CN108300663B - 细胞培养监测系统及培养监测方法 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例涉及一种细胞培养监测系统及培养监测方法，细胞培养监测系统包括：培养容器，配置成容纳细胞片层的培养基质；和图像采集装置，配置成获取培养容器内的图像，以监测细胞片层的生长状态。通过容纳培养基质的培养容器来进行细胞片层的培养，并利用图像采集装置对培养容器内的图像进行获取，从而实现细胞片层的生长状态的监测，满足细胞片层培养过程中的状态监测要求。

Description

细胞培养监测系统及培养监测方法

技术领域

本公开涉及组织工程领域，尤其涉及一种细胞培养监测系统及培养监测方法。

背景技术

细胞片层技术(Cell Sheet Technology，简称CST)主要应用由温度反应培养皿收获细胞，避免使用蛋白酶，保留培养过程中细胞自分泌的细胞外基质及相关蛋白和因子，将细胞以一层完整的膜状结构收集。细胞片层是近年来组织工程领域的研究热点，在皮肤、角膜、心脏、牙周等相关疾病的治疗中具有广泛的应用。目前，常用的片层制备技术为温度感应式培养技术和外科剥离技术。

对于温度感应式培养技术来说，相关的细胞片层专用培养装置及实时监测装置的实现方案较少。目前，仍然主要以常规的细胞培养监测装置进行培养和状态检查。

发明内容

本公开实施例提供一种细胞培养监测系统及培养监测方法，可用于包括细胞片层等的细胞培养和监测。

在本公开的一个方面，提供一种细胞培养监测系统，包括：

培养容器，配置成容纳细胞片层的培养基质；和

图像采集装置，配置成获取所述培养容器内的图像，以监测所述细胞片层的生长状态。

在一些实施例中，所述培养容器的底部包括：

温敏层，配置成承载所述培养基质；和

冷光层，位于所述温敏层远离所述细胞片层的一侧，配置成通过冷光为所述细胞片层的图像采集提供背光。

在一些实施例中，在所述温敏层与所述冷光层之间还设有透光隔热层，配置成至少部分地减少所述温敏层与所述冷光层之间的热量传递。

在一些实施例中，所述冷光源位于所述冷光层的内部或所述冷光层外侧的邻接位置。

在一些实施例中，所述培养容器的底部还包括：

布线层，位于所述冷光层远离所述细胞片层的一侧。

在一些实施例中，还包括：

温度调节元件，配置成调节所述培养容器的内部温度。

在一些实施例中，在所述培养容器的外侧设有遮光结构。

在一些实施例中，所述温度调节元件包括沿所述培养容器的外壁排列的多个半导体温控元件，多个所述半导体温控元件排列形成遮光结构。

在一些实施例中，所述培养容器位于培养箱内。

在一些实施例中，在所述培养箱内设有一或多个的空间层，在所述空间层设有配置成支撑多个所述培养容器的支架，多个所述培养容器固定地或可装拆地安装在所述支架上。

在一些实施例中，在所述培养容器的外部设有一体式或可分离式的定位结构，所述定位结构与所述支架配合，并相对于所述支架可移动。

在一些实施例中，还包括：

导向机构，设置在所述培养容器的上方；和

驱动机构，配置成驱动所述图像采集装置在所述导向机构上移动，以便在多个所述培养容器之间进行图像采集位置的调整。

在一些实施例中，所述导向机构包括：平行的成对第一导轨和设置在所述成对第一导轨之间的第二导轨；所述驱动机构包括：

第一驱动机构，设置在所述成对第一导轨与所述第二导轨之间，配置成驱动所述第二导轨沿所述成对第一导轨的延伸方向相对于所述成对第一导轨运动；和

第二驱动机构，设置在所述第二导轨与所述图像采集装置之间，配置成驱动所述图像采集装置沿所述第二导轨的延伸方向相对于所述第二导轨运动。

