一种山梨醇溶液检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种山梨醇溶液检测系统及方法。该系统包括计算机、细胞图像采集模块、细胞放置模块、输送机构、用于滴山梨醇溶液的第一滴液装置和用于滴pbs缓冲液的第二滴液装置，输送机构包括导轨、可沿导轨滑动的滑块以及可驱动滑块沿导轨滑动的驱动机构，细胞放置模块设置在滑块上，细胞放置模块包括顶部开口的盒体，盒体中部设有向上凸起的凸台，凸台上设有玻片，细胞图像采集模块、第一滴液装置、第二滴液装置都位于导轨正上方，计算机分别与细胞图像采集模块、第一滴液装置、第二滴液装置、驱动机构电连接。本发明专利技术利用细胞成像的方法，不与被测细胞有接触，极大的降低了外界带来的干扰，排除了影响细胞瞬间生理状态的干扰因素。

A detection system and method of sorbitol solution

【技术实现步骤摘要】
一种山梨醇溶液检测系统及方法
本专利技术涉及溶液检测
，尤其涉及一种山梨醇溶液检测系统及方法。
技术介绍
现有的山梨醇溶液浓度检测技术方法有膜片钳方法、仿生味觉检测法、电化学细胞传感器方法。膜片钳方法虽然可以检测单细胞的离子通道响应信号，但是其仪器使用操作不方便，而且只能在实验室使用。仿生味觉检测技术虽然可以一定程度上实现味觉物质的分类，但是其重复性和准确性都有局限性。电化学细胞传感器方法虽然可以一定程度上实现味觉物质的检测目标，但是其重复性也存在局限性。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题，提供了一种山梨醇溶液检测装置及方法，其利用细胞成像的方法，不与被测细胞有接触，极大的降低了外界带来的干扰，排除了影响细胞瞬间生理状态的干扰因素，检测时效快，检测准确度高。为了解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现：本专利技术的一种山梨醇溶液检测装置，包括计算机、细胞图像采集模块、细胞放置模块、输送机构、用于滴山梨醇溶液的第一滴液装置和用于滴pbs缓冲液的第二滴液装置，所述输送机构包括导轨、可沿导轨滑动的滑块以及可驱动滑块沿导轨滑动的驱动机构，所述细胞放置模块设置在滑块上，所述细胞放置模块包括顶部开口的盒体，所述盒体中部设有向上凸起的凸台，所述凸台上设有玻片，所述细胞图像采集模块、第一滴液装置、第二滴液装置都位于导轨正上方，所述计算机分别与细胞图像采集模块、第一滴液装置、第二滴液装置、驱动机构电连接。在本方案中，检测时，将味觉受体细胞组织放置在玻片上，滑块带动玻片移动到细胞图像采集模块下方，细胞图像采集模块采集味觉受体细胞组织图像，从中选择F个轮廓清晰且不与其他细胞重叠的味觉受体细胞作为检测细胞。之后，滑块带动玻片移动到第二滴液装置下方，第二滴液装置滴pbs缓冲液到味觉受体细胞组织上，清洗味觉受体细胞组织，接着，滑块带动玻片移动到第一滴液装置下方，第一滴液装置滴待测溶液到味觉受体细胞组织上进行刺激，然后，滑块带动玻片移动到细胞图像采集模块下方，细胞图像采集模块采集F个检测细胞的形态特征、颜色特征、纹理特征并输送到计算机，重复上述步骤多次，计算机综合分析检测细胞的形态特征、颜色特征、纹理特征的变化情况判断待测溶液是否是山梨醇溶液，如果是山梨醇溶液则计算出它的浓度。检测过程中，温度保持在37℃±0.2℃。味觉受体细胞为LM3肝癌细胞。第一滴液装置和第二滴液装置都采用微量蠕动泵滴液。玻片上多余的废液流入盒体中。作为优选，所述玻片上表面中部设有放置槽，所述玻片上表面还设有若干个导流槽，所述导流槽一端与放置槽连通，所述导流槽另一端延伸至玻片外缘与盒体内的空腔连通。味觉受体细胞组织放置在放置槽内，pbs缓冲液清洗味觉受体细胞组织时，多余的液体沿导流槽流入盒体的空腔内。