一種細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度非侵入式在線檢測裝置和檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度非侵入式在線檢測裝置，包括：光程長調(diào)節(jié)單元，其調(diào)節(jié)光源和光電傳感器之間的距離；溫度信息采集單元，其測量細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境溫度；樣品存放單元，其具有至少一個待測樣品倉和空倉；當(dāng)所述待測樣品倉處于測量位置時，所述光源和光電傳感器被所述待測樣品倉中的樣品阻隔；當(dāng)所述空倉處于測量位置時，所述光源和光電傳感器直接連通；微處理單元，獲取光電傳感器檢測的光強信號以及溫度信息采集單元采集的環(huán)境溫度，并進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度的計算。上述的在線檢測裝置及方法，具有不破壞樣品、無污染、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點；并且采用了可見/近紅外光譜分析技術(shù)，檢測速度快、可實時測量、精度高。
【專利說明】
一種細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度非侵入式在線檢測裝置和檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種細(xì)胞培養(yǎng)過程中培養(yǎng)液酸堿度的非 侵入式在線檢測裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 細(xì)胞培養(yǎng)是生物、醫(yī)學(xué)研究和應(yīng)用領(lǐng)域中廣泛采用的技術(shù)。利用細(xì)胞培養(yǎng)開展體 外試驗，是一種闡釋生命現(xiàn)象、發(fā)病機理、篩選藥物、制備疫苗等的重要手段，是醫(yī)藥生物技 術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要部分。
[0003] 細(xì)胞培養(yǎng)是指從體內(nèi)組織取出細(xì)胞模擬體內(nèi)生存環(huán)境，在無菌、適當(dāng)溫度及酸堿 度和一定營養(yǎng)條件下，使其生長繁殖并維持結(jié)構(gòu)和功能的一種培養(yǎng)技術(shù)。
[0004] 在細(xì)胞培養(yǎng)過程中，細(xì)胞培養(yǎng)的環(huán)境和生長條件(如培養(yǎng)基、緩沖環(huán)境、氣體環(huán)境、 無菌無毒環(huán)境、恒溫環(huán)境等)要求嚴(yán)格。細(xì)胞培養(yǎng)狀態(tài)參數(shù)的檢測，對于保證細(xì)胞培養(yǎng)過程 中細(xì)胞的數(shù)量和質(zhì)量非常重要。
[0005] 目前，細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度的檢測主要有三種方式：一種是依靠醫(yī)技人員的人工觀 察，這種方式直觀，但效率低，并且依賴于醫(yī)技人員的經(jīng)驗，不能實時監(jiān)測；另一種是依靠取 樣，采用離線方式測量酸堿度等，離線取樣測定結(jié)果相對準(zhǔn)確，但往往需要花費時間，且由 于取樣時間和次數(shù)的限制，也不能及時指導(dǎo)細(xì)胞培養(yǎng)有關(guān)參數(shù)的控制和細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境的優(yōu) 化;再一種是采用探針在線檢測，該方法測定速度快，可采集細(xì)胞培養(yǎng)條件、代謝產(chǎn)物和目 的產(chǎn)物濃度等數(shù)據(jù)，但與離線取樣檢測的方式類似，都屬于侵入式的測量方法，容易造成污 染，會影響細(xì)胞培養(yǎng)質(zhì)量，增加費用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問題是提供一種細(xì)胞培養(yǎng)過程中培養(yǎng)液狀態(tài)酸堿度 的非侵入式在線檢測裝置及方法，無需特殊的樣品處理過程，可以直接原位測定，具有不破 壞樣品、無污染、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點；另外，本發(fā)明提供的細(xì)胞培養(yǎng)過程中培養(yǎng)液參數(shù)的非侵入式 在線檢測方法，采用了可見/近紅外光譜分析技術(shù)，具有檢測速度快、可實時測量、精度高的 優(yōu)點。
