一种微重力模拟实验系统

技术领域

本发明属于微重力实验技术领域，特别是涉及一种微重力模拟实验系统。

背景技术

微重力指介于10

现有的微重力细胞模拟实验技术中，往往由于实验设备的限制，导致细胞发育的观测效果不佳，无法实时获取微重力环境下的细胞发育过程，导致实验结果的分析不准确。

发明内容

本发明的目的是提供一种微重力模拟实验系统，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种微重力模拟实验系统，包括细胞培养模块、实验制样模块、环境模拟模块、对照实验设置模块、细胞观测模块、分析报告模块、显示存储模块；

所述细胞培养模块用于对实验所需的细胞组织进行培养；

所述实验制样模块用于对培养完成的细胞组织进行实验样本制作；

所述环境模拟模块用于产生实验过程中的微重力环境；

所述对照实验设置模块用于采用相同的实验样品设置对照实验；

所述细胞观测模块用于在实验过程中实时获取所述环境模拟模块以及所述对照实验设置模块的样本扫描图像；

所述分析报告模块用于分别对样本扫描图像进行分析，生成实验报告；所述样本扫描图像包括微重力细胞图像以及正常细胞图像；

所述显示存储模块用于将所述实验报告进行显示与存储。

可选地，所述细胞培养模块包括动物细胞培养以及植物细胞培养，其中动物细胞培养包括群体培养、克隆培养，植物细胞培养包括组织培养、悬浮细胞培养、原生质体培养、单倍体培养。

可选地，所述实验制样模块包括切片单元、蚀刻单元、负染单元；

所述切片单元包括切片装置，通过所述切片装置制作样本切片，切片厚度为20-50mm，所述切片单元还用于对所述样本切片进行固定与包埋；

所述蚀刻单元用于对实验样本进行冰冻处理、蚀刻处理以及复膜去除；

所述负染单元用于对实验样本进行干燥处理以及染色处理。

可选地，所述环境模拟模块包括一个细胞回转器，所述细胞回转器包括若干个回转舱，所述回转舱用于盛放细胞培养液以及实验样本，所述细胞回转器控制所述回转舱围绕水平轴进行匀速回转，实现微重力环境模拟；所述细胞培养液在所述回转舱内完全填充，并且若干个所述回转舱在转动过程中均保持密封状态。

可选地，所述对照实验设置模块采用与微重力环境中实验样本相同实验样本，并将所述相同实验样本置于正常重力环境下盛有相同细胞培养液的培养基中，并且实验观测时长与微重力环境中实验样本的观测时长相同。

可选地，所述细胞观测模块包括相互连接的扫描电子显微镜以及电脑端，通过所述扫描电子显微镜分别对所述环境模拟模块以及所述对照实验设置模块投射电子束，分别对回转过程中的实验样品以及正常重力环境下的实验样本进行扫描，获取两组样本扫描图像

可选地，在所述扫描电子显微镜分别投射电子束后，由探测体接收所述实验样本的次级电子，通过反射器将所述次级电子转换为光信号，通过放大器将光信号转换为电信号，传输至所述电脑端获取实验样本的扫描图像；在电子束的投放过程中，通过调节所述放大器控制电子束的强度。

可选地，所述分析报告模块分别所述微重力细胞图像以及所述正常细胞图像进行特征提取，对表征细胞发育特征的图像位置进行标记，并获取所述微重力细胞图像以及所述正常细胞图像中细胞发育特征不同的图像标记，根据细胞的发育规律对细胞发育特征不同的图像标记进行分析，分别计算细胞发育速度、组织发育规模、外形发育参数，生成数字化的实验报告。

可选地，所述显示存储模块分别将正常环境以及微重力环境下的样本扫描图像进行显示，并对数字化实验报告进行数值统计，将两组样本扫描图像所对应的发育参数以图表的形式进行显示，并且将每次实验获取的样本扫描图像以及实验报告按照时间先后顺序进行整理与存储。

