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赛默飞细胞计数仪Invitrogen Countess 3 FL Automated Cell Counter实验流程

仪器采用高分辨率 CMOS 成像系统、三通道荧光检测模块与自动算法分析技术,可适用于多种类型细胞(如悬浮细胞、贴壁消化后细胞、酵母、原代细胞等)的定量检测与活性评估。

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一、实验流程概述

Invitrogen Countess 3 FL 自动细胞计数仪是一款集明场成像、荧光检测与数据统计分析于一体的全自动细胞计数平台
其实验流程围绕“快速制样、智能检测、精准分析、可追溯记录”四大核心展开,旨在在数分钟内完成从样本准备到数据输出的全流程分析。

仪器采用高分辨率 CMOS 成像系统、三通道荧光检测模块与自动算法分析技术,可适用于多种类型细胞(如悬浮细胞、贴壁消化后细胞、酵母、原代细胞等)的定量检测与活性评估。
整个实验流程标准化程度高,操作简单,用户仅需数步即可获得可靠的细胞计数、活死比例、荧光信号强度及形态信息。


二、实验准备阶段

1. 实验环境准备

  • 确保仪器放置在水平稳固的实验台上,避免震动;

  • 环境温度控制在 20–25°C,相对湿度低于 70%;

  • 避免阳光直射或强光干扰,以防荧光信号波动;

  • 启动仪器后预热 5 分钟,使光源稳定输出。

2. 试剂与耗材准备

常用耗材包括:

  • Countess 专用一次性计数板(Countess Cell Counting Chamber Slide)

  • Countess 3 校准珠或标准细胞样品

  • AO/PI 双染液(Acridine Orange / Propidium Iodide) 或其他荧光染料;

  • 移液枪与吸头

  • PBS 或无血清培养基(用于稀释细胞)。

3. 样品准备原则

  • 样品应均匀悬浮,避免细胞沉淀或聚集;

  • 建议细胞浓度控制在 1×10⁴ – 1×10⁶ cells/mL;

  • 若样品浓度过高,可用培养基稀释;

  • 对贴壁细胞需充分胰酶消化并混匀。

4. 染色准备

根据检测目的选择是否进行染色处理:

  • 活死细胞检测:使用 AO/PI 双染液,按 1:1 体积比例混合样品;

  • 转染效率或荧光蛋白分析:直接使用 GFP、RFP 或其他荧光标记细胞;

  • 未染样品计数:采用明场模式进行检测。

染色后静置 2–3 分钟以确保染料与细胞充分结合。


三、仪器开机与系统设定

1. 启动与自检

按下电源键后,系统自动进入启动界面并执行以下自检过程:

  • 检查光源强度与均匀性;

  • 校验摄像头与自动聚焦模块;

  • 检查存储空间与软件状态。
    若系统检测正常,主界面显示“Ready for Counting”。

2. 用户登录与样本信息录入

  • 可选择直接登录或使用实验室账户;

  • 在“Sample Info”界面输入样品编号、操作者、实验批次及备注;

  • 系统自动生成样本时间戳与检测编号。

3. 模式选择

仪器提供三种工作模式:

模式名称功能描述应用场景
Brightfield Mode明场成像,适用于未染色样品常规细胞计数
Fluorescence Mode荧光检测,支持三通道活死分析、转染检测
Mixed Mode明场+荧光叠加形态与信号双分析

用户可根据实验需求选择检测模式并激活对应通道(Green、Red、Far Red)。


四、上样与装载步骤

1. 样品上样

  1. 使用移液枪取 10 µL 细胞悬液;

  2. 将样品缓慢加入计数片中心孔中,避免气泡;

  3. 若使用双染样品,轻轻混匀后立即上样。

2. 装载计数片

  • 将计数片插入样品槽中,标识面朝上;

  • 仪器自动识别载片并定位至成像区域;

  • 屏幕显示样品图像预览。


五、成像与聚焦

1. 自动聚焦过程

系统自动扫描多个焦平面,通过计算清晰度函数 S(f)S(f)S(f) 选取最佳焦点:

S(f)=∑x,y∣∇If(x,y)∣S(f) = \sum_{x,y} |\nabla I_f(x, y)|S(f)=x,y∑∣∇If(x,y)∣

整个聚焦过程约需 2–3 秒。

2. 明场成像

自动聚焦完成后,仪器捕获高分辨率明场图像,用于细胞形态和数量分析。

3. 荧光通道成像

若启用荧光模式,系统将依次启动 Green、Red、Far Red 通道并分别采集图像:

  • Green 通道:用于检测 FITC / AO / GFP;

  • Red 通道:用于检测 PI / RFP;

  • Far Red 通道:用于检测 Cy5 / APC 等远红染料。

每个通道的曝光时间与增益值可自动调整或手动设置,以获得最佳信号。


六、图像处理与数据分析

1. 图像预处理

系统自动执行以下图像优化步骤:

  • 背景扣除(消除非均匀光照);

  • 噪声过滤(减少杂点干扰);

  • 灰度标准化(统一亮度范围)。

2. 细胞识别与计数

Countess 3 FL 采用基于边缘检测与形态学算法的识别系统,自动区分单个细胞与碎片。
主要算法流程:

  1. 图像二值化与轮廓识别;

  2. 边界追踪与细胞面积计算;

  3. 聚集细胞分离(分水岭算法);

  4. 输出单细胞计数与统计结果。

3. 活死细胞分析

在双通道模式下(AO/PI),系统通过荧光强度比值判定:

