng)的觀測(cè)，是對(duì)其研究的基本方法之一，也 是重要方法，只有掌握了微生物細(xì)胞的生長(zhǎng)過程，才能對(duì)微生物做進(jìn)一步的研究。在現(xiàn)有的微生物細(xì)胞培養(yǎng)的方法中，主要采用生物化學(xué)的方法，定期對(duì)被觀測(cè)微 生物細(xì)胞的生長(zhǎng)進(jìn)行觀測(cè)。常用的技術(shù)，是采用懸浮培養(yǎng)技術(shù)，即將游離的細(xì)胞或小的細(xì)胞 團(tuán)置于液體培養(yǎng)劑中進(jìn)行培養(yǎng)和生長(zhǎng)的一種技術(shù)，對(duì)微生物細(xì)胞進(jìn)行懸浮培養(yǎng)，定期觀測(cè) 培養(yǎng)液中的細(xì)胞生長(zhǎng)狀況。具體做法是(1)將帶有微生物細(xì)胞的培養(yǎng)液振蕩搖勻，放置在 適當(dāng)?shù)沫h(huán)境中進(jìn)行培養(yǎng)；(2)經(jīng)過一定時(shí)間，有明顯增殖時(shí)，可用大口移液管將培養(yǎng)物分裝 成兩瓶，繼續(xù)培養(yǎng)；(3)細(xì)胞計(jì)算對(duì)培養(yǎng)液進(jìn)行化學(xué)處理后，取懸液置入血細(xì)胞計(jì)數(shù)板上 計(jì)數(shù)；(4)繪制生長(zhǎng)曲線鮮重法對(duì)細(xì)胞懸浮培養(yǎng)液進(jìn)行離心收集后稱重，將鮮重作為縱 軸，時(shí)間為橫軸，繪制曲線，干重法可在稱量鮮重之后，將細(xì)胞進(jìn)行曲烘干，再稱量干重，以 干重為縱坐標(biāo)，培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，繪制細(xì)胞干重生長(zhǎng)曲線。上述兩種方法每隔一定時(shí)間取 樣一次，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。這種傳統(tǒng)方法的觀測(cè)不連續(xù)，且實(shí)驗(yàn)手段復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)設(shè)備價(jià)格昂貴， 不方便應(yīng)用，在對(duì)細(xì)胞進(jìn)行長(zhǎng)期生長(zhǎng)的觀測(cè)中具有一定的局限性，使其連續(xù)性及無(wú)人值守 的情況下不能滿足要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種基于液體渾濁度傳感器的 微生物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的在線觀測(cè)系統(tǒng)和方法。該方法利用在線觀測(cè)技術(shù)，具有測(cè)量的非接 觸性、連續(xù)性和速度快的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來(lái)解決的這種微生物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的在線觀測(cè)系統(tǒng)，包括培養(yǎng)器和計(jì)算機(jī)，所述培養(yǎng)器的 旁側(cè)設(shè)置有紅外光源，培養(yǎng)器的下方設(shè)有液體渾濁度傳感器，液體渾濁度傳感器的散射率 探測(cè)頭正對(duì)培養(yǎng)器的底部，液體渾濁度傳感器的輸出端連接有數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的 輸出端與計(jì)算機(jī)連接?；谏鲜鑫⑸锛?xì)胞懸浮培養(yǎng)的在線觀測(cè)系統(tǒng)，本發(fā)明還提出一種微生物細(xì)胞懸 浮培養(yǎng)的在線觀測(cè)方法，具體按照以下步驟第一，標(biāo)定觀測(cè)區(qū)域；將被觀測(cè)對(duì)象放在培養(yǎng)器中，調(diào)整液體渾濁度傳感器和紅外光源的位置，并調(diào)整 培養(yǎng)器的位置，使被觀測(cè)對(duì)象充分暴露在液體渾濁度傳感器的測(cè)量范圍之內(nèi)；第二，標(biāo)定參考值；
