CN108048308A - 细胞培养物中细胞活力测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种细胞培养物中细胞活力测定装置。该测定机构包括透光管以及读取组件。透光管的顶部具有开口且透光管的底部封闭，透光管包括位于顶部的固定部、位于底部的测量部以及连通固定部以及测量部的过渡部，固定部的内径为0.5cm‑1cm，测量部的内径为400μm‑600μm；读取组件包括避光壳体以及设在避光壳体内的固定装置、发光装置、成像光学器件、成像传感器、处理装置，固定装置用于固定透光管，发光装置用于朝向透光管发光，成像光学器件与固定装置相对，成像光学器件用于对测量部成像，成像传感器连接于成像光学器件，处理装置连接于成像传感器以用于获取成像信息并按照预设规则进行评估。该测定机构能够高效、准确地测定细胞活力。

Description

细胞培养物中细胞活力测定装置

技术领域

本发明涉及一种细胞培养物中细胞活力测定装置。

背景技术

台盼蓝法，用于测定细胞培养物中的活力，即细胞的“健康状态”。悬浮液中的细胞可以用染料进行染色，染料具有不能穿透完整细胞的细胞膜的性质。相对地，损伤或死亡的细胞允许染料渗透，因此可以被染色。检测细胞活力的常规方法是将充分稀释的细胞悬浮液加入Neubauer细胞计数板中，以确定完整和损伤的细胞的比例。细胞计数板的尺寸大致对应于常规的显微镜载玻片，上面刻有特定尺寸的凹槽将计数板进一步划分成不同的计数区。在显微镜下，染色的损伤细胞和不染色的完整细胞可以被计数。通常会测定多个计数区中的细胞数并取平均值，以减少统计误差。然后根据已知的计数体积和细胞悬浮液稀释比例反向计算，换算成细胞培养物中完整和损伤细胞的绝对量。这种方法首先是非常复杂的，因为它包括多个操作步骤。其次，其准确性也受到极大限制。特别地，可以被计数的细胞数目非常有限，这导致高的统计误差。因此当不止需要描述完整和受损细胞的比例，还需要描述细胞损伤程度时，这种计数方法实际上是不适用的。但基本上基于台盼蓝染色是可能实现的，因为细胞的染色程度可以作为其损伤程度的测量值，特别是作为细胞死亡过程的进展的测量值，然而，为了统计地验证这种分布，有必要对非常大量的细胞进行计数，而常规方法非常低效。

用于诊断领域的PCV法，PCV代表“红细胞压积容量(Packed Cell Volume)”，指压缩的细胞团块在样品总体积中的比例。血液的PCV值被称为红细胞比容。测定红细胞比容时，需要将血液样品放置在接近圆柱形的样品管中离心，直到血液的固体内容物以压缩的细胞团块形式沉积在管底。液体内含物(也称为上清液)处于细胞团块之上。为了测定红细胞比容，需要测定细胞团块的体积，计算血细胞所占容积的比值。但PCV法有一个缺陷，因为它仅检测样品中固体组分，但并不描述该固体组分中的细胞活力。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够高效、准确地测定细胞活力的细胞培养物中细胞活力测定装置。

一种细胞培养物中细胞活力测定装置，包括：

透光管，所述透光管的顶部具有开口且所述透光管的底部封闭，所述透光管包括位于顶部的固定部、位于底部的测量部以及连通所述固定部以及所述测量部的过渡部，所述固定部的内径为0.5cm-1cm，所述测量部的内径为400μm-600μm；以及

读取组件，所述读取组件包括避光壳体以及设在所述避光壳体内的固定装置、发光装置、成像光学器件、成像传感器、处理装置，所述固定装置用于固定所述透光管，所述发光装置靠近于所述固定装置以用于朝向所述透光管发光，所述成像光学器件与所述固定装置相向，所述成像光学器件用于对所述测量部成像，所述成像传感器连接于所述成像光学器件以用于接收所述成像光学器件的成像信息，所述处理装置连接于所述成像传感器以用于获取所述成像信息并按照预设规则进行评估。

在其中一个实施例中，所述过渡部的内径由靠近所述测量部的一端至靠近所述固定部的一端逐渐增大。

在其中一个实施例中，所述测量部的外径小于所述固定部的外径。

在其中一个实施例中，所述过渡部的外径由靠近所述测量部的一端至靠近所述固定部的一端逐渐增大，所述透光管呈漏斗状。

在其中一个实施例中，所述透光管的外壁连接有至少一对稳定翼，每对所述稳定翼中的两个所述稳定翼的位置相对，各个所述稳定翼的一侧与所述测量部连接，另一侧与所述过渡部连接。