[0007] 為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度非侵入式在線檢 測裝置，包括：
[0008] 光程長調(diào)節(jié)單元，其調(diào)節(jié)光源和光電傳感器之間的距離，使其達(dá)到待測培養(yǎng)液樣 品酸堿度檢測標(biāo)定實驗中獲得的最佳光程長的位置；
[0009] 溫度信息采集單元，其測量細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境溫度；
[0010] 樣品存放單元，其具有至少一個待測樣品倉和空倉；當(dāng)所述待測樣品倉處于測量 位置時，所述光源和光電傳感器被所述待測樣品倉中的樣品阻隔；當(dāng)所述空倉處于測量位 置時，所述光源和光電傳感器直接連通；
[0011] 微處理單元，其內(nèi)部具有數(shù)據(jù)獲取模塊和計算模塊，數(shù)據(jù)獲取模塊獲取光電傳感 器檢測的光強信號以及溫度信息采集單元采集的環(huán)境溫度，計算模塊根據(jù)數(shù)據(jù)獲取模塊中 的數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度的計算。
[0012] 在一較佳實施例中：所述光程調(diào)節(jié)單元包括底座、支架;所述支架與底座滑動配 合，從而沿著所述底座的長度方向靠近或遠(yuǎn)離所述光電傳感器;所述支架面向所述光電傳 感器的一面，安裝有所述光源。
[0013] 在一較佳實施例中：所述光源為4個單色光源，每個單色光源的發(fā)射波長為入1 = 420 450ηπι，λ2 = 540~570ηπι，λ3 = 640~670ηπι，λ4 = 730~780nm。
[0014] 在一較佳實施例中：所述樣品存放單元包括驅(qū)動電機和與其轉(zhuǎn)動連接的轉(zhuǎn)臺；所 述轉(zhuǎn)臺設(shè)有與轉(zhuǎn)臺表面垂直的容置倉，該容置倉沿著轉(zhuǎn)臺徑向方向為不封閉的面；當(dāng)所述 容置倉位于測量位置時，所述不封閉的面位于光源和光電傳感器之間。
[0015] 在一較佳實施例中：所述容置倉為6個，3個為所述待測樣品倉，3個為所述空倉;且 空倉和待測樣品倉間隔分布。
[0016] 本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用上述的裝置進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度非侵入式在線檢測 的方法，包括以下步驟：
[0017] (1)根據(jù)待測細(xì)胞培養(yǎng)液樣品，調(diào)節(jié)光程長調(diào)節(jié)單元，使得光源和光電傳感器之間 的距離達(dá)到待測培養(yǎng)液樣品酸堿度檢測標(biāo)定實驗中獲得的最佳光程長的位置；
[0018] (2)在初始狀態(tài)下，關(guān)閉光源；
[0019] (3)微處理單元的數(shù)據(jù)獲取模塊獲取溫度信息采集單元測量的細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境溫 度，記為VTemp ;
[0020] (4)樣品存放單元將空倉轉(zhuǎn)至測量位置；
[0021] (5)微處理單元的數(shù)據(jù)獲取模塊獲取光電傳感器采集的光強信號，記為VDark，并傳 至計算模塊；
[0022] (6)光源中的單色光源依次打開，發(fā)出的光直接照射至光電傳感器，微處理單元的 數(shù)據(jù)獲取模塊依次獲取每個單色光源打開時，光電傳感器米集的光強信號，記為Vri、Vr2、 Vr3、Vr4;
[0023] (7)樣品存放單元將待測樣品倉轉(zhuǎn)至測量位置；
[0024] (8)光源中的單色光源依次打開，發(fā)出的光透過待測細(xì)胞培養(yǎng)液樣品照射至光電 傳感器，微處理單元的數(shù)據(jù)獲取模塊依次獲取每個單色光源打開時，光電傳感器采集的光 強信號，記為Vm1、Vm2、Vm3、Vm4;
