一种培养容器中培养基质量在线监控系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种培养容器中培养基质量在线监控系统，包括光源、传感器、控制系统；其中，所述光源和所述传感器分别与所述控制系统连接；所述光源提供入射光对培养基进行照射；所述传感器对照射培养基之后的出射光进行采集，得到出射光信号；所述控制系统包括模数转换模块和信号处理模块，其中，所述模数转换模块被配置为将所述出射光信号转换成数字信号，所述信号处理模块被配置为将所述数字信号转换为颜色信号，来确定培养基的颜色信息。本发明专利技术有效减轻人力负担,提高了培养环境的稳定性和监控精度，降低了培养成本。

Medium quality on-line monitoring system and method for culturing container

The present invention provides an online monitoring system of quality training base in the container, which comprises a light source, sensor and control system; wherein, the light source and the sensor are respectively connected with the control system; the light source provides incident light irradiation on the medium; the sensor on the culture medium after irradiation the emergent light is collected, get the outgoing light signal; the control system comprises an analog-to-digital conversion module and signal processing module, wherein the analog-to-digital conversion module is configured to move the light signals into digital signals, the signal processing module is configured to convert the digital signal for color the signal, to determine the color of the culture medium of information. The invention effectively reduces the manpower burden, improves the stability and the monitoring precision of the culture environment, and reduces the training cost.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物细胞培养基质量在线监控领域，特别是用于在密闭环境内的基于颜色分析的一种培养基质量在线监控系统及方法。
技术介绍
在生物医疗领域，细胞培养是一项非常基础且核心的技术流程。通过细胞培养，可以极大的复制扩增样本数量，经过分离之后，可以将扩增出的细胞用于原本少量样品无法完成的多种用途。在细胞培养的过程中，为保证细胞的合理生长，需要添加细胞所需的营养成分等多种物质。为保证细胞培养的质量，需要监控培养基在培养过程中的变化。传统的培养基培养为人工监控，由培养人员肉眼观察，根据培养基颜色的改变来判断培养基内部组分的改变，进而判断培养基的质量状况。肉眼判断的方式比较粗，通常做法是：将需要检测的培养容器从培养环境(例如培养箱)中取出；通过目测、比色卡等手段，肉眼观察培养基的质量和细胞生长环境，并作出判断；根据所观测情况的判断对培养容器中的培养基做下一步到处理，或将培养容器放回培养环境继续培养或进行下一步操作。然而，由于不同培养过程中培养基的退化速度不同，需对培养基进行不断观测和检查，导致经常需要工作人员在非正常工作时间进行检测，造成极大的不便和负担。并且，培养基颜色检测由人眼完成，即使在借助比色卡等工具的情况下，其检测结果也因人而异，较难进行量化比较，导致检测结果误差大，培养质量低。在个体细胞或局部区域的培养领域，通常也是基于显微摄影的实时培养过程的人工监控，产生同样的检测问题。
技术实现思路
为解决现有技术的问题，本专利技术的目的在于提供一种培养基质量在线监控系统及方法，通过光源照射密闭的培养容器，利用颜色传感器对培养容器内的培养基的颜色信息进行分析，以实现细胞培养过程中培养基质量情况的实时监测和监控。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种培养容器中培养基质量在线监控系统，包括光源、传感器、控制系统；其中，所述光源和所述传感器分别与所述控制系统连接；所述光源提供入射光对培养基进行照射；所述传感器对照射培养基之后的出射光进行采集，得到出射光信号；由于入射光通常为白光，白光带有全部颜色信息，经过对培养基照射之后，白光会被培养基吸收一部分，因而出射光为被培养基吸收后的部分反射光和散射光，其为携带有颜色特征(光谱信息)的颜色光，通过对该颜色光进行分析，可以得到培养基此时的颜色。所述控制系统包括模数转换模块和信号处理模块，其中，所述模数转换模块被配置为将所述出射光信号转换成数字信号，所述信号处理模块被配置为将所述数字信号转换为颜色信号，来确定培养基的颜色信息。优选的，所述光源包括密闭光源容器和设置于所述密闭光源容器内的发光元件，所述发光元件通过光源连接线与所述控制系统连接，所述光源连接线外部有防水连接器。优选的，所述发光元件为白炽灯、荧光灯、半导体二极管发光器、激光器、超辐射二极管中的至少一种。