本发明专利技术提供了一种细胞培养液酸碱度非侵入式在线检测装置，包括：光程长调节单元，其调节光源和光电传感器之间的距离；温度信息采集单元，其测量细胞培养环境温度；样品存放单元，其具有至少一个待测样品仓和空仓；当所述待测样品仓处于测量位置时，所述光源和光电传感器被所述待测样品仓中的样品阻隔；当所述空仓处于测量位置时，所述光源和光电传感器直接连通；微处理单元，获取光电传感器检测的光强信号以及温度信息采集单元采集的环境温度，并进行细胞培养液酸碱度的计算。上述的在线检测装置及方法，具有不破坏样品、无污染、经济的优点；并且采用了可见/近红外光谱分析技术，检测速度快、可实时测量、精度高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物医学检测
，涉及一种细胞培养过程中培养液酸碱度的非侵入式在线检测装置及方法。
技术介绍
细胞培养是生物、医学研究和应用领域中广泛采用的技术。利用细胞培养开展体外试验，是一种阐释生命现象、发病机理、筛选药物、制备疫苗等的重要手段，是医药生物技术产业的重要部分。细胞培养是指从体内组织取出细胞模拟体内生存环境，在无菌、适当温度及酸碱度和一定营养条件下，使其生长繁殖并维持结构和功能的一种培养技术。在细胞培养过程中，细胞培养的环境和生长条件(如培养基、缓冲环境、气体环境、无菌无毒环境、恒温环境等)要求严格。细胞培养状态参数的检测，对于保证细胞培养过程中细胞的数量和质量非常重要。目前，细胞培养液酸碱度的检测主要有三种方式：一种是依靠医技人员的人工观察，这种方式直观，但效率低，并且依赖于医技人员的经验，不能实时监测；另一种是依靠取样，采用离线方式测量酸碱度等，离线取样测定结果相对准确，但往往需要花费时间，且由于取样时间和次数的限制，也不能及时指导细胞培养有关参数的控制和细胞培养环境的优化；再一种是采用探针在线检测，该方法测定速度快，可采集细胞培养条件、代谢产物和目的产物浓度等数据，但与离线取样检测的方式类似，都属于侵入式的测量方法，容易造成污染，会影响细胞培养质量，增加费用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的主要技术问题是提供一种细胞培养过程中培养液状态酸碱度的非侵入式在线检测装置及方法，无需特殊的样品处理过程，可以直接原位测定，具有不破坏样品、无污染、经济的优点；另外，本专利技术提供的细胞培养过程中培养液参数的非侵入式在线检测方法，采用了可见/近红外光谱分析技术，具有检测速度快、可实时测量、精度高的优点。为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种细胞培养液酸碱度非侵入式在线检测装置，包括：光程长调节单元，其调节光源和光电传感器之间的距离，使其达到待测培养液样品酸碱度检测标定实验中获得的最佳光程长的位置；温度信息采集单元，其测量细胞培养环境温度；样品存放单元，其具有至少一个待测样品仓和空仓；当所述待测样品仓处于测量位置时，所述光源和光电传感器被所述待测样品仓中的样品阻隔；当所述空仓处于测量位置时，所述光源和光电传感器直接连通；微处理单元，其内部具有数据获取模块和计算模块，数据获取模块获取光电传感器检测的光强信号以及温度信息采集单元采集的环境温度，计算模块根据数据获取模块中的数据进行细胞培养液酸碱度的计算。在一较佳实施例中：所述光程调节单元包括底座、支架；所述支架与底座滑动配合，从而沿着所述底座的长度方向靠近或远离所述光电传感器；所述支架面向所述光电传感器的一面，安装有所述光源。在一较佳实施例中：所述光源为4个单色光源，每个单色光源的发射波长为λ1＝420ˉ450nm，λ2＝540～570nm，λ3＝640～670nm，λ4＝730～780nm。在一较佳实施例中：所述样品存放单元包括驱动电机和与其转动连接的转台；所述转台设有与转台表面垂直的容置仓，该容置仓沿着转台径向方向为不封闭的面；当所述容置仓位于测量位置时，所述不封闭的面位于光源和光电传感器之间。在一较佳实施例中：所述容置仓为6个，3个为所述待测样品仓，3个为所述空仓；且空仓和待测样品仓间隔分布。本专利技术还提供了一种应用上述的装置进行细胞培养液酸碱度非侵入式在线检测的方法，包括以下步骤：(1)根据待测细胞培养液样品，调节光程长调节单元，使得光源和光电传感器之间的距离达到待测培养液样品酸碱度检测标定实验中获得的最佳光程长的位置；(2)在初始状态下，关闭光源；(3)微处理单元的数据获取模块获取温度信息采集单元测量的细胞培养环境温度，记为VTemp；(4)样品存放单元将空仓转至测量位置；(5)微处理单元的数据获取模块获取光电传感器采集的光强信号，记为VDark，并传至计算模块；(6)光源中的单色光源依次打开，发出的光直接照射至光电传感器，微处理单元的数据获取模块依次获取每个单色光源打开时，光电传感器采集的光强信号，记为VR1、VR2、VR3、VR4；(7)样品存放单元将待测样品仓转至测量位置；(8)光源中的单色光源依次打开，发出的光透过待测细胞培养液样品照射至光电传感器，微处理单元的数据获取模块依次获取每个单色光源打开时，光