將培養(yǎng)器取下，取一瓶清澈的液體放置于培養(yǎng)器的位置，通過液體渾濁度傳感器測(cè)量液體渾濁度，得到液體渾濁度初始值，將該初始值作為參考值存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中；第三，在線觀測(cè)并采集數(shù)據(jù)；將培養(yǎng)器放到觀測(cè)區(qū)域，以固定的時(shí)間間隔對(duì)溶液渾濁度進(jìn)行多次測(cè)量，并通過 數(shù)據(jù)采集卡傳送給計(jì)算機(jī)；第四，繪制微生物細(xì)胞的生長(zhǎng)曲線；計(jì)算機(jī)根據(jù)得到的液體渾濁度數(shù)據(jù)，以溶液渾濁度為縱軸，時(shí)間為橫軸繪制微生 物細(xì)胞的生長(zhǎng)曲線。本發(fā)明采用液體渾濁度傳感器以及紅外光源觀測(cè)懸浮培養(yǎng)的微生物細(xì)胞的生長(zhǎng) 繁殖情況，并將測(cè)量數(shù)據(jù)送往計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理生成微生物細(xì)胞的生長(zhǎng)曲線，達(dá)到觀測(cè)的目 的，該系統(tǒng)及方法實(shí)現(xiàn)了在非接觸環(huán)境中及無(wú)人監(jiān)控下對(duì)微生物細(xì)胞的生長(zhǎng)進(jìn)行觀測(cè)，具 有高效率、非接觸、速度快、便于應(yīng)用的特點(diǎn)。
圖1為本發(fā)明的微生物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的在線觀測(cè)系統(tǒng)連接示意圖。其中1為紅外光源；2為培養(yǎng)器；3為液體渾濁度傳感器；4為數(shù)據(jù)采集卡。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述參見圖1，本發(fā)明的微生物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的在線觀測(cè)系統(tǒng)，包括培養(yǎng)器2、紅外光 源1、液體渾濁度傳感器3、數(shù)據(jù)采集卡4和計(jì)算機(jī)5，其中在培養(yǎng)器2的旁側(cè)設(shè)置紅外光源 1，在培養(yǎng)器2的下方設(shè)置液體渾濁度傳感器3，將液體渾濁度傳感器3的散射率探測(cè)頭正對(duì) 培養(yǎng)器2的底部，液體渾濁度傳感器3的輸出端連接數(shù)據(jù)采集卡4的輸入端，數(shù)據(jù)采集卡4 的輸出端與計(jì)算機(jī)5連接?；谝陨舷到y(tǒng)的微生物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的在線觀測(cè)方法，具體需要按照以下步驟進(jìn) 行第一，標(biāo)定觀測(cè)區(qū)域?qū)⒈挥^測(cè)對(duì)象放在培養(yǎng)器2中，調(diào)整液體渾濁度傳感器3和紅外光源1的位置，并 調(diào)整培養(yǎng)器2的位置，使被觀測(cè)對(duì)象充分暴露在液體渾濁度傳感器3的測(cè)量范圍之內(nèi)，即將 培養(yǎng)器2置于紅外光源1所能照射到并且液體渾濁度傳感器3的散射率探測(cè)頭所能接受到 散射紅外光的區(qū)域。第二，標(biāo)定參考值將培養(yǎng)器2取下，取一瓶清澈的液體放置于培養(yǎng)器2的位置，通過液體渾濁度傳感 器3測(cè)量液體渾濁度，得到液體渾濁度初始值，將該初始值作為參考值存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)5中， 以便后續(xù)獲得的渾濁度數(shù)據(jù)與此初始值進(jìn)行對(duì)比。第三，在線觀測(cè)并采集數(shù)據(jù)；將培養(yǎng)器2放到觀測(cè)區(qū)域，以固定的時(shí)間間隔對(duì)溶液渾濁度進(jìn)行多次測(cè)量，并通 過數(shù)據(jù)采集卡4傳送給計(jì)算機(jī)5。本發(fā)明該步驟的具體原理是當(dāng)一束紅外光通過被觀測(cè)對(duì)象時(shí)，溶液中的細(xì)胞對(duì)入射光有散射和吸收作用。通過測(cè)量散射光可以判斷溶液中細(xì)胞的狀況和分布，散射光強(qiáng) 度及其在空間的分布與細(xì)胞直徑大小、入射光波長(zhǎng)、試樣介質(zhì)折射率、微粒折射率、入射光 強(qiáng)度等諸多因素有關(guān)。不同波長(zhǎng)的光作用于同一細(xì)胞或同一波長(zhǎng)的光作用于不同大小的細(xì) 胞時(shí)，散射光強(qiáng)度在空間的分布有所不同，同時(shí)散射光的總強(qiáng)度亦不同。因此可根據(jù)散射光 的強(qiáng)度來(lái)反映溶液的渾濁度，散射光強(qiáng)度越強(qiáng)，表明溶液渾濁度越高。這樣每隔一定時(shí)間對(duì) 溶液的渾濁度進(jìn)行一次測(cè)量，該時(shí)間可根據(jù)觀測(cè)對(duì)象的不同進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，并通過數(shù)據(jù) 采集卡傳送給計(jì)算機(jī)5，進(jìn)行記錄。第四，繪制微生物細(xì)胞的生長(zhǎng)曲線；計(jì)算機(jī)5根據(jù)得到的液體渾濁度數(shù)據(jù)，以溶液渾濁度為縱軸，時(shí)間為橫軸繪制微 生物細(xì)胞的生長(zhǎng)曲線。由于細(xì)胞在繁殖過程中，隨著數(shù)量的增加，將導(dǎo)致培養(yǎng)溶液越來(lái)越渾 濁。