导流槽呈直线，导流槽从与放置槽连接的一端至外缘处向下倾斜设置，便于液体流出。本专利技术的一种山梨醇溶液检测方法，包括以下步骤：S1：采集味觉受体细胞组织图像，从中选择F个轮廓清晰且不与其他细胞重叠的味觉受体细胞作为检测细胞；S2：将pbs缓冲液滴到味觉受体细胞组织上，清洗味觉受体细胞组织，将待测溶液滴到味觉受体细胞组织上刺激检测细胞，细胞图像采集模块采集F个检测细胞的形态特征、颜色特征、纹理特征并输送到计算机，计算机计算出每个检测细胞对应的评价指标KC1、评价指标KC2，将F个评价指标KC1取平均，得到均值KC1平均，将F个评价指标KC2取平均，得到均值KC2平均；S3：重复执行步骤是S2N次，得到N个均值KC1平均、N个均值KC2平均；S4：将N个均值KC1平均作为输入数据KC1(t)输入一层非线性动力学模型：其中，V(x，t)为势函数，x(t)为布朗运动粒子运动轨迹函数，a、b、c为设定的常数，ξ(t)为激励噪声，D为激励噪声强度，为周期性正弦信号，A是信号幅度，f是信号频率，t为运动时间，为相位，设计算V(x，t)对于x的一阶导数和二阶导数，并且使等式等于0，得到二层非线性动力学模型：设定噪声强度D＝0，KC1(t)＝0；计算得到A的临界值为将A的临界值代入一层非线性动力学模型中，并设定x0(t)＝0，sn0＝0，采用四阶珑格库塔算法求解一层非线性动力学模型，得到：并计算：其中，xn(t)为x(t)的第n阶导数，snn-1为S(t)的第n-1阶导数在t＝0处的值，snn+1为S(t)的第n+1阶导数在t＝0处的值，n＝0，1，…，N-1；可以得到x1(t)，x2(t)，…，xn+1(t)的值；对x1(t)，x2(t)，…，xn+1(t)进行积分，得到x(t)，计算出x(t)的绝对值最大值x(t)m，x(t)的均值利用公式计算二阶非线性动力学模型输出的信噪比SNR，其中，ΔU＝3a3/20bc2，以激励噪声强度D为X轴，信噪比SNR为Y轴建立直角坐标系，画出信噪比SNR曲线，找出信噪比SNR曲线中特征峰的横坐标值xe，并将横坐标值xe与预先取得的山梨醇溶液对应的特征峰横坐标值范围比较，如果xe位于山梨醇溶液对应的特征峰横坐标值范围内，则待测溶液即为山梨醇溶液，执行步骤S5，否则待测溶液不是山梨醇溶液，检测结束；S5：将N个均值KC2平均取平均，得到平均值作为y′值代入对应山梨醇溶液的检测模型中y′＝hx′+k，h、k为常数，x′为溶液浓度，计算出待测溶液的浓度。作为优选，细胞图像采集模块采集单个检测细胞的形态特征、颜色特征、纹理特征，计算机计算出该检测细胞对应的评价指标KC1、评价指标KC2的方法包括以下步骤：M1：细胞图像采集模块提取检测细胞的细胞面积A′、细胞周长PS、细胞偏心率ECR、细胞圆度RCR；M2：细胞图像采集模块提取检测细胞的细胞像素值空间分布的均值MVS、标准差SDS、平滑度EVS、三阶矩TMS、一致性CSS、熵ENS；M3：计算出细胞形态特征因子计算出细胞颜色特征因子计算出细胞纹理特征因子M4：计算出评价指标KC1、评价指标KC2：面积A′＝∑f(x，y)，即统计满足条件f(x，y)＝1的像素点的个数。周长PS：为细胞边界所占据的所有像素点的总和，通过计算细胞区域边界上相邻像素点的距离之和来表示，假设细胞区域的边界链码为{a1a2…an}，并且每个码段ai的长度Δli表示，则周长的表达式为：其中，nu为链码中偶数码的数量，ns为链码找那个奇数码的数量。偏心率ECR：用于计算细胞核在细胞内的偏心位置，为细胞范围内具有等同标准二阶中心距的离心率，其中c为细胞范围内的半焦距，q为细胞范围内的半长轴距。细胞圆度RCR：假设z表示灰度级的随机量，那么对应的直方图为：p(zi)，i＝0，1，2…，L-1，L表示灰度级数量，均值标准差平滑度三阶矩一致性熵...