在一些实施例中，还包括以下装置中的至少一种：

控制装置，配置成对所述培养容器的外部环境参数进行控制；

图像处理装置，配置成对所述图像采集装置获取的所述细胞片层的图像进行处理，以获得所述细胞片层的生长状态。

在一些实施例中，所述控制装置与所述图像处理装置连接，并配置成根据所述细胞片层的生长状态对所述培养容器的外部环境参数进行调整。

在本公开的另一个方面，提供一种基于前述的细胞培养监测系统的培养监测方法，包括：

将细胞片层的培养基质放入培养容器，以便在所述培养基质中生长所述细胞片层；

在所述细胞片层的成长过程中，通过所述图像采集装置获取所述培养容器内的图像，以监测所述细胞片层的生长状态。

在一些实施例中，所述细胞培养监测系统包括设置在所述培养容器的上方的导向机构和驱动机构；所述培养监测方法还包括：

控制所述驱动机构驱动所述图像采集装置在所述导向机构上移动，以调整所述图像采集装置移动到与所述培养容器对应的图像采集位置；

控制所述图像采集装置执行图像采集，并在采集完毕后控制所述驱动机构驱动所述图像采集装置移动到另一个培养容器对应的图像采集位置继续图像采集。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是根据本公开细胞培养监测系统一些实施例的结构示意图；

图2是根据本公开细胞培养监测系统一些实施例中培养容器在俯视角度的示意图；

图3是根据本公开细胞培养监测系统一些实施例中培养容器的结构示意图；

图4是根据本公开细胞培养监测系统一些实施例中培养容器的底部结构示意图；

图5是根据本公开细胞培养监测系统另一些实施例中培养容器的底部结构示意图；

图6是根据本公开细胞培养监测系统一些实施例中培养容器的外部结构示意图；

图7是根据本公开细胞培养监测系统另一些实施例的结构示意图；

图8是根据本公开细胞培养监测系统另一些实施例中定位结构与支架配合的结构示意图；

图9是根据本公开细胞培养监测系统一些实施例中导向机构和驱动机构配合的结构示意图。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在有些相关技术中，为了测量细胞培养装置中细胞的培养情况，通过在细胞培养装置中进行培养液的取样，通过检测培养液的指标变化来间接检测细胞的培养状况。发明人经研究发现，此类相关技术在应用到细胞片层等细胞培养的监测时，没有考虑到细胞片层的特殊性，难以对细胞片层的面积、厚度、均一程度和平整程度等指标实现有效的检测。

考虑到细胞片层等细胞培养的需求，因此难以将上述相关细胞培养装置的监测方案用于面积、厚度、均一程度和平整程度等中的一项或多项的监测。为了满足细胞片层培养过程中的状态监测要求，本公开提供了细胞培养监测系统的一些实施例的实现结构及原理。

在下述中，所称的细胞培养，包括单层或多层的细胞片层(Cell Sheet)的培养。所培养的细胞，例如可以包括从人、小鼠、大鼠、豚鼠、仓鼠、鸡、兔子、猪、绵羊、牛、马、狗、猫、猴子等中分离出的各种动物细胞和人体细胞，细胞的类型例如可以包括角化细胞、脾细胞、神经细胞、胶质细胞、胰腺β细胞、肾小球膜细胞、表皮细胞、上皮细胞(角膜上皮细胞、口腔粘膜上皮细胞、羊膜上皮细胞等)、内皮细胞(血管内皮细胞、角膜内皮细胞等)、成纤维细胞、实质细胞(肝实质细胞、角膜实质细胞等)、包括血管平滑肌细胞等平滑肌细胞的肌细胞、脂肪细胞、滑膜细胞、软骨细胞、骨细胞、造骨细胞、破骨细胞、乳腺细胞、肝细胞、骨膜来源的细胞或间质细胞，或者这些细胞的前体细胞，还可以包括胚胎干细胞(ESC)和间充质细胞干细胞(MSC)等干细胞或癌细胞。