[0025] (9)根據(jù)待測細(xì)胞培養(yǎng)液樣品及其對應(yīng)的最佳光程長信息，微處理單元的計算模 塊根據(jù)以下公式計算細(xì)胞培養(yǎng)液樣品的酸堿度：
[0026]
[0027] 其中&1、&2、&3、&4、 &5、&6為系數(shù)，該系數(shù)是通過不同規(guī)格的培養(yǎng)瓶、不同細(xì)胞培養(yǎng)液 樣品及其對應(yīng)的最佳光程長條件下的標(biāo)定實驗來確定。
[0028] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案具備以下有益效果：
[0029] (1)本發(fā)明采用可見/近紅外光譜分析技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度的快速、 非侵入式測量，避免了取樣離線測量或采用探針侵入式測量存在的樣品污染問題；同時在 線、連續(xù)測量的方式，可實時監(jiān)測細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度、溫度變化，及時調(diào)整細(xì)胞培養(yǎng)液營養(yǎng) 成分和環(huán)境溫度，提高了細(xì)胞培養(yǎng)的質(zhì)量。
[0030] (2)本發(fā)明設(shè)計了光程長調(diào)節(jié)單元，根據(jù)不同的細(xì)胞培養(yǎng)液樣品，通過光程長調(diào)節(jié) 單元調(diào)整至其最佳的光程長的位置，選擇該最佳光程長所對應(yīng)的測量模型，即可對不同規(guī) 格培養(yǎng)皿或不同培養(yǎng)液的細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度進(jìn)行檢測，簡化了細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度檢測裝置 的結(jié)構(gòu)，操作簡單;并且因為增加了不同光程長下的不同測量模型，通過最佳光程長對應(yīng)的 測量模型的選擇，降低了光程長對測量結(jié)果的影響問題，可提高測量精度。
[0031] (3)本發(fā)明設(shè)計了溫度信息采集單元，可獲取培養(yǎng)環(huán)境溫度信息，為細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境 監(jiān)測提供了參考；同時，將溫度信息作為校正模型的一個輸入，參與測量計算，通過該措施 可消除測量過程中溫度引入的誤差，從而可提高檢測精度。
【附圖說明】
[0032] 圖1為本發(fā)明的細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度非侵入式在線檢測裝置的原理示意圖；
[0033] 圖2為本發(fā)明的細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度非侵入式在線檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖3為本發(fā)明的細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度非侵入式在線檢測方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0036] 本發(fā)明的核心思想是:采用可見/近紅外光譜分析技術(shù)，基于4波長光電檢測信號 的測量和計算，實現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度的快速、非侵入式、在線測量;通過設(shè)計光程長調(diào)節(jié) 單元，在測量前根據(jù)不同的細(xì)胞培養(yǎng)液樣品，調(diào)節(jié)至其最佳的光程長的位置，并選用該最佳 光程長所對應(yīng)的測量模型，即可實現(xiàn)對不同規(guī)格培養(yǎng)皿或不同細(xì)胞培養(yǎng)液的樣品的酸堿度 進(jìn)行檢測，簡化了裝置結(jié)構(gòu)，操作簡單，測量中降低了光程長對測量結(jié)果的影響，可提高測 量精度;設(shè)計了溫度信息采集單元，在測量時提供了細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境溫度信息，并將溫度信息 作為測量用的校正模型的一個輸入，參與測量計算，消除了測量過程中溫度引入的誤差，可 提尚檢測精度。