优选的，所述光源通过透射或反射对培养基进行照射。优选的，所述传感器包括密闭传感器容器和设置于所述密闭传感器容器内的颜色传感器元件，所述颜色传感器元件通过传感器连接线与所述控制系统连接，所述密闭传感器容器至少一侧为透明，所述传感器连接线外部具有防水连接器。优选的，所述颜色传感器元件为CCD、CMOS、光电二极管、雪崩式二极管、光敏电阻、光电倍增管中的至少一种。优选的，所述信号处理模块还包括对所述颜色信号进行平均或积分或平滑处理。本专利技术还提供一种通过根据权利要求之一的在线监控系统监测培养容器中培养基质量的方法。本专利技术利用传感器对出射光采集，借助控制系统对出射光进行分析，得出培养基的实时颜色信息。如此，在指定一段培养时间内，根据培养基监控的精度需求，可以将一段时间预设多个时间点进行离散地获取培养基颜色信息，也可以在指定时间段内连续地获取培养基的颜色信息，每一个时间点的培养基颜色获取都包含照射-采集-分析的过程。如此，将得到培养基的颜色信息的变化趋势，再将得到的一段时间内的颜色信息与初始采集所得值和系统标定的标准值进行对比，决定将要对培养基采取的进一步操作。本专利技术的有益效果是：1.自动化的监测有效减轻人力负担；2.通过减少反复取出培养容器进行检测的环节，减少了对培养基的反复扰动，提高了培养环境的稳定性；3.使用对颜色敏感的传感器元件和算法自动监控培养基质量，将监控结果数字化，提高了监控精度，保证了监控过程的可靠性，降低了监控误差；4.降低了培养成本。附图说明图1为本专利技术监控装置示意图；图2为本专利技术监控装置立体示意图；图3为光源示意图；图4为传感器示意图；图5为光源和传感器设置在异侧示意图；图6为光源和传感器设置在同侧示意图；图7为可移动监控系统示意图；图8为本专利技术监控方法流程图；图9为本专利技术监控方法处理流程图。具体实施方式：为了使本专利技术的创作特征、技术手段与达成目的易于明白理解，以下结合具体实施例进一步阐述本专利技术。参看图1-2，一种培养容器11中培养基质量在线监控系统，包括光源13a/13b/13c、传感器12a/12b/12c、控制系统2；其中，所述光源和所述传感器分别与所述控制系统进行总线连接；所述光源13a/13b/13c提供入射光对培养基11a进行照射，培养基11a颜色会随其内部组分变化而变化，所述传感器对照射培养基之后的出射光进行采集，得到出射光信号；由于入射光通常为白光，白光带有全部颜色信息，经过对培养基照射之后，白光会被培养基吸收一部分，因而出射光为被培养基吸收后的部分反射光和散射光，其为携带有颜色特征(光谱信息)的颜色光，通过对该颜色光进行分析，可以得到培养基此时的颜色。所述控制系统2包括模数转换模块和信号处理模块，其中，所述模数转换模块被配置为将所述出射光信号转换成数字信号，所述信号处理模块被配置为将所述数字信号转换为颜色信号，来确定培养基的颜色信息。所述光源13a/13b/13c包括密闭光源容器和设置于所述密闭光源容器内的发光元件，所述发光元件通过光源连接线与所述控制系统连接，所述光源连接线外部有防水连接器。所述发光元件为白炽灯、荧光灯、半导体二极管发光器、激光器、超辐射二极管中的至少一种。参看图3，所述光源通过透射或反射对培养基进行照射。13a、13b、13c为系统所使用光源，光源可安装至底部、侧面或上部。光源21包含含有至少一面透明表面22组成的气密整体，发光元件24安装于透明表面22内侧，其与控制系统的连线通过防水连接器23实现。参看图4，所述传感器31包括密闭传感器容器和设置于所述密闭传感器容器内的颜色传感器元件，所述颜色传感器元件34安装于透明表面32内侧并通过传感器连接线与所述控制系统连接，所述密闭传感器容器至少一侧为透明，所述传感器连接线外部具有防水连接器33。传感器可为单一元件，亦可为单一原件阵列组成。所述颜色传感器元件为CCD、CMOS、光电二极管、雪崩式二极管、光敏电阻、光电倍增管中的至少一种。对于单个培养容器，由于其内部可能存在培养基质量分布不均匀，且单个传感器所能采集的培养基颜色信息覆盖区域有限，故可对单一培养容器设置阵列的多个传感器，对单一培养容器的不同区域进行监控。对于单一培养容器中的多区域颜色获取情况，将保留每一区域的颜色信息，并根据系统的不同监控精度需求，采用平均值或极值(最大值或最小值)对系统信息进行监控和报警。光源13和传感器12的位置设置可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种培养容器中培养基质量在线监控系统，其特征在于，包括光源、传感器、控制系统；其中，所述光源和所述传感器分别与所述控制系统连接；所述光源提供入射光对培养基进行照射；所述传感器对照射培养基之后的出射光进行采集，得到出射光信号；所述控制系统包括模数转换模块和信号处理模块，其中，所述模数转换模块被配置为将所述出射光信号转换成数字信号，所述信号处理模块被配置为将所述数字信号转换为颜色信号，来确定培养基的颜色信息。

【技术特征摘要】
1.一种培养容器中培养基质量在线监控系统，其特征在于，包括光源、传感器、控制系统；其中，所述光源和所述传感器分别与所述控制系统连接；所述光源提供入射光对培养基进行照射；所述传感器对照射培养基之后的出射光进行采集，得到出射光信号；所述控制系统包括模数转换模块和信号处理模块，其中，所述模数转换模块被配置为将所述出射光信号转换成数字信号，所述信号处理模块被配置为将所述数字信号转换为颜色信号，来确定培养基的颜色信息。2.根据权利要求1所述的在线监控系统，其特征在于，所述光源包括密闭光源容器和设置于所述密闭光源容器内的发光元件，所述发光元件通过光源连接线与所述控制系统连接。3.根据权利要求2所述的在线监控系统，其特征在于，所述光源连接线外部具有防水连接器。4.根据权利要求3所述的在线监控系统，其特征在于，所述发光元件为白炽灯、荧光灯、半导体二极管发光器、激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹立，
申请(专利权)人：上海宸安生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31