本發(fā)明具體涉及一種細胞培養(yǎng)顯微成像一體化裝置及細胞培養(yǎng)成像方法。
背景技術(shù):
1、細胞生物學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域的重要分支,細胞的培養(yǎng)與觀察是細胞生物學(xué)重要的研究手段,其中,活細胞成像是一種用顯微鏡觀察活細胞動態(tài)過程和生理狀態(tài)的技術(shù),可以提供細胞內(nèi)外信號傳導(dǎo)、細胞遷移、細胞增殖、血管生成等動態(tài)事件的空間和時間信息,是癌癥研究、藥物研發(fā)、發(fā)育生物學(xué)等領(lǐng)域的重要研究工具。
2、活細胞成像一般需要進行長時間的實時觀察,同時保證細胞的活性,因此一般的顯微鏡系統(tǒng)難以滿足活細胞成像的需求。
3、目前一種可行的方案是將成像裝置放入細胞培養(yǎng)箱中,一邊進行培養(yǎng)一邊進行觀察,但是這種方案需要多套系統(tǒng)配合,細胞培養(yǎng)與成像需要單獨操控,尺寸較大,難以實現(xiàn)裝置的小型化和一體化,使用復(fù)雜流程繁瑣,操作不便。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是,背景技術(shù)中提及的現(xiàn)有活細胞成像領(lǐng)域中需要多套系統(tǒng)配合,細胞培養(yǎng)與成像需要單獨操控,難以實現(xiàn)裝置的小型化和一體化的問題。
2、本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是背景技術(shù)中提及的現(xiàn)有活細胞成像領(lǐng)域中需要多套系統(tǒng)配合,使用復(fù)雜流程繁瑣,操作不便的問題。
3、為了解決上述第一個技術(shù)問題,提出一種細胞培養(yǎng)顯微成像一體化裝置;通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種細胞培養(yǎng)顯微成像一體化裝置,包括外殼,所述外殼上設(shè)置有顯示屏,顯示屏控制裝置工作,并顯示裝置內(nèi)細胞成像,在外殼內(nèi)設(shè)置有用于裝置中其余組件安裝的支撐框;
4、明場光源組件,設(shè)置在裝置最上方,所述明場光源組件為細胞顯微成像提供照明,且明場光源組件的亮度可調(diào);
5、細胞培養(yǎng)組件,設(shè)置在裝置中部,位于明場光源組件下方,待培養(yǎng)的細胞或組織放置在細胞培養(yǎng)組件中的細胞培養(yǎng)板內(nèi)培養(yǎng),所述細胞培養(yǎng)組件內(nèi)細胞的培養(yǎng)環(huán)境可調(diào);
6、物鏡組件,通過支撐架設(shè)置在外殼內(nèi)的底板上,位于細胞培養(yǎng)組件的下方,物鏡組件包括物鏡絲桿升降模組和物鏡模塊,細胞培養(yǎng)組件內(nèi)細胞觀測的放大倍數(shù)和清晰度通過物鏡模塊和物鏡絲桿升降模組調(diào)整;
7、自動遮光組件,設(shè)置在物鏡組件和細胞培養(yǎng)組件之間,所述自動遮光組件包括兩個遮光板,且兩個遮光板之間的間隔可調(diào);
8、熒光激發(fā)組件,設(shè)置在物鏡組件的下方,熒光激發(fā)組件包括多個熒光激發(fā)模塊和熒光激發(fā)模塊固定板,用于熒光顯微成像的熒光激發(fā)模塊設(shè)置在熒光激發(fā)模塊固定板上,并且不同熒光激發(fā)模塊與物鏡組件的上下對應(yīng)關(guān)系可調(diào);
9、成像組件,設(shè)置在熒光激發(fā)組件的下方,位于裝置底部,成像組件與顯示屏連接,所述成像組件透過物鏡組件拍攝細胞培養(yǎng)組件內(nèi)觀測的細胞,并向顯示屏實時傳輸拍攝的圖像。
10、對本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)選,明場光源組件包括明場光源模塊和升降絲桿模組,明場光源模塊設(shè)置在升降絲桿模組上,且明場光源模塊與細胞培養(yǎng)組件之間的間隔通過升降絲桿模組調(diào)整,升降絲桿模組的設(shè)置便于調(diào)整成像視野的亮度使用方便。