[0037] 如圖1所示，細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度非侵入式在線檢測裝置，包括光程長調(diào)節(jié)單元、溫 度信息采集單元、光電檢測單元、微處理單元、人機接口單元和樣品存放單元。
[0038] 光程長調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)節(jié)光源和光電傳感器之間的距離，通過該單元調(diào)節(jié)到待 測培養(yǎng)液樣品酸堿度檢測標(biāo)定實驗中獲得的最佳光程長的位置，可提高待測培養(yǎng)液樣品酸 堿度的檢測精度。所述最佳光程長，其范圍在4 _10cm之間，超出該范圍，則會導(dǎo)致測量結(jié)果 誤差變大。
[0039] 所述光程調(diào)節(jié)單元包括底座11、支架12;所述支架12與底座11滑動配合，從而沿著 所述底座11的長度方向靠近或遠(yuǎn)離所述光電傳感器;所述支架12面向所述光電傳感器的一 面，安裝有所述光源。
[0040] 溫度信息采集單元，包括測量細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境溫度的溫度傳感器及第一 A/D轉(zhuǎn)換模 塊，溫度傳感器所測得的溫度電信號經(jīng)第一A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，傳至微處理單元 的數(shù)據(jù)獲取模塊。要求溫度傳感器的量程要包括30 _42°C范圍，精度至少高于0.1°C。
[0041]光電檢測單元，包括光源模塊、光電傳感器和第二A/D轉(zhuǎn)換模塊，光源模塊用于提 供必要的光照條件，以便光電傳感器獲取待測樣品的光信號。光源模塊主要是4個單色光 源，可以是發(fā)光二極管或激光二極管，發(fā)射波長為A 1 = 420_450nm，λ2 = 540~570nm，λ3 = 640 ~670ηπι，λ4 = 730~780nm;光電傳感器接收由光源發(fā)射的入射光經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)液后的出射光 的光強信號，然后經(jīng)第二A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并傳至微處理單元的數(shù)據(jù)獲取模 塊。光電傳感器可以是光電二極管、光電池或光電倍增管，可以實現(xiàn)400 _1000nm范圍內(nèi)光信 號的檢測。
[0042 ]進(jìn)一步參考圖2，所述樣品存放單元包括驅(qū)動電機21和與其轉(zhuǎn)動連接的轉(zhuǎn)臺22;所 述轉(zhuǎn)臺22設(shè)有與轉(zhuǎn)臺表面垂直的容置倉23,該容置倉23沿著轉(zhuǎn)臺徑向方向為不封閉的面 24;當(dāng)所述容置倉23位于測量位置時，所述不封閉的面24位于光源和光電傳感器之間。本實 施例中，所述容置倉23為6個，3個為所述待測樣品倉，3個為所述空倉;且空倉和待測樣品倉 間隔分布。
[0043]微處理單元，用于實現(xiàn)檢測過程中對光源的控制、樣品倉的控制、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù) 計算、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)顯示以及為裝置提供電源等功能。包括控制模塊、數(shù)據(jù)獲取模塊、計算 模塊、輸入/輸出接口模塊、樣品倉轉(zhuǎn)臺模塊、電源模塊。
[0044] 控制模塊，用于控制光源開閉，控制對溫度傳感器、光電傳感器的數(shù)據(jù)獲取，根據(jù) 程序流程控制數(shù)據(jù)計算過程，控制樣品倉轉(zhuǎn)臺模塊的轉(zhuǎn)動。
[0045] 數(shù)據(jù)獲取模塊，在控制模塊的驅(qū)動下，獲取溫度傳感器經(jīng)第一 A/D轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)字 信號，獲取來自光電傳感器經(jīng)第二A/D轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)字信號，獲取來自光程長調(diào)節(jié)單元的最 佳光程長信息，并將這些信息傳給計算模塊。
