一種微生物細胞懸浮培養的在線觀測系統和方法
2023-05-23 04:25:36 1
專利名稱：一種微生物細胞懸浮培養的在線觀測系統和方法
技術領域：
本發明屬於生物在線觀測領域，涉及一種在線檢測微生物細胞懸浮培養過程中細 胞增殖的觀測系統，尤其是一種基於液體渾濁度傳感器的在線檢測微生物細胞增殖的系統 和方法。
背景技術：
在微生物科學領域，對微生物細胞的生長的觀測，是對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胞的生長過程，才能對微生物做進一步的研究。在現有的微生物細胞培養的方法中，主要採用生物化學的方法，定期對被觀測微 生物細胞的生長進行觀測。常用的技術，是採用懸浮培養技術，即將游離的細胞或小的細胞 團置於液體培養劑中進行培養和生長的一種技術，對微生物細胞進行懸浮培養，定期觀測 培養液中的細胞生長狀況。具體做法是(1)將帶有微生物細胞的培養液振蕩搖勻，放置在 適當的環境中進行培養；(2)經過一定時間，有明顯增殖時，可用大口移液管將培養物分裝 成兩瓶，繼續培養；(3)細胞計算對培養液進行化學處理後，取懸液置入血細胞計數板上 計數；(4)繪製生長曲線鮮重法對細胞懸浮培養液進行離心收集後稱重，將鮮重作為縱 軸，時間為橫軸，繪製曲線，乾重法可在稱量鮮重之後，將細胞進行曲烘乾，再稱量乾重，以 乾重為縱坐標，培養時間為橫坐標，繪製細胞乾重生長曲線。上述兩種方法每隔一定時間取 樣一次，進行統計計算。這種傳統方法的觀測不連續，且實驗手段複雜，實驗設備價格昂貴， 不方便應用，在對細胞進行長期生長的觀測中具有一定的局限性，使其連續性及無人值守 的情況下不能滿足要求。
發明內容
本發明的目的在於克服上述現有技術的缺點，提供一種基於液體渾濁度傳感器的 微生物細胞懸浮培養的在線觀測系統和方法。該方法利用在線觀測技術，具有測量的非接 觸性、連續性和速度快的優點。本發明的目的是通過以下技術方案來解決的這種微生物細胞懸浮培養的在線觀測系統，包括培養器和計算機，所述培養器的 旁側設置有紅外光源，培養器的下方設有液體渾濁度傳感器，液體渾濁度傳感器的散射率 探測頭正對培養器的底部，液體渾濁度傳感器的輸出端連接有數據採集卡，數據採集卡的 輸出端與計算機連接。基於上述微生物細胞懸浮培養的在線觀測系統，本發明還提出一種微生物細胞懸 浮培養的在線觀測方法，具體按照以下步驟第一，標定觀測區域；將被觀測對象放在培養器中，調整液體渾濁度傳感器和紅外光源的位置，並調整 培養器的位置，使被觀測對象充分暴露在液體渾濁度傳感器的測量範圍之內；第二，標定參考值；
將培養器取下，取一瓶清澈的液體放置於培養器的位置，通過液體渾濁度傳感器測量液體渾濁度，得到液體渾濁度初始值，將該初始值作為參考值存儲於計算機中；第三，在線觀測並採集數據；將培養器放到觀測區域，以固定的時間間隔對溶液渾濁度進行多次測量，並通過 數據採集卡傳送給計算機；第四，繪製微生物細胞的生長曲線；計算機根據得到的液體渾濁度數據，以溶液渾濁度為縱軸，時間為橫軸繪製微生 物細胞的生長曲線。本發明採用液體渾濁度傳感器以及紅外光源觀測懸浮培養的微生物細胞的生長 繁殖情況，並將測量數據送往計算機進行處理生成微生物細胞的生長曲線，達到觀測的目 的，該系統及方法實現了在非接觸環境中及無人監控下對微生物細胞的生長進行觀測，具 有高效率、非接觸、速度快、便於應用的特點。
圖1為本發明的微生物細胞懸浮培養的在線觀測系統連接示意圖。其中1為紅外光源；2為培養器；3為液體渾濁度傳感器；4為數據採集卡。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述參見圖1，本發明的微生物細胞懸浮培養的在線觀測系統，包括培養器2、紅外光 源1、液體渾濁度傳感器3、數據採集卡4和計算機5，其中在培養器2的旁側設置紅外光源 1，在培養器2的下方設置液體渾濁度傳感器3，將液體渾濁度傳感器3的散射率探測頭正對 培養器2的底部，液體渾濁度傳感器3的輸出端連接數據採集卡4的輸入端，數據採集卡4 的輸出端與計算機5連接。