在下述中，细胞的生物来源可以是同种、异种或同一个体，只要其可以在细胞水平进行培养即可。也就是说，这些细胞既可以是同种异型(Allogenic)的细胞也可以是不同种类(Xenogenic)的细胞，还可以是相同类型(Same Type)和不同类型(Different Type)的细胞，例如可以包括同种动物的相同种类的细胞、同种动物的不同种类的细胞、异种动物的相同种类的细胞、异种动物的不同种类的细胞、同一个体的相同种类的细胞、同一个体的不同种类的细胞等。

图1是根据本公开细胞培养监测系统一些实施例的结构示意图，结合图2中培养容器在俯视角度的示意图。本实施例的细胞培养监测系统包括：

培养容器100，配置成容纳细胞片层600的培养基质500；和

图像采集装置200，配置成获取所述培养容器100内的图像，以监测所述细胞片层600的生长状态。

在图1中，培养容器100具有能够容纳培养基质500和细胞片层600的容纳空间，并为细胞片层600提供生长空间。培养基质500能够为细胞片层600提供营养物质，以使其能够从单细胞或细胞集落生长成具有一定面积和厚度的细胞片层600。

容易理解，根据所培养的细胞的差异，可相应的调整或改变培养基质的组成和培养条件。例如，可以根据冷泉港试验设计手册(CSH Protocols)的相关指导选择和设计合适的培养基质和培养条件。

图像采集装置200可采用各类可实现拍摄成像的摄像元件，例如基于CCD或CMOS成像的摄像头等，其能够按照预设的时间间隔或者按照指令或实时的对培养容器100内的图像进行获取。图像采集装置200获取到的图像中能够反映出细胞片层600在不同生长阶段的生长状况，并且通过对图像的分析和处理能够进一步获得细胞片层600的重要指标数据，例如面积、厚度、均一程度和平整程度等，满足细胞片层培养过程中的状态监测要求。当监测到细胞片层600达到要求的面积等指标时，就可以通过收集工具及时进行收集。

举例来说，在获得图2所示的培养容器100内细胞片层600的图像时，测量图像中细胞片层600的覆盖面积。又例如，通过测量图像中细胞片层600的透光度与预设标准值的比对来确定细胞片层600的厚度。或者，通过测量图像中细胞片层600的热分布图和/或红外图来确定细胞片层600的均一程度和/或平整程度。

图3是根据本公开细胞培养监测系统一些实施例中培养容器的结构示意图。在图3中，培养容器100包括培养皿体110和皿盖120，皿盖120可以覆盖在培养皿体110的顶部，实现培养皿体110内部空间的封闭。培养皿体110的内壁和底部围成了培养基质500和细胞片层600的容纳空间。

在培养容器100的外部可以设置一体式或可分离式的定位结构130。参考图3，定位结构130可以固定设置在培养皿体110的外壁外侧，其作用是方便培养皿体110的位置设置和调整。在一些实施例中，为了方便定位结构130相对于导向装置(例如导轨等)的位置调整，可以在定位结构130上设置与导向装置配合的凹入结构131。

对于细胞片层的收获和采集来说，相关技术中常用温敏材料作为基底层(温敏层)来承载细胞片层，此类材料例如包括聚N-异丙基丙烯酰胺(PIPAAm)、PIPAAm与甲基丙烯酸的复合物、赖氨酸短肽A6K等。温敏材料对温度非常敏感，当温敏材料所感受到的温度达到特定条件时，例如升温/降温到特定温度时，细胞片层从紧贴温敏材料的状态转变成容易脱离的状态，从而方便细胞片层的收获和采集。但对于一些利用测量单元的受光部来接收发光部透过细胞培养装置中的培养液后的光线，并根据接收光线来确定细胞的培养情况的相关技术来说，当将此类细胞培养监测方案应用到细胞片层的培养监测时，发光部所使用的光源的热量可能造成局部过热而损伤细胞片层，并且可能会对细胞片层所附着的温敏材料造成不利影响，从而使细胞片层的监测变得十分困难。