[0046] 計算模塊，在控制模塊的驅(qū)動下，讀取數(shù)據(jù)獲取模塊存儲或采集的測量數(shù)據(jù)，執(zhí)行 相應(yīng)的數(shù)據(jù)計算，并將運算結(jié)果存儲在內(nèi)部存儲器中，以供控制器調(diào)用輸出。
[0047]輸入/輸出模塊，用于通過該模塊接收輸入設(shè)備的控制信號、及外接顯示設(shè)備來顯 示數(shù)據(jù)信號和輸出測量結(jié)果數(shù)據(jù)。
[0048]樣品倉轉(zhuǎn)臺模塊，在控制模塊的控制下，控制電機帶動樣品倉轉(zhuǎn)臺22轉(zhuǎn)動，使各倉 位的樣品按流程依次到達(dá)測量位置，實現(xiàn)多個細(xì)胞培養(yǎng)樣品的逐個測量。
[0049]電源模塊，在控制模塊控制下工作，為裝置提供穩(wěn)定的電壓。
[0050] 人機接口單元，包括按鍵模塊和顯示模塊，顯示模塊包括LCD、LED數(shù)碼管等，人機 接口單元也可以是集按鍵和顯示功能為一體的觸摸屏。根據(jù)顯示模塊中的顯示屏提示的測 量操作指導(dǎo)，通過按鍵模塊的按鍵輸入相應(yīng)的測量操作指令，并顯示溫度值、最佳光程長、 以及微處理單元所輸出的測量結(jié)果。
[0051] 完成上述準(zhǔn)備工作后，即可應(yīng)用本發(fā)明裝置對細(xì)胞培養(yǎng)液樣品的酸堿度進(jìn)行檢 測，圖3為應(yīng)用本發(fā)明的細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度非侵入式在線檢測裝置進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度、 溫度檢測的過程示意圖，如圖3所示，該過程包括：
[0052]步驟1、打開電源。為系統(tǒng)各單元及其各功能模塊供電。
[0053]步驟2、執(zhí)行系統(tǒng)初始化操作。使系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)，清除內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)各 模塊賦初始狀態(tài)值。
[0054]步驟3、手動移動支架12-以調(diào)節(jié)光程長至預(yù)設(shè)位置，并通過按鍵輸入光程長信 息。根據(jù)培養(yǎng)樣品及培養(yǎng)瓶規(guī)格，通過光程長調(diào)節(jié)單元，手動調(diào)節(jié)光程長，通過人機接口單 元的按鍵模塊輸入光程長信息，微處理單元的控制模塊控制數(shù)據(jù)獲取模塊將光程長信息傳 至計算模塊，并通過輸入/輸出接口模塊，由人機接口單元顯示在裝置的顯示屏上。
[0055]步驟4、在初始狀態(tài)下，關(guān)閉光源，關(guān)閉樣品倉蓋。在裝置運行測量的過程中使整個 光電檢測單元和樣品倉始終保持密閉狀態(tài)，以減少外界光線干擾對測量結(jié)果的影響。
[0056]步驟5、樣品倉溫度的檢測。微處理單元控制模塊控制數(shù)據(jù)獲取模塊采集由第一 A/ D轉(zhuǎn)換模塊得到的溫度傳感器的數(shù)字信號，記為VTemp，傳至計算模塊，并通過輸入/輸出接口 模塊，由人機接口單元的顯示模塊將溫度信息顯示在裝置的顯示屏上。
[0057]步驟6、微處理單元的控制模塊控制樣品倉轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)至空樣品倉位。
[0058]步驟7、背景光信號的檢測。微處理單元控制模塊控制數(shù)據(jù)獲取模塊采集由第二A/ D轉(zhuǎn)換模塊得到的光電傳感器的數(shù)字信號，記為VDark，并傳至計算模塊。
[0059] 步驟8、參考光信號的檢測。并控制4個單色光源輪流發(fā)光，直接照射光電傳感器， 測量所得的稱為參考光。光電傳感器將檢測得到的光信號轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)第二A/D轉(zhuǎn)換模 塊后，分別得到4個波長對應(yīng)的參考信號電壓值的數(shù)字信號，記為Vri、Vr2、Vr3、Vr4,數(shù)據(jù)獲取 模塊采集Vri、Vr 2、Vr3、Vr4數(shù)據(jù)，并傳至計算模塊。