  • Green⁺ / Red⁻ → 活细胞;

  • Green⁻ / Red⁺ → 死细胞;

  • Green⁺ / Red⁺ → 凋亡或双阳性细胞。

算法实时生成活率(Viability %)并显示在统计面板中。

4. 统计结果计算

系统自动输出以下指标:

参数说明
Total Cells总细胞数
Live Cells活细胞数
Dead Cells死细胞数
Viability (%)活率
Concentration (cells/mL)浓度
Mean Diameter (µm)平均直径
Aggregation Ratio (%)聚集比例
Fluorescence Intensity (RFU)平均荧光强度

同时生成实时直方图与散点图用于数据可视化分析。


七、结果查看与可视化

1. 实时数据显示

检测完成后,系统自动生成统计结果窗口,用户可查看:

  • 细胞总数与活率;

  • 荧光强度分布图;

  • 细胞尺寸分布曲线;

  • 叠加图像(含边界标记与识别编号)。

2. 图像浏览功能

用户可自由切换通道图像(Brightfield、Green、Red、Far Red),或查看多通道叠加图。
放大功能支持单细胞级别观察。

3. 结果修正(可选)

若系统识别出现误差,用户可使用手动标记工具增删识别区域,系统实时更新统计结果。


八、数据保存与导出

1. 自动保存机制

检测完成后,所有结果自动保存至系统存储器中,包括:

  • 图像文件(PNG/TIFF);

  • 数据文件(CSV);

  • 分析报告(PDF);

  • 元数据文件(JSON)。

2. 文件命名

系统自动按样本编号和日期生成文件名:

复制编辑HeLa_AO-PI_2025-10-30_14-35-21.csv

3. 数据导出方式

  • USB 导出:通过前置 USB 3.0 接口直接导出全部结果;

  • LAN / Wi-Fi 导出:同步至实验室服务器;

  • Thermo Cloud:上传至云端账户进行远程存储与查看。

4. 报告内容

导出的 PDF 报告包含:

  • 样本信息与检测参数;

  • 明场与荧光通道图像;

  • 统计表与图表;

  • 操作者与仪器编号。


九、质量控制与重复性验证

1. 校准检查

建议每日首次使用前执行光源与聚焦校准,以确保成像一致性。

2. 重复性测试

  • 使用标准微球样品重复测定 3 次;

  • 计算标准差与变异系数(CV);

  • 若 CV < 5%,则系统精度合格。

3. 结果验证

对关键实验结果可通过显微镜手动计数验证,确保算法识别正确。

4. 系统维护

  • 每周清洁样品槽与镜头窗口;

  • 每月检查光源亮度与滤光片状态;

  • 每季度更新软件与算法版本。


十、常见问题与解决方案

问题可能原因解决方法
图像模糊聚焦不准或样品层厚重新聚焦或更换计数片
无荧光信号染料浓度不足或光源衰减增加染料或检查通道设置
计数偏低细胞聚集或气泡干扰充分混匀样品并重新上样
活率异常高染料未充分作用延长染色时间
文件无法导出USB格式错误或空间不足重新格式化或更换设备

十一、实验流程优化建议

  1. 控制样品浓度:过高会导致重叠识别困难;过低则信号不足。

  2. 保持样品均匀性:在上样前轻轻混匀以减少偏差。

  3. 校准曝光时间:不同染料与细胞类型需优化曝光以获得最佳信噪比。

  4. 采用标准命名规则:便于后期数据管理与比对。

  5. 定期清洁光学通道:保持图像清晰度与信号稳定性。


十二、扩展实验应用

1. 活死细胞检测

通过 AO/PI 双染分析细胞生存状态,计算活率和死亡率。

2. 荧光蛋白表达分析

在 GFP/RFP 通道下检测转染效率与共表达比例。

3. 免疫细胞计数

用于 PBMC、T细胞等悬浮细胞定量分析

4. 药物敏感性实验

统计不同药物处理组细胞存活率,实现药效初筛。

5. 细胞生长曲线监测

通过多时间点测量样本浓度,绘制细胞生长曲线。


十三、数据管理与追溯

1. 自动记录系统

每次实验数据均附带:样本编号、检测时间、操作者、仪器序列号、软件版本,保证数据可追溯性。

2. 历史数据检索

用户可通过“Data Manager”模块按日期、样本名或操作者检索以往实验记录。

3. 数据安全机制

系统采用 AES-256 加密保存文件,防止篡改或误删。


十四、实验流程时间分配

步骤时间(分钟)操作内容
样品制备与染色3–5混匀、染色反应
上样与装载1计数片操作
聚焦与成像1–2自动聚焦与通道采集
图像识别与分析<1自动计算与输出
数据导出与报告生成1USB / 网络导出
总计6–10 分钟完成一次完整检测

该流程极大地提升了实验室工作效率,实现高通量、高一致性的数据获取。


十五、结果展示与科研应用价值

Countess 3 FL 的实验流程结合硬件与算法优势,使实验数据具备以下特征:

  • 高精度:自动聚焦与光学校准保证识别准确性;

  • 高重现性:标准化流程减少人为误差;

  • 数据可溯源:所有操作均记录在案;

  • 可扩展性强:适配多种细胞类型与染料体系。

科研人员可利用该流程快速获得:

  • 活死细胞比例分析;

  • 细胞浓度与生长曲线;

  • 转染效率与表达比;

  • 荧光信号定量结果。

这些数据不仅用于基础研究,也可作为质量控制和生产过程监测的重要参考。