CN113340811A - 一种判定细胞活性的光学方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种判定细胞活性的光学方法。本发明利用函数信号发生器和锁相放大器分别输出低频锯齿波和高频正弦波信号，两个信号叠加后输入到激光控制器，从而达到激光调制目的；激光器发射出激光，激光穿过已接种细胞的培养瓶内上方，激光在培养瓶内发生衰减，光电探测器探测到衰减后的激光强度，信号送入锁相放大器进行2f解调，输出的二氧化碳二次谐波信号，当培养瓶内二氧化碳的浓度超过设定的二氧化碳浓度阈值即可判定细胞的活性。本发明利用光强的衰减来判定血液培养瓶中细胞的活性，直接检测细胞代谢产生的二氧化碳，该方法能够解决现有的间接检测的方式判定细胞的活性，导致检测耗时长、检测成本高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及光学领域，尤其是涉及一种判定细胞活性的光学方法。
背景技术
细胞活性的检测通常与细胞健康以及细胞群成功存活并正常运作的能力相联系，检测细胞的活性是每个细胞实验前期的重要工作之一。
目前细胞活性的判定方法主要有染色排除法、还原性染料检测法、荧光酯酶底物检测法、线粒体膜电位检测法，这些方法分别是通过第三方介质与细胞发生相互作用后，细胞被标记，如染料、荧光酶底物、膜电位探针等，通过间接的方式检测细胞的活性，然而这些判定方法均是采用间接的方式判定细胞活性，这也导致检测耗时长、检测精度低和检测成本高的问题。
发明内容
本发明旨在提供一种判定细胞活性的光学方法，以解决现有的间接检测的方式判定细胞的活性，导致检测耗时长、检测成本高的问题。
本发明的方法具体是：
步骤一、设定二氧化碳浓度的阈值；
步骤二、将细胞接种至含有营养物质的培养瓶，使细胞在培养瓶里呼吸代谢产气；
步骤三、将接种好的培养瓶放置培养箱，设定温度，激光实时在线监测培养瓶内上方的二氧化碳气体，在规定的时间内，培养瓶中的二氧化碳浓度超过阈值，即可判定细胞的活性。其中激光实时在线监测培养瓶内上方的二氧化碳气体具体是：利用函数信号发生器和锁相放大器分别输出低频锯齿波和高频正弦波信号，两个信号叠加后输入到激光控制器，从而达到激光调制目的；激光器发射出激光，激光穿过已接种细胞的培养瓶内上方，激光在培养瓶内发生衰减，光电探测器探测到衰减后的激光强度，信号送入锁相放大器进行2f解调，输出的二氧化碳二次谐波信号。
与现有间接的判定方法相比，本发明具有以下优势：
一、可以做到通过激光直接检测细胞代谢产生的二氧化碳的浓度，属于直接检测。
二、本发明的激光检测二氧化碳的精度为0.005%，比现有的检测方法可提高两个数量级。
三、不需要任何第三方介质对细胞进行标记，对细胞的代谢无干扰，判定的结果更准确，同时也降低了检测成本。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对发明的限制。在附图中：
图1为本发明所使用的装置结构示意图。
图中：1、函数信号发生器，2、激光控制器，3、可调谐半导体激光器，4、培养瓶，5、恒温培养箱，6、光电探测器，7、锁相放大器，8、计算机。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点叙述更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明进行进一步详细说明。
本发明中包括函数信号发生器、激光控制器、激光器、培养瓶、锁相放大器、恒温培养箱、计算机，先对上述器件进行介绍：
函数信号发生器，用于产生低频锯齿波和高频正弦波信号；
激光控制器，一是用于驱动激光器正常工作，二是将函数信号发生器产生的低频锯齿波和高频正弦波信号加载到激光器，对激光进行扫描并调制；
激光器，用于发射激光；
培养瓶，培养瓶是密闭的，里面装有一定量的细胞培养液；
锁相放大器，用于解调二氧化碳吸收信号；
恒温培养箱，用于提供细胞生长代谢所需的适宜温度；
计算机，用于采集并显示培养液上方二氧化碳的浓度并判定该细胞的活性。
利用上述器件，进行判定的方法为：
如图1所示，本实施例中的函数信号发生器1输出低频10Hz锯齿波信号，锁相放大器7输出高频19.56Khz正弦波信号，两个信号叠加送入激光控制器2，驱动激光器3发射出一定波长范围内的激光，激光进入恒温培养箱5并穿过培养瓶4，激光强度在培养瓶中发生衰减，衰减信号被光电探测器6所接收，锁相放大器7将衰减信号进行2f解调，得到衰减信号的二次谐波，衰减信号的二次谐波峰值大小A与培养瓶内二氧化碳的浓度X呈正比A∝X，在计算机8中设定一个浓度阈值，当培养瓶内二氧化碳的浓度超过这个阈值即可判定细胞的活性。
其中的函数信号发生器，其输出锯齿波信号是低频的，使激光器在一定的频率范围内进行扫描，这个频率范围覆盖了二氧化碳吸收范围；上述的锁相放大器，其输出正弦波信号是高频的，达到调制激光的目的。
其中的激光器可以是2004nm可调谐半导体激光器。
其中的固定频率的激光是指对二氧化碳最为敏感的频率。
其中的恒温培养箱的温度设置为36.3℃。
其中的培养瓶是密闭的，里面装有一定量的培养液（细胞生长繁殖所需要的营养成分），细胞在培养液中生长繁殖并伴随着生长代谢过程，代谢产物二氧化碳在培养液的上方逐渐积累。
其中的计算机可以实时显示培养瓶内二氧化碳浓度。
综上，本发明能够解决现有的间接检测的方式判定细胞的活性，导致检测耗时长、检测成本高的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种判定细胞活性的光学方法，利用光强的衰减来判定细胞的活性，其特征在于，利用函数信号发生器和锁相放大器分别输出低频锯齿波和高频正弦波信号，两个信号叠加后输入到激光控制器，从而达到激光调制目的；激光器发射出激光，激光穿过已接种细胞的培养瓶内上方，激光在培养瓶内发生衰减，光电探测器探测到衰减后的激光强度，信号送入锁相放大器进行2f解调，输出的二氧化碳二次谐波信号，当培养瓶内二氧化碳的浓度超过设定的二氧化碳浓度阈值即可判定细胞的活性。
2.根据权利要求1所述的一种判定细胞活性的光学方法，其特征在于：所述的函数信号发生器，其输出锯齿波信号是低频的，使激光器在一定的频率范围内进行扫描，这个频率范围覆盖了二氧化碳吸收范围；所述的锁相放大器，其输出正弦波信号是高频的，达到调制激光的目的。
3.根据权利要求1所述的一种判定细胞活性的光学方法，其特征在于：所述的激光器为2004nm可调谐半导体激光器。
4.根据权利要求1所述的一种判定细胞活性的光学方法，其特征在于：所述激光的频率为对二氧化碳最为敏感的频率。
5.根据权利要求1所述的一种判定细胞活性的光学方法，其特征在于：所述恒温培养箱的温度设置为36.3℃。
6.根据权利要求1所述的一种判定细胞活性的光学方法，其特征在于：所述培养瓶是密闭的，里面装有一定量的培养液，细胞在培养液中生长繁殖并伴随着生长代谢过程，代谢产物二氧化碳在培养液的上方逐渐积累。
7.根据权利要求1所述的一种判定细胞活性的光学方法，其特征在于：还包括用于实时显示培养瓶内二氧化碳浓度的计算机。
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Publications (1)
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Country Status (1)
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2021
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