[0060] 步驟9、微處理單元控制模塊控制樣品倉轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)至待測樣品的樣品倉位。
[0061] 步驟10、測量光信號的檢測。微處理單元的控制模塊控制4個單色光源輪流發(fā)光， 透過細(xì)胞培養(yǎng)樣品的光照射到光電傳感器上，測量所得的稱為測量光。光電傳感器將檢測 到的光信號轉(zhuǎn)化成電信號，經(jīng)第二A/D轉(zhuǎn)換模塊后，分別得到4個波長對應(yīng)的測量信號電壓 值的數(shù)字信號，記為Vm、Vm 2、VM3、VM4,數(shù)據(jù)獲取模塊采集Vm1、VM2、Vm 3、Vm4數(shù)據(jù)，并傳至計算模 塊。
[0062] 步驟11、細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度的計算。根據(jù)輸入的最佳光程長信息，選用對應(yīng)的計算 公式計算細(xì)胞培養(yǎng)液樣品的酸堿度，微處理單元的計算模塊根據(jù)以下公式計算細(xì)胞培養(yǎng)液 樣品的酸堿度：
[0063]
[0064]其中&1、&2、&3、&4、 &5、&6為系數(shù)，該系數(shù)是通過不同規(guī)格培養(yǎng)瓶、不同細(xì)胞培養(yǎng)液樣 品及其對應(yīng)的最佳光程長條件下的標(biāo)定實驗來確定。酸堿度的計算結(jié)果記為CPH，通過輸入/ 輸出接口模塊，該結(jié)果通過人機接口單元的顯示模塊顯示在裝置的顯示屏上；
[0065] 步驟12、判斷所有樣品是否測量。如果所有樣品已測或者操作人員需要結(jié)束測量 則整個檢測過程結(jié)束，否則重復(fù)步驟?Γ步驟11，測量下一個待測樣品的酸堿度值，并在顯示 屏上顯示相應(yīng)的最佳光程長、溫度、酸堿度信息，由此循環(huán)進(jìn)行測量，直至測量結(jié)束。
[0066] 本發(fā)明所述的光程長指的是光源到光電傳感器的光路的長度，最佳光程長是通過 大量的標(biāo)定實驗確定的，通過進(jìn)行不同規(guī)格培養(yǎng)瓶、不同細(xì)胞培養(yǎng)樣品在不同光程長下的 標(biāo)定實驗，根據(jù)實驗的精度結(jié)果。最終確定使用某規(guī)格培養(yǎng)瓶開展某種細(xì)胞培養(yǎng)時檢測細(xì) 胞培養(yǎng)液的最佳光程長。在本實施例中，溫度24°C，米用1640液體培養(yǎng)基配置培養(yǎng)液模擬樣 品20個，樣品裝于15ml規(guī)格的培養(yǎng)瓶，利用0.1 M氫氧化鈉和0.1 M稀鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液調(diào)節(jié)模擬 樣品的PH值，pH值范圍在〇0,其中配置的15個樣品作為校正集，5個樣品作為驗證集。采用 phs-3c型實驗室用pH計測量的樣品pH值作為參考值。通過實驗結(jié)果分析該規(guī)格培養(yǎng)瓶裝的 培養(yǎng)液樣品酸堿度測量的最佳光程長為5cm。采用本發(fā)明的裝置和方法5個驗證集培養(yǎng)液樣 品的參考值和預(yù)測值如表1所列，預(yù)測的均方根誤差為0.34,相關(guān)系數(shù)為0.94。由于在本發(fā) 明的檢測方法中，其測量模型考慮了光程長及溫度的影響，可提高裝置的檢測精度，另一方 面采用基于4波長LED光源及光電傳感器的檢測方式可降低裝置成本，便于實現(xiàn)儀器的小型 化。
[0067]表1驗證集培養(yǎng)液樣品的參考值和預(yù)測值
[0069]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍 為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度非侵入式在線檢測裝置，其特征在于包括： 光程長調(diào)節(jié)單元，其調(diào)節(jié)光源和光電傳感器之間的距離，使其達(dá)到待測培養(yǎng)液樣品酸 堿度檢測標(biāo)定實驗中獲得的最佳光程長的位置； 溫度信息采集單元，其測量細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境溫度； 樣品存放單元，其具有至少一個待測樣品倉和空倉；當(dāng)所述待測樣品倉處于測量位置 時，所述光源和光電傳感器被所述待測樣品倉中的樣品阻隔；當(dāng)所述空倉處于測量位置時， 所述光源和光電傳感器直接連通； 微處理單元，其內(nèi)部具有數(shù)據(jù)獲取模塊和計算模塊，數(shù)據(jù)獲取模塊獲取光電傳感器檢 測的光強信號W及溫度信息采集單元采集的環(huán)境溫度，計算模塊根據(jù)數(shù)據(jù)獲取模塊中的數(shù) 據(jù)進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度的計算。