在其中一个实施例中，所述稳定翼的外侧壁边缘延伸至与所述固定部的外壁平齐，所述稳定翼的底部边缘延伸至与所述透光管的底部平齐。

在其中一个实施例中，还包括固定支架，所述固定支架上具有多个固定卡槽，所述固定卡槽与所述透光管适配。

在其中一个实施例中，所述固定装置具有读取卡槽，所述读取卡槽与所述透光管适配。

在其中一个实施例中，所述避光壳体具有读取开口，所述避光壳体上铰接有旋转门，所述旋转门用于关闭或者打开所述读取开口，所述固定装置连接在所述旋转门朝内的表面上。

在其中一个实施例中，所述避光壳体包括固定板、限位板以及避光壳罩，所述限位板的数量为两个，两个所述限位板分别连接在所述固定板相对的两侧，两个所述限位板平行，其中一个所述限位板上设有所述旋转门，所述发光装置、所述成像光学器件以及所述成像传感器均设在所述固定板上，所述避光壳罩罩设在所述固定板以及所述限位板上。

上述细胞培养物中细胞活力测定装置，通过将染色后的细胞悬浮液置在透光管中，将将细胞悬浮液在透光管中离心获得管内压缩的细胞团块，细胞团块细分为不同高度的三个部分，完整的细胞由于密度较高而沉积在毛细管的下部区域中，细胞不被染色，因为它们的细胞膜耐受染料的渗透。死细胞和细胞碎片由于密度较高而沉积最上部区域，细胞膜耐受染料的渗透，因此区域被最大程度地染色。中间区域的细胞活力介于下部区域和上部区域之间，在该中间区域中形成颜色梯度。通过将离心后的透光管置于读取组件的固定装置上，发光装置朝向所述透光管发光，成像光学器件对所述透光管成像，成像传感器接收成像光学器件的成像信息，该成像信息传递至处理装置，处理装置根据预设的规则进行评估，确定细胞饼的高度，特别是确定样品容器中的各个细胞团块的高度。

上述细胞培养物中细胞活力测定装置，通过设置稳定翼以提高透光管在移动、离心时的稳定性。

上述细胞培养物中细胞活力测定装置，通过设置固定支架，固定支架上具有多个固定卡槽，多个固定卡槽能够供多个透光管卡设，固定支架可以采用适配的离心机进行离心，能够将多个透光管同时插入离心机离心或从离心机中取出，提高了多个透光管的离心处理条件的一致性，同时也节时节力，操作效率高。

附图说明

图1为一实施例所述的细胞培养物中细胞活力测定装置的透光管侧面示意图；

图2为图1所示的透光管另一侧面示意图；

图3为图1所示的透光管与固定支架配合示意图；

图4为一实施例所述的细胞培养物中细胞活力测定装置的读取组件示意图；

图5为图4所示读取组件另一角度示意图；

图6为离心后透光管中的细胞团块分层示意图；

图7为采用细胞培养物中细胞活力测定装置测定细胞培养物中细胞活力时细胞团块高度方向的染色曲线图。

附图标记说明

100、透光管；110、固定部；120、测量部；130、过渡部；200、读取组件；210、避光壳体；211、旋转门；212、固定板；213、限位板；220、固定装置；230、发光装置；240、成像光学器件；250、成像传感器；300、固定支架；310、盖板；320、底板；330、隔离板；400、稳定翼；20、上部区域；30、中间区域；40、下部区域。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实施例涉及了一种细胞培养物中细胞活力测定装置。该细胞培养物中细胞活力测定装置包括透光管以及读取组件。优选地，透光管为PCV管，PCV管由透明材料制成，优选透明塑料。

本实施例涉及了一种细胞培养物中细胞活力测定装置。该细胞培养物中细胞活力测定装置包括透光管100以及读取组件200。优选地，透光管100为PCV管，PCV管由透明材料制成，优选透明塑料。

参见图1及图2所示，透光管100的顶部具有开口且透光管100的底部封闭。透光管100包括位于顶部的固定部110、位于底部的测量部120以及连通固定部110以及测量部120的过渡部130。固定部110呈圆柱形，固定部110的内径为0.5cm-1cm。测量部120的内径为400μm-600μm，优选为500μm。固定部110内的典型尺寸为厘米数量级，固定部110内典型尺寸为约1毫升数量级。测量部120可以设计为具有大约500μm的典型内径的毛细管，测量部120典型体积约为5μL。

