一种电击穿细胞的形态在线监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电击穿细胞的形态在线监测装置，包括电击穿脉冲的发生装置：雷击浪涌发生器、由He‑Ne激光器与迈克尔逊干涉仪组成的光学监测系统，以及干涉条纹的捕获与传输装置：CCD相机；迈克尔逊干涉仪由分光镜以及两个反射镜M1、M2构成，细胞培养基被放置于干涉仪的物光路中，通过设置雷击浪涌发生器对细胞培养基施加电脉冲，利用不同强度的脉冲对细胞进行电击穿，CCD相机可捕获干涉仪与被测系统构成的监测装置中所形成的干涉条纹，并传输至计算机并对干涉条纹进行处理，实时恢复反映细胞形态的相位信息，从而达到在线监测电击穿细胞形态的目的，使非正常细胞最大程度杀伤和周围正常细胞最小程度影响所对应的陡脉冲强度，以达到电击穿的最佳效果。

【技术实现步骤摘要】
一种电击穿细胞的形态在线监测装置
本专利技术涉及一种细胞形态监测技术，尤其是涉及一种电击穿细胞的形态在线监测装置。
技术介绍
研究表明，给细胞施加一定参数的脉冲电场将导致细胞膜脂双层中出现暂时微孔，当电场取消后，在大多数情况下微孔会重新关闭而不会对细胞造成任何影响，这个物理过程被称为电穿孔。细胞发生电穿孔后可以恢复原来的状态，这被称为可逆电击穿，后来又发现改变脉冲电场的参数到一定程度，细胞会发生不可逆电击穿，从而达到促使癌细胞凋亡的目的。为达到陡脉冲电场的最佳效果，应寻求使肿瘤细胞最大程度杀伤和周围正常细胞最小程度损伤所对应的陡脉冲电场强度，这就促使在线监测不同强度的陡脉冲电场处理细胞时的形态结构变化成为了重要研究课题。常规的细胞形态观察通常使用显微镜，对细胞进行固定和染色等处理，便可以在显微镜下分辨清楚。但是，这些预处理可能会影响细胞活性，并对诊断产生干扰。现在的一些无镜监测细胞形态法的操作复杂，成本较高，而且不能实现实时在线观察，具有一定的滞后性。这些技术在一定程度上降低了所寻求的达到最佳效果的电场强度阈值的可信度。因此，如何提供一种实时监测不同电压峰值的陡脉冲电场处理细胞时的形态结构变化，在线判断可达到最佳效果的电场强度阈值，以解决现有技术的操作复杂性、测量数据结果分析的滞后性、以及分析结果较低的可信度，实已成为该领域亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电击穿细胞的形态在线监测装置，在线分析达到最佳效果的陡脉冲电场强度的阈值，该装置还可以通过观察细胞的形态特点，协助观察并在相关领域获得应用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种电击穿细胞的形态在线监测装置，其特征在于，该装置包括用于发生电击穿脉冲的雷击浪涌发生器、用于实际光学测量的由激光器和迈克尔逊干涉仪组成的光学测量模组、用于干涉条纹的捕获与传输的相机和用于数据处理及结果呈现的并与所述相机相连接的计算机，所述迈克尔逊干涉仪由分光镜和两个反射镜组成，所述激光器和所述相机分别以与两个所述反射镜各自对应的方式设置于十字型排布结构的四个端点位置处，所述分光镜设置于所述十字型排布结构的中心位置处，与所述激光器对应设置的所述反射镜与所述分光镜之间还设置有被测细胞培养基。所述雷击浪涌发生器可模拟不同峰值的脉冲电压，以对细胞进行不同强度的陡脉冲电场的处理，细胞培养基被悬置于干涉仪的物光路中，使干涉仪的物光通过细胞，当对细胞进行不同强度的陡脉冲电场的处理时，细胞的形态结构会发生不同程度的改变，由于细胞内部结构及其周围缓冲液对光具有不同的折射率，因此，物光路与参考光路的折射率不再相同，相当于在参考光路中引入了附加相位差，此时物光束与参考光束干涉后产生的是发生偏移与偏折的干涉条纹，更进一步地，偏移与偏折的干涉条纹的相位分布信息与被测细胞的三维形貌之间有直接联系，对于不同类型的细胞，以及相同类型不同状态的细胞，干涉条纹的偏移与偏折程度会有差别，相位分布情况也有所差别。无外界的附加条件时，通过调整干涉仪，物光束与参考光束干涉后产生的是明暗相间的平行的等间距的等厚干涉条纹。所述雷击浪涌发生器可通过设置脉冲峰值，对细胞培养基施加不同峰值的电脉冲，利用不同强度的脉冲电场对细胞进行电击穿，在不同程度上改变了细胞的形态结构。进一步地，所述的激光器为He-Ne激光器。进一步地，所述的相机为CCD相机，所述CCD相机还与计算机显示器相连接。进一步地，所述的分光镜为立方体型分光镜。进一步地，所述激光器、所述分光镜和两个所述反射镜的中心高度均一致，使激光器发射的激光到达各光学元件的正中心。进一步地，所述的激光器的激光束波长为632.8nm。