细胞发酵罐显微光电检测设计

发布时间：2021-06-07 23:52

　　细胞发酵罐生物反应器一般用于培育疫苗等生物药物,现在细胞发酵罐的细胞培养观测方式为打开发酵罐直接取液,然后利用倒置显微镜进行观测,这种观测方式在打开发酵罐的过程中极易造成罐内污染。因此,本文提出一种在发酵罐外部架设显微系统进行非接触式细胞观测的光电检测方案。现有倒置生物显微镜工作距不足,并且其自身光源发散角大、能量低不足以照亮细胞;而工作距足够的工业显微镜分辨率最小只能达到10μm,所培育的动植物细胞大小为10-20μm,无法获得清晰的细胞图像。为满足系统指标,设计了一种非接触式、折反射结合的长工作距可变焦光电检测系统。该系统采用氙灯作为光源;创新性的提出利用卡塞格林系统和李斯特物镜结合的设计思路,解决了折射式结构像差大的缺点;并且加入圆形光圈解决了卡塞格林系统产生杂散光的问题。系统放大倍率为3-5倍,工作距为40mm,物方数值孔径0.18-0.3,分辨率可达到1.17-1.96μm,其轴上点在CCD截止频率133lp/mm处均大于0.1,大于人眼极限分辨阈值0.05。本文对系统像质进行了分析,利用ZEMAX宏程序绘制了系统的凸轮曲线,并对系统进行样板嵌套和公差分析。根据系统采集的图像... 

【文章来源】：长春理工大学吉林省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

cossim生物倒置显微镜市场上现有的工业显微镜如图1.2所示，这些工业显微镜一般用于主板手机的维

图 1.2 工业视频显微镜现在市场上没有符合发酵罐外部观测的显微镜，因此本论文意在研长工作距离、可变焦、高分辨率光电显微监测仪器，采用氙灯冷检测结构是通过人机交互系统来控制机电伺服系统精确运动，从而反射变焦光学系统进行高精度的移动，最后通过 matlab 将观测细胞处理最后呈现在显示器上，实现对细胞发酵罐内所培养细胞的非接自动观测。器通过非接触式变焦的特点，可以在小倍率时用于观测细胞发酵罐生长和分布状态，大倍率时用于观测单个细胞的培育状态，从而选时间对其进行入药。整体观测过程不需要打开发酵罐，降低发酵罐后成像在显示器上易于观察并且便于人工操作，因此此仪器对于现发酵罐培养有着重要的意义。内外发展现状发酵罐生物反应器是一种设计精巧的细胞培养装置，可在有限的空

图 1.3 各种细胞发酵罐针对企业而言，细胞发酵罐当中细胞的生长状态和活性对产品的质量及经济效益具有不可忽视的影响，当前来说，市场对项目产品的需求量较大，而疫苗公司对细胞发酵罐培养技术的市场需求也进一步提升，应用于细胞发酵罐光电显微监测产品的需求也明显增加；除此之外，我国诸多抗体及其他药物生产企业也必须利用细胞发酵罐对各式各样的细胞进行培养，这也提升了对于细胞发酵罐生物反应器光电显微监测技术与相关产品的需求，所以其发展潜力非常出众。目前，国内现阶段各个疫苗企业对于细胞发酵罐的观测方式是从发酵罐中利用滴管等取液器具进行取液，然后放置在载玻片上利用生物显微镜进行观测，这种方式在取液过程中细胞发酵罐容易接触空气，从而造成发酵罐内溶液的污染，并且由于取液方式并不方便，也限制了取液的次数，增加了取液的难度，从而不能实时对细胞发酵罐内细胞进行观测，不利于细胞发酵罐内细胞的培育。现在大部分企业选择的倒置显微镜的价格一般为 5-40 万不等，其中既有价格偏高的奥林巴斯生物显微镜、日本尼康生物显微镜，也有国产价格偏低的舜宇生物显微镜，如图 1.4 所示。从图中可以看出其工作距一般为 5-40mm 不等，并且均为倒置显微镜，无法加入细胞发酵罐来进行观


本文编号：3217539