参见图4及图5所示，读取组件200包括避光壳体210以及设在避光壳体210内的固定装置220、发光装置230、成像光学器件240、成像传感器250、处理装置。

固定装置220用于固定透光管100。进一步地，在一个实施例中，固定装置220具有读取卡槽，读取卡槽与透光管100适配。

参见图4及图5所示，发光装置230靠近于固定装置220以用于朝向透光管100发光，成像光学器件240与固定装置220相对。优选地，发光装置230可以是一个或多个发光二极管，发光装置230能够对透光管100的测量部120进行均匀地照射。另外，发光装置230还可以是外部激光器。

成像光学器件240用于对透光管100成像，成像传感器250连接于成像光学器件240以用于接收成像光学器件240的成像信息。优选地，成像传感器250可以是平面CCD照相机，或者，也可以提供线阵传感器或扫描光传感器。

处理装置连接于成像传感器250以用于获取成像信息并按照预设规则进行评估。处理装置可以进行数字数据处理。处理装置可以是外部计算机，也可以是布置在避光壳体210中的微处理器。处理装置的功能是根据预设的规则进行评估，确定细胞饼的高度，特别是确定样品容器中的各个细胞团块的高度。

进一步地，参见图1及图2所示，在一个实施例中，过渡部130的内径由靠近测量部120的一端至靠近固定部110的一端逐渐增大。

更进一步地，参见图1及图2所示，在一个实施例中，测量部120的外径小于固定部110的外径。

优选地，参见图1及图2所示，在一个实施例中，过渡部130的外径由靠近测量部120的一端至靠近固定部110的一端逐渐增大，也即过渡部130呈锥形渐变，透光管100呈漏斗状。

进一步地，参见图1及图2所示，在一个实施例中，透光管100的外壁连接有至少一对稳定翼400，每对稳定翼400中的两个稳定翼400的位置相对。各个稳定翼400的一侧与测量部120连接，另一侧与过渡部130连接。在本实施例中，稳定翼400为一对，也即两个。不难理解，稳定翼400的数量还是可以两对、三对等。上述细胞培养物中细胞活力测定装置，通过设置稳定翼400以提高透光管100在移动、离心时的稳定性。

更进一步地，参见图1所示，在一个实施例中，两个稳定翼400的外侧壁边缘延伸至与固定部110的外壁平齐，两个稳定翼400的底部边缘延伸至与透光管100的底部平齐。稳定翼400优选地与测量部120的外壁和过渡部130的外壁连接成一体式结构，稳定翼400成扁平的板状，对于给定的测量部120而言，稳定翼400不阻碍观察。

进一步地，参见图3所示，在一个实施例中，该细胞培养物中细胞活力测定装置还包括固定支架300。固定支架300上具有多个固定卡槽，固定卡槽与透光管100适配。上述细胞培养物中细胞活力测定装置，通过设置固定支架300，固定支架300上具有多个固定卡槽，多个固定卡槽能够供多个透光管100卡设，固定支架300可以采用适配的离心机进行离心，能够将多个透光管100同时插入离心机离心或从离心机中取出，提高了多个透光管100的离心处理条件的一致性，同时也节时节力，操作效率高。

进一步的，参见图3所示，固定支架300包括盖板310、底板320以及隔离板330，盖板310与底板320之间连接有个多个隔离板330，隔离板330将盖板310与底板320之间的区域分隔成多个上述的固定卡槽，盖板310上具有多个通道，各个通道分别对应连通一个固定卡槽，以供透光管100插入。

优选地，还可以提供多个样品保持器来替代固定支架300，特别是适于容纳上述固定支架300的样品保持器，更优选的是提供手动或电动驱动器，允许自动进样和自动样品评估。

进一步地，参见图4所示，在一个实施例中，避光壳体210具有读取开口，避光壳体210上铰接有旋转门211，旋转门211用于关闭或者打开读取开口，固定装置220连接在旋转门211朝内的表面上。

进一步地，参见图5所示，在一个实施例中，避光壳体210包括固定板212、限位板213以及避光壳罩。限位板213的数量为两个。两个限位板213分别连接在固定板212相对的两侧。两个限位板213平行。其中一个限位板213上设有旋转门211。发光装置230、成像光学器件240以及成像传感器250均设在固定板212上，避光壳罩罩设在固定板212以及限位板213上。

上述细胞培养物中细胞活力测定装置在进行细胞培养物中细胞活力测定时，包括如下步骤：

在细胞和染料孵育足够的时间后，通过将染色后的细胞悬浮液置在透光管100中，将细胞悬浮液在透光管100中离心，离心时，2500g离心大约1分钟是特别有利的。离心力相对较弱和/或较短的离心时间会导致细胞饼的压缩不足。在相对离心力大的情况下，离心步骤结束后观察到细胞饼会再膨胀，这导致测量不准确。