为了使图像采集装置200进行图像采集时获得良好质量的图像，并且减少对温敏材料的不利影响。参考图4所示的根据本公开细胞培养监测系统一些实施例中培养容器的底部结构，培养容器100的底部包括温敏层140和冷光层170，冷光层170位于所述温敏层140远离所述细胞片层600的一侧。其中，温敏层140配置成承载所述培养基质500。冷光层170配置成通过冷光(例如基于冷光源160的冷光)为所述细胞片层600的图像采集提供背光，来确保图像采集的质量。

由于冷光层170所提供的背光为冷光(Luminescence)，冷光的发光过程不产生显著的热量，例如荧光、磷光、菌光等，因此发热量很小，对温敏层140的温度影响较小，也不容易造成局部过热。

可选地，冷光层170内可设有光色散颗粒，能够将冷光源160发出的冷光散射到整个冷光层170中，从而提供更佳均匀的背光效果，进而提升采集图像的质量。

可选地，冷光源160可基于光致发光原理、阴极射线发光原理或者高能粒子发光原理来产生冷光。在本公开的一些实施例中，冷光源160可采用易于获得和购买的冷光发光二极管、冷光线、荧光板或冷光片等。

参考图4，在一些实施例中，冷光源160设置在冷光层170外侧的邻接位置。例如，在培养容器100的外部设有一体式或可分离式的定位结构130的实施例中，冷光源160设置在定位结构130上靠近冷光层170外侧的位置。将冷光源160设置在冷光层170的外侧，能够进一步减少冷光源160的发热量对温敏层140的影响。

冷光源160的设置位置不限于此。图5是根据本公开细胞培养监测系统另一些实施例中培养容器的底部结构示意图。在图5示出的另一些实施例中培养容器的底部结构中，冷光源160可以设置在冷光层170的内部，以使培养容器100的结构更加紧凑。在一些实施例中，冷光层170内部设有单一的冷光源160。在图5所示的另一些实施例中，冷光层170内部设有多个颗粒式或长条式冷光源160，并随机布置或按照预设阵列布置。

参考图4和图5，在一些实施例中，温敏层140与所述冷光层170之间还设有透光隔热层150，配置成至少部分地减少所述温敏层140与所述冷光层170之间的热量传递，以便进一步降低冷光层170的热量对温敏层140的不利影响。透光隔热层150可由至少部分透过冷光层170的冷光的隔热材料制成，例如能够透光的玻璃或塑料等。

仍参考图4和图5，在一些实施例中，培养容器100的底部还包括布线层180。该布线层180位于所述冷光层170远离所述细胞片层600的一侧。通过将布线层180设置在培养容器100的底部，能够使培养容器100的结构更加紧凑，也方便了外接线路的布置。

图6是根据本公开细胞培养监测系统一些实施例中培养容器的外部结构示意图。在图6中，培养容器100的外壁紧密排列的多个半导体温控元件190，这些半导体温控元件190可作为温度调节元件对培养容器100的内部温度进行调节。温度调节元件能够实现细胞片层600培养过程中更精细化的温度控制，以确保细胞片层600的稳定生长。另外，温度调节元件还能够使温敏层140在细胞片层600的生长过程中保持稳定。当需要进行细胞片层600的采集时，温度调节元件还可以将培养容器100的内部温度调整到温敏层140易于与细胞片层600相脱离的温度范围，以降低细胞片层600的采集难度。

温度调节元件不仅限于包括图6所示的半导体温控元件190，在另一些实施例中，温度调节元件还可以包括电子式温控器或者蒸汽式温控器等。在设置位置方面，一些实施例中的温度调节元件可以设置在培养容器100的内部，或者设置在培养容器100的外侧，但不与培养容器100的外壁紧密贴合等。

为了防止冷光外泄或者外面的光透入培养容器而影响到采集的图像质量，在一些实施例中，培养容器100的外侧设有遮光结构。例如图6中示出的沿所述培养容器100的外壁排列的多个半导体温控元件190，多个半导体温控元件190排列形成遮光结构。由于半导体材料相对于可见光是非透明的，因此能够形成遮光结构，从而既实现更加快速的温度调节作用，又能够限制内部冷光的外泄或外部光的透入。