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度非侵入式在線檢測裝置，其特征在于： 所述光程調(diào)節(jié)單元包括底座、支架;所述支架與底座滑動配合，從而沿著所述底座的長度方 向靠近或遠(yuǎn)離所述光電傳感器;所述支架面向所述光電傳感器的一面，安裝有所述光源。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度非侵入式在線檢測裝置，其特征在于： 所述光源為4個單色光源，每個單色光源的發(fā)射波長為λι = 420-450nm，λ2 = 540~570nm，入3 二 640 ~670ηηι，λ4=730 ~780nm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度非侵入式在線檢測裝置，其特征在于： 所述樣品存放單元包括驅(qū)動電機和與其轉(zhuǎn)動連接的轉(zhuǎn)臺;所述轉(zhuǎn)臺設(shè)有與轉(zhuǎn)臺表面垂直的 容置倉，該容置倉沿著轉(zhuǎn)臺徑向方向為不封閉的面；當(dāng)所述容置倉位于測量位置時，所述不 封閉的面位于光源和光電傳感器之間。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度非侵入式在線檢測裝置，其特征在于： 所述容置倉為6個，3個為所述待測樣品倉，3個為所述空倉;且空倉和待測樣品倉間隔分布。6. -種應(yīng)用權(quán)利要求1-5中任一項所述的裝置進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)液酸堿度非侵入式在線檢 測的方法，其特征在于包括W下步驟： (1) 根據(jù)待測細(xì)胞培養(yǎng)液樣品，調(diào)節(jié)光程長調(diào)節(jié)單元，使得光源和光電傳感器之間的距 離達(dá)到待測培養(yǎng)液樣品酸堿度檢測標(biāo)定實驗中獲得的最佳光程長的位置； (2) 在初始狀態(tài)下，關(guān)閉光源； (3) 微處理單元的數(shù)據(jù)獲取模塊獲取溫度信息采集單元測量的細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境溫度，記 為 VTemp ; (4) 樣品存放單元將空倉轉(zhuǎn)至測量位置； (5) 微處理單元的數(shù)據(jù)獲取模塊獲取光電傳感器采集的光強信號，記為VDark，并傳至計 算模塊； (6) 光源中的單色光源依次打開，發(fā)出的光直接照射至光電傳感器，微處理單元的數(shù)據(jù) 獲取模塊依次獲取每個單色光源打開時，光電傳感器采集的光強信號，記為Vr1、Vr2、Vr3、Vr4; (7) 樣品存放單元將待測樣品倉轉(zhuǎn)至測量位置； (8) 光源中的單色光源依次打開，發(fā)出的光透過待測細(xì)胞培養(yǎng)液樣品照射至光電傳感 器，微處理單元的數(shù)據(jù)獲取模塊依次獲取每個單色光源打開時，光電傳感器采集的光強信 號，記為Vm1、Vm2、Vm3、Vm4; (9) 根據(jù)待測細(xì)胞培養(yǎng)液樣品及其對應(yīng)的最佳光程長信息，微處理單元的計算模塊根 據(jù)w下公式計算細(xì)胞培養(yǎng)液樣品的酸堿度：其中曰1、曰2、曰3、曰4、曰日、曰6為系數(shù)，該系數(shù)是通過不同規(guī)格的培養(yǎng)瓶、不同細(xì)胞培養(yǎng)液樣品 及其對應(yīng)的最佳光程長條件下的標(biāo)定實驗來確定。
【文檔編號】G01N21/359GK105842178SQ201610246747
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月20日
【發(fā)明人】李麗娜, 張認(rèn)成, 王明謙
【申請人】華僑大學(xué)