参见图3所示，离心后获得管内压缩的细胞团块，细胞团块细分为不同高度的三个部分，完整的细胞由于密度较高而沉积在毛细管的下部区域40中，细胞不被染色，因为它们的细胞膜耐受染料的渗透。死细胞和细胞碎片由于密度较高而沉积最上部区域20，细胞膜耐受染料的渗透，因此区域被最大程度地染色。中间区域30的细胞活力介于下部区域40和上部区域20之间，在该中间区域30区域中形成颜色梯度。通过将离心后的透光管100置于读取组件200的固定装置220上，发光装置230朝向透光管100发光，成像光学器件240对透光管100成像，成像传感器250接收成像光学器件240的成像信息，该成像信息传递至处理装置，处理装置根据预设的规则进行评估，确定细胞饼的高度，特别是确定样品容器中的各个细胞团块的高度。最后，根据细胞饼的高度来测定细胞团块的体积，计算完整的细胞所占容积的比值。参见图7所示，将染色后的细胞悬浮液置离心获得压缩的细胞团块，通过测量细胞团块的不同染色部分来检测不同活力的细胞比例，通常，在典型的细胞培养物的情况下，发现细胞饼的三个可区分的部分。在存在死细胞和细胞碎片的最上部区域20中，发现了均匀的最大程度染色。在完整的细胞的下部区域40，没有发现染色。一般来说，它们之间的延伸是一个过渡区域也即中间区域30，它将以有限的方式显示不同的阴影，从最小到最大染色。图7显示细胞团块高度方向的染色曲线图，染色梯度。这种染色详细测定表示不同损伤细胞的分布。通过测定大量细胞的染色信号，使得所述分布在统计学上是有效的。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种细胞培养物中细胞活力测定装置，其特征在于，包括：

透光管，所述透光管的顶部具有开口且所述透光管的底部封闭，所述透光管包括位于顶部的固定部、位于底部的测量部以及连通所述固定部以及所述测量部的过渡部，所述固定部的内径为0.5cm-1cm，所述测量部的内径为400μm-600μm；以及

读取组件，所述读取组件包括避光壳体以及设在所述避光壳体内的固定装置、发光装置、成像光学器件、成像传感器、处理装置，所述固定装置用于固定所述透光管，所述发光装置靠近于所述固定装置以用于朝向所述透光管发光，所述成像光学器件与所述固定装置相向，所述成像光学器件用于对所述测量部成像，所述成像传感器连接于所述成像光学器件以用于接收所述成像光学器件的成像信息，所述处理装置连接于所述成像传感器以用于获取所述成像信息并按照预设规则进行评估。

2.根据权利要求1所述的细胞培养物中细胞活力测定装置，其特征在于，所述过渡部的内径由靠近所述测量部的一端至靠近所述固定部的一端逐渐增大。

3.根据权利要求1所述的细胞培养物中细胞活力测定装置，其特征在于，所述测量部的外径小于所述固定部的外径。

4.根据权利要求3所述的细胞培养物中细胞活力测定装置，其特征在于，所述过渡部的外径由靠近所述测量部的一端至靠近所述固定部的一端逐渐增大，所述透光管呈漏斗状。

5.根据权利要求4所述的细胞培养物中细胞活力测定装置，其特征在于，所述透光管的外壁连接有至少一对稳定翼，每对所述稳定翼中的两个所述稳定翼的位置相对，各个所述稳定翼的一侧与所述测量部连接，另一侧与所述过渡部连接。

6.根据权利要求5所述的细胞培养物中细胞活力测定装置，其特征在于，所述稳定翼的外侧壁边缘延伸至与所述固定部的外壁平齐，所述稳定翼的底部边缘延伸至与所述透光管的底部平齐。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的细胞培养物中细胞活力测定装置，其特征在于，还包括固定支架，所述固定支架上具有多个固定卡槽，所述固定卡槽与所述透光管适配。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的细胞培养物中细胞活力测定装置，其特征在于，所述固定装置具有读取卡槽，所述读取卡槽与所述透光管适配。

9.根据权利要求1-6任意一项所述的细胞培养物中细胞活力测定装置，其特征在于，所述避光壳体具有读取开口，所述避光壳体上铰接有旋转门，所述旋转门用于关闭或者打开所述读取开口，所述固定装置连接在所述旋转门朝内的表面上。

10.根据权利要求9所述的细胞培养物中细胞活力测定装置，其特征在于，所述避光壳体包括固定板、限位板以及避光壳罩，所述限位板的数量为两个，两个所述限位板分别连接在所述固定板相对的两侧，两个所述限位板平行，其中一个所述限位板上设有所述旋转门，所述发光装置、所述成像光学器件以及所述成像传感器均设在所述固定板上，所述避光壳罩罩设在所述固定板以及所述限位板上。