电传感器采集的光强信号，记为VM1、VM2、VM3、VM4；(9)根据待测细胞培养液样品及其对应的最佳光程长信息，微处理单元的计算模块根据以下公式计算细胞培养液样品的酸碱度：CpH=a1ln(VM1-VDarkVR1-VDark)+a2ln(VM2-VDarkVR2-VDark)+a3ln(VM3-VDarkVR3-VDark)+a4ln(VM4-VDarkVR4-VDark)+a5VTemp+a6]]>其中a1、a2、a3、a4、a5、a6为系数，该系数是通过不同规格的培养瓶、不同细胞培养液样品及其对应的最佳光程长条件下的标定实验来确定。相较于现有技术，本专利技术的技术方案具备以下有益效果：(1)本专利技术采用可见/近红外光谱分析技术，能够实现细胞培养液酸碱度的快速、非侵入式测量，避免了取样离线测量或采用探针侵入式测量存在的样品污染问题；同时在线、连续测量的方式，可实时监测细胞培养液酸碱度、温度变化，及时调整细胞培养液营养成分和环境温度，提高了细胞培养的质量。(2)本专利技术设计了光程长调节单元，根据不同的细胞培养液样品，通过光程长调节单元调整至其最佳的光程长的位置，选择该最佳光程长所对应的测量模型，即可对不同规格培养皿或不同培养液的细胞培养液酸碱度进行检测，简化了细胞培养液酸碱度检测装置的结构，操作简单；并且因为增加了不同光程长下的不同测量模型，通过最佳光程长对应的测量模型的选择，降低了光程长对测量结果的影响问题，可提高测量精度。(3)本专利技术设计了温度信息采集单元，可获取培养环境温度信息，为细胞培养环境监测提供了参考；同时，将温度信息作为校正模型的一个输入，参与测量计算，通过该措施可消除测量过程中温度引入的误差，从而可提高检测精度。附图说明图1为本专利技术的细胞培养液酸碱度非侵入式在线检测装置的原理示意图；图2为本专利技术的细胞培养液酸碱度非侵入式在线检测装置的结构示意图；图3为本专利技术的细胞培养液酸碱度非侵入式在线检测方法的流程示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。本专利技术的核心思想是：采用可见/近红外光谱分析技术，基于4波长光电检测信号的测量和计算，实现细胞培养液酸碱度的快速、非侵入式、在线测量；通过设计光程长调节单元，在测量前根据不同的细胞培养液样品，调节至其最佳的光程长的位置，并选用该最佳光程长所对应的测量模型，即可实现对不同规格培养皿或不同细胞培养液的样品的酸碱度进行检测，简化了装置结构，操作简单，测量中降低了光程长对测量结果的影响，可提高测量精度；设计了温度信息采集单元，在测量时提供了细胞培养环境温度信息，并将温度信息作为测量用的校正模型的一个输入，参与测量计算，消除了测量过程中温度引入的误差，可提高检测精度。如图1所示，细胞培养液酸碱度非侵入式在线检测装置，包括光程长调节单元、温度信息采集单元、光电检测单元、微处理单元、人机接口单元和样品存放单元。光程长调节单元，用于调节光源和光电传感本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种细胞培养液酸碱度非侵入式在线检测装置，其特征在于包括：光程长调节单元，其调节光源和光电传感器之间的距离，使其达到待测培养液样品酸碱度检测标定实验中获得的最佳光程长的位置；温度信息采集单元，其测量细胞培养环境温度；样品存放单元，其具有至少一个待测样品仓和空仓；当所述待测样品仓处于测量位置时，所述光源和光电传感器被所述待测样品仓中的样品阻隔；当所述空仓处于测量位置时，所述光源和光电传感器直接连通；微处理单元，其内部具有数据获取模块和计算模块，数据获取模块获取光电传感器检测的光强信号以及温度信息采集单元采集的环境温度，计算模块根据数据获取模块中的数据进行细胞培养液酸碱度的计算。
【技术特征摘要】
1.一种细胞培养液酸碱度非侵入式在线检测装置，其特征在于包括：光程长调节单元，其调节光源和光电传感器之间的距离，使其达到待测培养液样品酸碱度检测标定实验中获得的最佳光程长的位置；温度信息采集单元，其测量细胞培养环境温度；样品存放单元，其具有至少一个待测样品仓和空仓；当所述待测样品仓处于测量位置时，所述光源和光电传感器被所述待测样品仓中的样品阻隔；当所述空仓处于测量位置时，所述光源和光电传感器直接连通；微处理单元，其内部具有数据获取模块和计算模块，数据获取模块获取光电传感器检测的光强信号以及温度信息采集单元采集的环境温度，计算模块根据数据获取模块中的数据进行细胞培养液酸碱度的计算。2.根据权利要求1所述的一种细胞培养液酸碱度非侵入式在线检测装置，其特征在于：所述光程调节单元包括底座、支架；所述支架与底座滑动配合，从而沿着所述底座的长度方向靠近或远离所述光电传感器；所述支架面向所述光电传感器的一面，安装有所述光源。3.根据权利要求2所述的一种细胞培养液酸碱度非侵入式在线检测装置，其特征在于：所述光源为4个单色光源，每个单色光源的发射波长为λ1＝420-450nm，λ2＝540～570nm，λ3＝640～670nm，λ4＝730～780nm。4.根据权利要求1所述的一种细胞培养液酸碱度非侵入式在线检测装置，其特征在于：所述样品存放单元包括驱动电机和与其转动连接的转台；所述转台设有与转台表面垂直的容置仓，该容置仓沿着转台径向方向为不封闭的面；当所述容置仓位于测量位置时，所述不封闭的面位于光源和光电传感器之间。5.根据权利要求4所述的一种细胞培养液酸碱度非侵入式在线检测装置，其特征在于：所述容置仓为6个，3个为所述待测样品仓，3个为所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：李丽娜，张认成，王明谦，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建;35
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