11、對本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)選,細胞培養(yǎng)組件包括細胞培養(yǎng)板、載物臺、密封邊框和密封蓋,密封邊框設(shè)置在外殼的上面板上,載物臺與二維移動平臺連接,細胞培養(yǎng)板穿過密封邊框放置在載物臺上,密封蓋可拆卸封閉密封邊框,這樣的設(shè)置增加了細胞培養(yǎng)板的密封性,便于為細胞培養(yǎng)提供合適的培養(yǎng)環(huán)境,保證培養(yǎng)效果。
12、對本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)選,在載物臺上設(shè)置有加熱膜和溫度傳感器,所述加熱膜為細胞培養(yǎng)組件內(nèi)細胞提供指定的培養(yǎng)溫度,在密封邊框上設(shè)置有氣嘴接頭,所述氣嘴接頭與外界氣管連接,為細胞培養(yǎng)組件內(nèi)細胞提供指定的氣體環(huán)境,這樣的設(shè)置便于為細胞培養(yǎng)提供合適的培養(yǎng)環(huán)境,保證培養(yǎng)效果。
13、對本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)選,二維移動平臺包括橫向移動組件、縱向移動組件和移動平臺安裝板,橫向移動組件和縱向移動組件通過移動平臺安裝板安裝在支撐框上,細胞培養(yǎng)組件中的載物臺設(shè)置在縱向移動組件上,所述載物臺的位置通過二維移動平臺可控調(diào)整,二維移動平臺的設(shè)置便于調(diào)整細胞培養(yǎng)板的位置,便于調(diào)整顯微成像視野,使用方便。
14、對本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)選,自動遮光組件包括前支撐板和后支撐板,前支撐板和后支撐板設(shè)置在支撐框上,在前支撐板和后支撐板上設(shè)置有滑槽,兩個遮光板插在滑槽內(nèi)對向分布,在遮光板上設(shè)置有移動組件,遮光板通過移動組件沿滑槽可控滑動,自動遮光組件的設(shè)置便于調(diào)整成像視野的亮度,使用方便。
15、對本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)選,物鏡模塊包括物鏡轉(zhuǎn)盤和物鏡轉(zhuǎn)盤底座,物鏡轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有多個不同倍數(shù)的物鏡,物鏡轉(zhuǎn)盤設(shè)置在物鏡轉(zhuǎn)盤底座上,物鏡轉(zhuǎn)盤通過轉(zhuǎn)盤驅(qū)動電機以及齒輪組的驅(qū)動相對于物鏡轉(zhuǎn)盤底座可控旋轉(zhuǎn),完成不同倍數(shù)物鏡的切換;在物鏡轉(zhuǎn)盤底座上設(shè)置有透光孔,多個物鏡與透光孔的對應(yīng)通過轉(zhuǎn)盤驅(qū)動電機調(diào)整,這樣的設(shè)置便于通過更改不同放大倍率的物鏡調(diào)整成像的放大倍數(shù),使用方便。
16、對本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)選,熒光激發(fā)模塊有多個,并且多個熒光激發(fā)模塊的波長、激發(fā)光濾光片和發(fā)射光濾光片不同,這樣的設(shè)置便于通過多個不同的熒光激發(fā)模塊實現(xiàn)多通道熒光成像。
17、對本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)選,成像組件包括相機、水平光路管路、直角光路塊和成像透鏡,水平光路管路一端與相機連接,另一端與直角光路塊連接,成像透鏡設(shè)置在直角光路塊的上方,來自成像透鏡上方的光線經(jīng)成像透鏡、直角光路塊和水平光路管路被相機的ccd接收,成像組件的設(shè)置便于把視野中的成像實時傳輸至顯示屏,便于觀測,使用方便。