基於以上系統的微生物細胞懸浮培養的在線觀測方法，具體需要按照以下步驟進 行第一，標定觀測區域將被觀測對象放在培養器2中，調整液體渾濁度傳感器3和紅外光源1的位置，並 調整培養器2的位置，使被觀測對象充分暴露在液體渾濁度傳感器3的測量範圍之內，即將 培養器2置於紅外光源1所能照射到並且液體渾濁度傳感器3的散射率探測頭所能接受到 散射紅外光的區域。第二，標定參考值將培養器2取下，取一瓶清澈的液體放置於培養器2的位置，通過液體渾濁度傳感 器3測量液體渾濁度，得到液體渾濁度初始值，將該初始值作為參考值存儲於計算機5中， 以便後續獲得的渾濁度數據與此初始值進行對比。第三，在線觀測並採集數據；將培養器2放到觀測區域，以固定的時間間隔對溶液渾濁度進行多次測量，並通 過數據採集卡4傳送給計算機5。本發明該步驟的具體原理是當一束紅外光通過被觀測對象時，溶液中的細胞對入射光有散射和吸收作用。通過測量散射光可以判斷溶液中細胞的狀況和分布，散射光強 度及其在空間的分布與細胞直徑大小、入射光波長、試樣介質折射率、微粒折射率、入射光 強度等諸多因素有關。不同波長的光作用於同一細胞或同一波長的光作用於不同大小的細 胞時，散射光強度在空間的分布有所不同，同時散射光的總強度亦不同。因此可根據散射光 的強度來反映溶液的渾濁度，散射光強度越強，表明溶液渾濁度越高。這樣每隔一定時間對 溶液的渾濁度進行一次測量，該時間可根據觀測對象的不同進行相應的設置，並通過數據 採集卡傳送給計算機5，進行記錄。第四，繪製微生物細胞的生長曲線；計算機5根據得到的液體渾濁度數據，以溶液渾濁度為縱軸，時間為橫軸繪製微 生物細胞的生長曲線。由於細胞在繁殖過程中，隨著數量的增加，將導致培養溶液越來越渾 濁。因此，培養器中被觀測溶液渾濁度的變化可直接反應細胞數量的增加情況。綜上所述，本發明的觀測系統利用計算機及相應的傳感器實現了一套簡單，容易 實現的實驗觀察系統，並且採用該系統的進行觀察的方法容易操作，觀測結果通過計算機 自動處理，有效節省了人力，真正實現了高效率、非接觸的特點。
權利要求
一種微生物細胞懸浮培養的在線觀測系統，包括培養器(2)和計算機(5)，其特徵在於所述培養器(2)的旁側設置有紅外光源(1)，培養器(2)的下方設有液體渾濁度傳感器(3)，液體渾濁度傳感器(3)的散射率探測頭正對培養器(2)的底部，液體渾濁度傳感器(3)的輸出端連接有數據採集卡(4)，數據採集卡(4)的輸出端與計算機(5)連接。
2.一種基於權利要求1所述系統的微生物細胞懸浮培養的在線觀測方法，其特徵在 於，按照以下步驟第一，標定觀測區域；將被觀測對象放在培養器(2)中，調整液體渾濁度傳感器(3)和紅外光源(1)的位置， 並調整培養器(2)的位置，使被觀測對象充分暴露在液體渾濁度傳感器(3)的測量範圍之 內；第二，標定參考值；將培養器(2)取下，取一瓶清澈的液體放置於培養器(2)的位置，通過液體渾濁度傳感 器(3)測量液體渾濁度，得到液體渾濁度初始值，將該初始值作為參考值存儲於計算機(5) 中；第三，在線觀測並採集數據；將培養器(2)放到觀測區域，以固定的時間間隔對溶液渾濁度進行多次測量，並通過 數據採集卡(4)傳送給計算機(5)；第四，繪製微生物細胞的生長曲線；計算機(5)根據得到的液體渾濁度數據，以溶液渾濁度為縱軸，時間為橫軸繪製微生 物細胞的生長曲線。
全文摘要
本發明公開了一種微生物細胞懸浮培養的在線觀測系統和方法，該系統包括培養器和計算機，培養器的旁側設置有紅外光源，培養器的下方設有液體渾濁度傳感器，液體渾濁度傳感器的散射率探測頭正對培養器的底部，液體渾濁度傳感器的輸出端連接有數據採集卡，數據採集卡的輸出端與計算機連接。本發明的觀測方法通過觀測微生物細胞懸浮的液體渾濁度來衡量微生物細胞的數量，並通過計算機進行數據自動處理，實現了在非接觸環境中及無人監控下對微生物細胞的生長進行觀測，具有高效率、非接觸、速度快、便於應用的特點。
文檔編號G01N21/51GK101818115SQ20101014889
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月16日 優先權日2010年4月16日
發明者張玲, 鄭恩讓, 高飛, 齊香君 申請人:陝西科技大學