【技术保护点】
1.一种山梨醇溶液检测系统，其特征在于，包括计算机、细胞图像采集模块(1)、细胞放置模块、输送机构、用于滴山梨醇溶液的第一滴液装置(2)和用于滴pbs缓冲液的第二滴液装置(3)，所述输送机构包括导轨(4)、可沿导轨(4)滑动的滑块(5)以及可驱动滑块(5)沿导轨(4)滑动的驱动机构，所述细胞放置模块设置在滑块(5)上，所述细胞放置模块包括顶部开口的盒体(6)，所述盒体(6)中部设有向上凸起的凸台，所述凸台上设有玻片(7)，所述细胞图像采集模块(1)、第一滴液装置(2)、第二滴液装置(3)都位于导轨(4)正上方，所述计算机分别与细胞图像采集模块(1)、第一滴液装置(2)、第二滴液装置(3)、驱动机构电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种山梨醇溶液检测系统，其特征在于，包括计算机、细胞图像采集模块(1)、细胞放置模块、输送机构、用于滴山梨醇溶液的第一滴液装置(2)和用于滴pbs缓冲液的第二滴液装置(3)，所述输送机构包括导轨(4)、可沿导轨(4)滑动的滑块(5)以及可驱动滑块(5)沿导轨(4)滑动的驱动机构，所述细胞放置模块设置在滑块(5)上，所述细胞放置模块包括顶部开口的盒体(6)，所述盒体(6)中部设有向上凸起的凸台，所述凸台上设有玻片(7)，所述细胞图像采集模块(1)、第一滴液装置(2)、第二滴液装置(3)都位于导轨(4)正上方，所述计算机分别与细胞图像采集模块(1)、第一滴液装置(2)、第二滴液装置(3)、驱动机构电连接。


2.根据权利要求1所述的一种山梨醇溶液检测系统，其特征在于，所述玻片(7)上表面中部设有放置槽(8)，所述玻片(7)上表面还设有若干个导流槽(9)，所述导流槽(9)一端与放置槽(8)连通，所述导流槽(9)另一端延伸至玻片(7)外缘与盒体(6)内的空腔(10)连通。


3.一种山梨醇溶液检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：采集味觉受体细胞组织图像，从中选择F个轮廓清晰且不与其他细胞重叠的味觉受体细胞作为检测细胞；
S2：将pbs缓冲液滴到味觉受体细胞组织上，清洗味觉受体细胞组织，将待测溶液滴到味觉受体细胞组织上刺激检测细胞，细胞图像采集模块采集F个检测细胞的形态特征、颜色特征、纹理特征并输送到计算机，计算机计算出每个检测细胞对应的评价指标KC1、评价指标KC2，将F个评价指标KC1取平均，得到均值KC1平均，将F个评价指标KC2取平均，得到均值KC2平均；
S3：重复执行步骤是S2N次，得到N个均值KC1平均、N个均值KC2平均；
S4：将N个均值KC1平均作为输入数据KC1(t)输入一层非线性动力学模型：



其中，V(x，t)为势函数，x(t)为布朗运动粒子运动轨迹函数，a、b、c为设定的常数，ξ(t)为激励噪声，D为激励噪声强度，为周期性正弦信号，A是信号幅度，f是信号频率，t为运动时间，为相位，设
计算V(x，t)对于x的一阶导数和二阶导数，并且使等式等于0，得到二层非线性动力学模型：



设定噪声强度D＝0，KC1(t)＝0；计算得到A的临界值为将A的临界值代入一层非线性动力学模型中，并设定x0(t)＝0，sn0＝0，采用四阶珑格库塔算法求解一层非线性动力学模型，得到：



并计算：



...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘怡，周炜翔，朱博威，方旭东，毛欣怡，张飞翔，阮肖镕，郜园园，惠国华，易晓梅，李剑，
申请(专利权)人：浙江农林大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33