因此，培養(yǎng)器中被觀測(cè)溶液渾濁度的變化可直接反應(yīng)細(xì)胞數(shù)量的增加情況。綜上所述，本發(fā)明的觀測(cè)系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的傳感器實(shí)現(xiàn)了一套簡(jiǎn)單，容易 實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)觀察系統(tǒng)，并且采用該系統(tǒng)的進(jìn)行觀察的方法容易操作，觀測(cè)結(jié)果通過計(jì)算機(jī) 自動(dòng)處理，有效節(jié)省了人力，真正實(shí)現(xiàn)了高效率、非接觸的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
一種微生物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的在線觀測(cè)系統(tǒng)，包括培養(yǎng)器(2)和計(jì)算機(jī)(5)，其特征在于所述培養(yǎng)器(2)的旁側(cè)設(shè)置有紅外光源(1)，培養(yǎng)器(2)的下方設(shè)有液體渾濁度傳感器(3)，液體渾濁度傳感器(3)的散射率探測(cè)頭正對(duì)培養(yǎng)器(2)的底部，液體渾濁度傳感器(3)的輸出端連接有數(shù)據(jù)采集卡(4)，數(shù)據(jù)采集卡(4)的輸出端與計(jì)算機(jī)(5)連接。
2.一種基于權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的微生物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的在線觀測(cè)方法，其特征在 于，按照以下步驟第一，標(biāo)定觀測(cè)區(qū)域；將被觀測(cè)對(duì)象放在培養(yǎng)器(2)中，調(diào)整液體渾濁度傳感器(3)和紅外光源(1)的位置， 并調(diào)整培養(yǎng)器(2)的位置，使被觀測(cè)對(duì)象充分暴露在液體渾濁度傳感器(3)的測(cè)量范圍之 內(nèi)；第二，標(biāo)定參考值；將培養(yǎng)器(2)取下，取一瓶清澈的液體放置于培養(yǎng)器(2)的位置，通過液體渾濁度傳感 器(3)測(cè)量液體渾濁度，得到液體渾濁度初始值，將該初始值作為參考值存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)(5) 中；第三，在線觀測(cè)并采集數(shù)據(jù)；將培養(yǎng)器(2)放到觀測(cè)區(qū)域，以固定的時(shí)間間隔對(duì)溶液渾濁度進(jìn)行多次測(cè)量，并通過 數(shù)據(jù)采集卡(4)傳送給計(jì)算機(jī)(5)；第四，繪制微生物細(xì)胞的生長(zhǎng)曲線；計(jì)算機(jī)(5)根據(jù)得到的液體渾濁度數(shù)據(jù)，以溶液渾濁度為縱軸，時(shí)間為橫軸繪制微生 物細(xì)胞的生長(zhǎng)曲線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微生物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的在線觀測(cè)系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括培養(yǎng)器和計(jì)算機(jī)，培養(yǎng)器的旁側(cè)設(shè)置有紅外光源，培養(yǎng)器的下方設(shè)有液體渾濁度傳感器，液體渾濁度傳感器的散射率探測(cè)頭正對(duì)培養(yǎng)器的底部，液體渾濁度傳感器的輸出端連接有數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與計(jì)算機(jī)連接。本發(fā)明的觀測(cè)方法通過觀測(cè)微生物細(xì)胞懸浮的液體渾濁度來(lái)衡量微生物細(xì)胞的數(shù)量，并通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)處理，實(shí)現(xiàn)了在非接觸環(huán)境中及無(wú)人監(jiān)控下對(duì)微生物細(xì)胞的生長(zhǎng)進(jìn)行觀測(cè)，具有高效率、非接觸、速度快、便于應(yīng)用的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N21/51GK101818115SQ20101014889
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者張玲, 鄭恩讓, 高飛, 齊香君 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)