18、為解決上述第二個技術(shù)問題,還提出一種細胞培養(yǎng)顯微成像一體化裝置的細胞培養(yǎng)成像方法;具體包括以下步驟:
19、細胞及組織培養(yǎng):
20、a1:將待培養(yǎng)的細胞、組織及培養(yǎng)液放置到細胞培養(yǎng)板中的細胞培養(yǎng)倉內(nèi),并且在多個細胞培養(yǎng)倉內(nèi)放置做對比參照;
21、a2:把細胞培養(yǎng)板放置到載物臺內(nèi),蓋上密封蓋,密閉細胞培養(yǎng)板;
22、a3:打開氣嘴接頭,排出細胞培養(yǎng)板內(nèi)空氣,并向細胞培養(yǎng)板內(nèi)注入指定空氣,打開加熱膜設(shè)定37℃進行加熱,為細胞培養(yǎng)組件內(nèi)細胞提供合適的氣體環(huán)境和溫度環(huán)境,即可進行細胞及組織培養(yǎng);
23、實時明場顯微成像:
24、b1:調(diào)整熒光激發(fā)組件中的傳動機構(gòu),把熒光激發(fā)模塊整體平移至主光軸之外,此時熒光激發(fā)模塊與物鏡模塊位置不對應(yīng);
25、b2:打開明場光源模塊和相機開關(guān);
26、b3:調(diào)整自動遮光組件中兩個遮光板之間的距離,露出細胞培養(yǎng)板,此時可通過顯示屏實時查看成像情況;
27、b4:通過升降絲桿模組調(diào)整明場光源模塊的強度,調(diào)整視野的明暗程度,再利用二維移動平臺調(diào)整細胞培養(yǎng)板位置,切換觀察視野;
28、b5:通過調(diào)整物鏡絲桿升降模組,調(diào)整物鏡模塊在豎直方向上的高度,實現(xiàn)不同高度的聚焦,通過轉(zhuǎn)盤驅(qū)動電機控制物鏡轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn),切換不同物鏡,實現(xiàn)不同放大倍率的觀察;
29、實時熒光顯微成像:
30、c1:調(diào)整熒光激發(fā)組件中的傳動機構(gòu),把熒光激發(fā)模塊整體平移至主光軸上,此時熒光激發(fā)模塊與物鏡模塊位置對應(yīng);
31、c2:打開明場光源模塊和相機開關(guān);
32、c3:調(diào)整自動遮光組件中兩個遮光板之間的距離,露出細胞培養(yǎng)板,此時可通過顯示屏實時查看成像情況;
33、c4:通過升降絲桿模組調(diào)整明場光源模塊的強度,調(diào)整視野的明暗程度,再利用二維移動平臺調(diào)整細胞培養(yǎng)板位置,切換觀察視野;
34、c5:通過調(diào)整物鏡絲桿升降模組,調(diào)整物鏡模塊在豎直方向上的高度,實現(xiàn)不同高度的聚焦,通過轉(zhuǎn)盤驅(qū)動電機控制物鏡轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn),切換不同物鏡,實現(xiàn)不同放大倍率的觀察;
35、c6:調(diào)整熒光激發(fā)組件中的傳動機構(gòu),把含有不同波長的熒光激發(fā)模塊移動至主光軸,實現(xiàn)多通道熒光成像。
36、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是:
37、本發(fā)明的技術(shù)方案,把明場光源、多種波長的熒光激發(fā)模塊、成像組件以及細胞培養(yǎng)組件一體化集成在一起,裝置整體功能齊全,結(jié)構(gòu)緊湊,無需多套系統(tǒng)配合操作方便快捷,細胞培養(yǎng)組件能夠提供細胞培養(yǎng)所需的溫度和氣體環(huán)境,滿足活細胞成像長時間實時觀察的需求,并且本裝置還設(shè)置有顯示屏,無需外接電腦或其它設(shè)備,通過單一裝置即可完全實現(xiàn)細胞培養(yǎng)、多通道熒光成像與分析,簡化操作流程,降低操作難度,提高工作效率。