图7是根据本公开细胞培养监测系统另一些实施例的结构示意图。在图7所示的另一些实施例中，培养容器100设置在培养箱300内。培养箱300能够提供适宜细胞片层600生长的外部环境，增加细胞片层生长的外部环境的可控性和可靠性。培养箱300在布置、设置以及使用等多个方面都非常方便，有利于操作人员的使用。

参考图7，在一些实施例中，在培养箱300内设有一或多个的空间层，在所述空间层设有配置成支撑多个所述培养容器100的支架310，多个所述培养容器100固定地或可装拆地安装在所述支架310上，这样就满足了批量的细胞片层的培养和监测要求，从而有利于实现细胞片层的大规模、工业化的培养，降低细胞片层的生产成本。

为了实现培养容器100的外部环境参数的控制，在另一些实施例中可以包括控制装置，配置成对所述培养容器100的外部环境参数进行控制。例如通过图7中培养箱300上的操作面板330进行外部环境参数的输入，并通过显示屏320进行相关参数和监测数据的显示。

为了实现细胞片层600的图像的处理，在另一些实施例中还可以包括图像处理装置，配置成对所述图像采集装置200获取的所述细胞片层600的图像进行处理，以获得所述细胞片层600的生长状态。在一些实施例中，控制装置与所述图像处理装置连接，并配置成根据所述细胞片层的生长状态对所述培养容器的外部环境参数进行调整。例如图7中，计算机400与培养箱300中的图像采集装置200连接，并对图像采集装置200获取的所述细胞片层600的图像进行处理，以获得细胞片层600的各项重要指标数据，例如面积、厚度、均一程度和平整程度等。

例如，控制装置、图像处理装置等可以通过中央处理器(CPU)或者现场可编程逻辑阵列(FPGA)或者单片机(MCU)或者数字信号处理器(DSP)或者专用集成电路(ASIC)等具有数据处理能力和/或程序执行能力的处理器实现。

例如，控制装置、图像处理装置可以集成在同一处理器中，或分别由不同的处理器实现。

例如，控制装置可以连接图像处理装置。

例如，连接可以通过包括无线网络、有线网络、和/或无线网络和有线网络的任意组合等实现。网络可以包括局域网、互联网、电信网、基于互联网和/或电信网的物联网、和/或以上网络的任意组合等。有线网络例如可以采用双绞线、同轴电缆或光纤传输等方式进行通信，无线网络例如可以采用移动通信网络、蓝牙、Zigbee或者Wi-Fi等通信方式。

图8是根据本公开细胞培养监测系统另一些实施例中定位结构与支架配合的结构示意图。参考图3和图8，在一些实施例中，培养容器100的外部设有一体式或可分离式的定位结构130，所述定位结构130与所述支架310配合，并相对于所述支架310可移动。对于图8中示出的细长杆形式的支架310除了可以实现对培养容器100的支撑作用，还能够与定位结构130的凹入结构131进行导向配合，从而使培养容器100在支架310上的布置和位置调整更加便利。

图7和图8分别示出了一些实施例中培养箱300内的多层和多组的培养容器100的布置形式。在培养箱300的每层都可以设置一个或多个图像采集装置200。图像采集装置200可以通过运动到不同培养容器100对应的图像采集位置进行图像采集操作。而在另一些实施例中，图像采集装置200也可以设置在培养箱300之外，以简化培养箱300的构成，减小培养箱300的占用空间。

图像采集装置200的图像采集位置可以由操作人员手动调整，而在另一些实施例中可以采用自动化的调整手段，以节省人力，提高效率。图9是根据本公开细胞培养监测系统一些实施例中导向机构和驱动机构配合的结构示意图。参考图9，在一些实施例中，细胞培养监测系统还包括：导向机构700和驱动机构800。导向机构700设置在所述培养容器100的上方，而驱动机构800配置成驱动所述图像采集装置200在所述导向机构700上移动，从而方便的实现了图像采集装置200在多个所述培养容器100之间进行图像采集位置的调整。对于多个所述培养容器100来说，这些实例允许使用更少数量的图像采集装置以位置调整的方式在不同时段进行图像采集，从而在满足监测要求的同时，减少图像采集装置的使用，降低产品成本和能耗。

