用于细胞发酵罐的长工作距变焦显微系统设计

为了改变细胞发酵罐传统观测方式,避免在细胞发酵罐取液过程中发生污染,并且可以观察细胞整体情况与个体外表,设计了一款用于细胞发酵罐的变焦光学视频显微镜,物方视场为1.2~3.0 mm,工作距离为30 mm,物方数值孔径为0.1~0.25。光学系统采用倒置设计,经过选择初始结构与优化等步骤完成光学系统的设计,光学传递函数(MTF)在CCD截止频率处大于0.2,光学传递函数曲线接近理论衍射极限,光斑半径均小于两倍像元直径,色差得到校正小于一倍焦深。通过ZEMAX宏计算得到的凸轮曲线在变焦过程中平滑流畅。使用该光学系统观察细胞发酵罐中的癌细胞并截图,不同倍率下的细胞生长情况都可以在图片中呈现。

用于细胞发酵罐中细胞观察的视频显微镜设计

细胞发酵罐传统细胞观察方式是人工取出来再放置在倒置目视显微镜下观察,由于现有的倒置目视显微镜工作距较小,无法对罐中状况细节进行实时观察,并且在取液过程中极易造成发酵罐内溶液污染,浪费资源。结合视频显微镜的特点,设计一款用于3~8 L左右的不同曲率细胞发酵罐外部观察的长工作距视频显微镜,显微镜工作距离38 mm,光学放大倍率为-5倍,物方线视场1.2 mm,分辨率δ=2.2μm,使用1/3英寸CCD,并配以光源在发酵罐另一侧进行照射,实现在细胞发酵罐外部进行细胞观察。光学传递函数(MTF)曲线与理论衍射极限接近,达到指标要求,并且分析不同曲率的发酵罐是否对结果有影响进行对比。最后,制造出视频显微镜的原型机,并通过实验对其显示效果进行验证。