所述的光学测量模组中形成的包含被测细胞形态信息的干涉条纹投射到CCD相机，CCD相机将实时捕获的干涉条纹传输至计算机，并在计算机界面实时复现，利用计算机对干涉条纹进行处理，实时恢复反映细胞形态的相位信息，从而达到在线监测电击穿细胞的形态的目的；所述光学测量模组可实时监测细胞在不同强度的陡脉冲电场作用下的形态变化，有助于寻求使非正常细胞最大程度杀伤和周围正常细胞最小程度影响所对应的陡脉冲强度，以达到电击穿的最佳效果；所述光学测量模组并不限于在线监测电击穿细胞的形态，以寻找最佳效果的阈值。与正常细胞相比，细胞变化后，体积增大，并出现梭形、蝌蚪形、星型等异常形态，非正常细胞的形态结构发生了变化，通过提取与对比正常细胞与非正常细胞在干涉仪中所形成的干涉条纹中可反映细胞形态的相位信息，可对细胞是否正常进行判断，为相关技术应用提供必要参考。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术通过实时提取和恢复不同强度的陡脉冲电场的处理被测细胞时形成的干涉条纹图中的相位信息，可在线准确的反演出细胞的形态特征，在线判断可达到最佳效果的电场强度阈值，具有较高的可信度。(2)本专利技术提供的装置并不限于对电击穿细胞的形态在线监测，还可以通过细胞间的形态特征，激光器发射的激光进入干涉仪发生干涉，将利用不同强度的陡脉冲电场的处理被测细胞时形成的干涉条纹图，实时投射到CCD相机并被传输到计算机，并在计算机界面实时复现，利用计算机在线处理干涉图，提取干涉图中包含被测细胞的相位信息，实时反演出细胞的形态特征，在线判断可达到最佳效果的电场强度阈值，以此协助观察，得出观察样本，适用范围广。附图说明图1为本专利技术的装置结构示意图；图中，1为雷击浪涌发生器；2为激光器；3为相机；4为计算机；5为分光镜；6为反射镜；7为被测细胞培养基。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。实施例本专利技术的理论支持：研究表明，强脉冲促使细胞内部结构改变，当对细胞进行不同强度的陡脉冲电场的处理时，细胞的形态结构会发生不同程度的改变。由于细胞内部结构及其周围缓冲液对光具有不同的折射率，物光路的折射率会随着细胞结构的改变而改变。光程的定义是光在介质中传播的几何路程与介质折射率的乘积，迈克尔逊干涉仪中参考光束与物光束的光程差为：Δl＝n1s1-n2s2其中，n1、n2和s1、s2分别是两相干光束在参考光路和物光路中传播时介质的折射率和几何路程。由光的波粒二象性，两个相干波面发生干涉时，其干涉图像的光强分布函数为：i(x,y)＝a(x,y)+b(x,y)cos[h0(x,y)]其中，a(x,y)为背景光的光强分布函数，b(x,y)为为两束相干光波合振动的振幅，h0(x,y)为相位分布函数。光波在前进一个波长λ的时候，光波的相位变化一个2π，那么它们之间只有一个比例系数2π/λ。无外加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电击穿细胞的形态在线监测装置，其特征在于，该装置包括用于发生电击穿脉冲的雷击浪涌发生器(1)、用于实际光学测量的由激光器(2)和迈克尔逊干涉仪组成的光学测量模组、用于干涉条纹的捕获与传输的相机(3)和用于数据处理及结果呈现的并与所述相机(3)相连接的计算机(4)，所述迈克尔逊干涉仪由分光镜(5)和两个反射镜(6)组成，所述激光器(2)和所述相机(3)分别以与两个所述反射镜(6)各自对应的方式设置于十字型排布结构的四个端点位置处，所述分光镜(5)设置于所述十字型排布结构的中心位置处，与所述激光器(2)对应设置的所述反射镜(6)与所述分光镜(5)之间还设置有被测细胞培养基(7)。/n

【技术特征摘要】
1.一种电击穿细胞的形态在线监测装置，其特征在于，该装置包括用于发生电击穿脉冲的雷击浪涌发生器(1)、用于实际光学测量的由激光器(2)和迈克尔逊干涉仪组成的光学测量模组、用于干涉条纹的捕获与传输的相机(3)和用于数据处理及结果呈现的并与所述相机(3)相连接的计算机(4)，所述迈克尔逊干涉仪由分光镜(5)和两个反射镜(6)组成，所述激光器(2)和所述相机(3)分别以与两个所述反射镜(6)各自对应的方式设置于十字型排布结构的四个端点位置处，所述分光镜(5)设置于所述十字型排布结构的中心位置处，与所述激光器(2)对应设置的所述反射镜(6)与所述分光镜(5)之间还设置有被测细胞培养基(7)。


2.根据权利要求1所述的一种电击穿细胞的形态在线...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛亮，朱岳岳，李梦莹，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海;31