本发明的技术效果为：

本发明通过各系统模块分别实现了动植物细胞组织培养、实验样本制备、微重力环境模拟、对照实验设置、实验图像的实时扫描与分析、图像以及分析结果的显示与存储，可有效地获取细胞在微重力环境与正常重力环境下的不同发育规律，为微重力细胞模拟实验技术提供合理参考。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例中的微重力模拟实验系统结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

实施例一

如图1所示，本实施例中提供一种微重力模拟实验系统，包括细胞培养模块、实验制样模块、环境模拟模块、对照实验设置模块、细胞观测模块、分析报告模块、显示存储模块；通过细胞培养模块培养实验所需要的动植物细胞组织，通过实验制样模块对培养完成的细胞组织进行样本制作，通过环境模拟模块产生微重力环境，以进行微重力下的细胞发育观测分析，并通过对照实验设置模块，以相同的实验样本设置正常环境下的细胞发育观测，通过细胞观测模块实时获取环境模拟模块以及对照实验设置模块中的样本扫描图像，最后通过分析报告模块对两组实验样本的扫描图像进行分析，生成实验报告传输至显示存储模块进行显示与存储。具体地：

细胞培养模块可支持动物细胞培养以及植物细胞培养，其中动物细胞培养包括群体培养、克隆培养，植物细胞培养包括组织培养、悬浮细胞培养、原生质体培养、单倍体培养。

实验制样模块包括切片单元、蚀刻单元、负染单元；其中，切片单元包括一个切片装置，通过切片装置对培养细胞制作样本切片并对样本切片进行固定与包埋；其中，设置切片的制作厚度介于20-50mm；通过蚀刻单元对实验样本进行冰冻处理、蚀刻处理以及复膜去除；通过负染单元对实验样本进行干燥处理以及染色处理，以便进行观测。

环境模拟模块包括一个细胞回转器，其中，细胞回转器包括若干个回转舱，回转舱用于盛放细胞培养液以及实验样本，在微重力模拟实验过程中，通过细胞回转器控制所述回转舱围绕水平轴进行匀速回转，实现微重力环境模拟；并且实验过程中细胞培养液在所述回转舱内完全填充，若干个回转舱在转动过程中均保持密封状态。

对照实验设置模块中采用与微重力环境中实验样本相同实验样本，在对照实验过程中，将相同的实验样本置于正常重力环境下盛有相同细胞培养液的培养基中进行观测实验，并且正常重力环境下的实验观测时长与微重力环境中实验样本的观测时长相同。

细胞观测模块中包括相互连接的扫描电子显微镜以及电脑端，通过所述扫描电子显微镜分别对所述环境模拟模块以及所述对照实验设置模块投射电子束，分别对回转过程中的实验样品以及正常重力环境下的实验样本进行扫描，获取两组样本扫描图像；

在扫描电子显微镜分别对环境模拟模块以及对照实验设置模块投射电子束后，由探测体接收实验样本的次级电子，通过反射器将次级电子转换为光信号，通过放大器将光信号转换为电信号，传输至电脑端获取实验样本的扫描图像；在电子束的投放过程中，通过调节所述放大器控制电子束的强度。

样本图像扫描完成后，通过分析报告模块分别对微重力细胞图像以及正常细胞图像进行特征提取，对图像中表征细胞发育特征的图像位置进行标记，并获取微重力细胞图像以及正常细胞图像中细胞发育特征不同的图像标记，根据细胞的发育规律对细胞发育特征不同的图像标记进行分析，分别计算细胞发育速度、组织发育规模、外形发育参数，生成数字化的实验报告，将实验报告传输至显示存储模块。

最后，显示存储模块分别将正常环境以及微重力环境下的样本扫描图像进行显示，并对数字化实验报告进行数值统计，将两组样本扫描图像所对应的发育参数以图表的形式进行显示，并且将每次实验获取的样本扫描图像以及实验报告按照时间先后顺序进行整理与存储。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。