图9示出了简便且易于实现的导向机构和驱动机构的配合结构实例。在图9中，导向机构700包括：平行的成对第一导轨710和设置在所述成对第一导轨710之间的第二导轨720。驱动机构800包括：第一驱动机构810和第二驱动机构820。其中，第一驱动机构810设置在所述成对第一导轨710与所述第二导轨720之间，配置成驱动所述第二导轨720沿所述成对第一导轨710的延伸方向相对于所述成对第一导轨710运动。第二驱动机构820设置在所述第二导轨720与所述图像采集装置200之间，配置成驱动所述图像采集装置200沿所述第二导轨720的延伸方向相对于所述第二导轨720运动。第一驱动机构810和第二驱动机构820可采用各种实现驱动作用的动力元件(例如电机、气泵或液压泵等)和/或传动结构(例如齿轮齿条传动结构、齿轮组传动结构或滑轮组传动机构等)。

按照图像采集的要求，当需要对某个培养容器100进行图像采集时，可控制驱动机构800驱动图像采集装置200在导向机构700上移动，以调整图像采集装置200移动到该培养容器100对应的图像采集位置。举例来说，第一驱动机构810可以先驱动第二导轨720沿成对第一导轨710移动到该培养容器100所在列的上方，第二驱动机构820再驱动图像采集装置200移动到该培养容器100的上方，该位置为该培养容器100对应的图像采集位置。在其他例子中，第一驱动机构810和第二驱动机构820的驱动步骤可以调换或者同时进行。

当调整到位后，可控制所述图像采集装置200执行图像采集，并在采集完毕后控制所述驱动机构800驱动所述图像采集装置200移动到另一个培养容器100对应的图像采集位置继续图像采集。

前面已对本公开的细胞培养监测系统的各实施例进行了说明。而基于上述任一细胞培养监测系统的实施例，对应的培养监测方法的一些实施例包括：

将细胞片层600的培养基质500放入培养容器100，以便在所述培养基质500中生长所述细胞片层600；

在所述细胞片层600的成长过程中，通过所述图像采集装置200获取所述培养容器100内的图像，以监测所述细胞片层600的生长状态。

在上述方法实施例中，可由操作人员手动或通过工具将培养基质500以及作为细胞片层600生长基础的单细胞或细胞集落置入到培养容器100内，然后在细胞片层600的生长过程中，由操作人员手动操作或者由控制装置进行自动控制图像采集装置200来获取所述培养容器100内的图像。

在另一些细胞培养监测系统实施例中，还可以包括设置在所述培养容器100的上方的导向机构700和驱动机构800。对应的培养监测方法的一些实施例还包括：

控制所述驱动机构800驱动所述图像采集装置200在所述导向机构700上移动，以调整所述图像采集装置200移动到与培养容器100对应的图像采集位置；

控制所述图像采集装置200执行图像采集，并在采集完毕后控制所述驱动机构800驱动所述图像采集装置200移动到另一个培养容器100对应的图像采集位置继续图像采集。

在本实施例中，驱动机构800的驱动操作和图像采集装置200的图像采集操作可由单一或不同的控制装置进行控制，控制装置可以采用运行有控制程序的通用或专用计算设备实现。

本说明书中多个实施例采用递进的方式描述，各实施例的重点有所不同，而各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于方法实施例而言，由于其整体以及涉及的步骤与系统实施例中的内容存在对应关系，因此描述的比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (16)

1.一种细胞培养监测系统，包括：

培养容器，配置成容纳细胞片层的培养基质；和

图像采集装置，用于获取所述培养容器内的图像，以监测所述细胞片层的生长状态；

其中，所述培养容器的底部包括：

温敏层，配置成承载所述培养基质，所述温敏层为采用温敏材料的基底层，所述温敏材料包括聚N-异丙基丙烯酰胺PIPAAm、PIPAAm与甲基丙烯酸的复合物或赖氨酸短肽A6K；和

冷光层，位于所述温敏层远离所述细胞片层的一侧，配置成通过冷光为所述细胞片层的图像采集提供背光。

2.根据权利要求1所述的细胞培养监测系统，其中，在所述温敏层与所述冷光层之间还设有透光隔热层，配置成至少部分地减少所述温敏层与所述冷光层之间的热量传递。

3.根据权利要求1所述的细胞培养监测系统，其中，所述冷光源位于所述冷光层的内部或所述冷光层外侧的邻接位置。

4.根据权利要求1所述的细胞培养监测系统，其中，所述培养容器的底部还包括：

布线层，位于所述冷光层远离所述细胞片层的一侧。

5.根据权利要求1所述的细胞培养监测系统，还包括：

温度调节元件，用于调节所述培养容器的内部温度。

6.根据权利要求1所述的细胞培养监测系统，其中，在所述培养容器的外侧设有遮光结构。

7.根据权利要求5所述的细胞培养监测系统，其中，所述温度调节元件包括沿所述培养容器的外壁排列的多个半导体温控元件，多个所述半导体温控元件排列形成遮光结构。

8.根据权利要求1所述的细胞培养监测系统，其中，所述培养容器位于培养箱内。

9.根据权利要求8所述的细胞培养监测系统，其中，在所述培养箱内设有一或多个的空间层，在所述空间层设有配置成支撑多个所述培养容器的支架，多个所述培养容器固定地或可装拆地安装在所述支架上。

10.根据权利要求9所述的细胞培养监测系统，其中，在所述培养容器的外部设有一体式或可分离式的定位结构，所述定位结构与所述支架配合，并相对于所述支架可移动。

11.根据权利要求1所述的细胞培养监测系统，还包括：

导向机构，设置在所述培养容器的上方；和

驱动机构，配置成驱动所述图像采集装置在所述导向机构上移动，以便在多个所述培养容器之间进行图像采集位置的调整。

12.根据权利要求11所述的细胞培养监测系统，其中，所述导向机构包括：平行的成对第一导轨和设置在所述成对第一导轨之间的第二导轨；所述驱动机构包括：

第一驱动机构，设置在所述成对第一导轨与所述第二导轨之间，配置成驱动所述第二导轨沿所述成对第一导轨的延伸方向相对于所述成对第一导轨运动；和

第二驱动机构，设置在所述第二导轨与所述图像采集装置之间，配置成驱动所述图像采集装置沿所述第二导轨的延伸方向相对于所述第二导轨运动。

13.根据权利要求1所述的细胞培养监测系统，还包括以下装置中的至少一种：

控制装置，配置成对所述培养容器的外部环境参数进行控制；

图像处理装置，配置成对所述图像采集装置获取的所述细胞片层的图像进行处理，以获得所述细胞片层的生长状态。

14.根据权利要求13所述的细胞培养监测系统，其中，所述控制装置与所述图像处理装置连接，并配置成根据所述细胞片层的生长状态对所述培养容器的外部环境参数进行调整。

15.一种基于权利要求1～14任一所述的细胞培养监测系统的培养监测方法，包括：

将细胞片层的培养基质放入培养容器，以便在所述培养基质中生长所述细胞片层；

在所述细胞片层的成长过程中，通过所述图像采集装置获取所述培养容器内的图像，以监测所述细胞片层的生长状态。

16.根据权利要求15所述的培养监测方法，其中，所述细胞培养监测系统包括设置在所述培养容器的上方的导向机构和驱动机构；所述培养监测方法还包括：

控制所述驱动机构驱动所述图像采集装置在所述导向机构上移动，以调整所述图像采集装置移动到与所述培养容器对应的图像采集位置；

控制所述图像采集装置执行图像采集，并在采集完毕后控制所述驱动机构驱动所述图像采集装置移动到另一个培养容器对应的图像采集位置继续图像采集。

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