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基于活体细胞实验的细胞持续灌流装置制作方法

  • 专利名称
    基于活体细胞实验的细胞持续灌流装置制作方法
  • 发明者
    赵延东, 阮怀珍, 陈鹏慧
  • 公开日
    2011年10月5日
  • 申请日期
    2011年5月5日
  • 优先权日
    2011年5月5日
  • 申请人
    中国人民解放军第三军医大学
  • 文档编号
    C12M3/00GK201999944SQ20112013998
  • 关键字
  • 权利要求
    1.一种基于活体细胞实验的细胞持续灌流装置,包括液体输入及流速控制系统(1)、 细胞灌流浴槽(3)、浴槽底板(5)和引流输出系统(4);所述液体输入及流速控制系统(1)和引流输出系统(4)分别通过灌流液体流动管道连接细胞灌流浴槽(3)的输入端和输出端, 所述浴槽底板(5)固定连接在细胞灌流浴槽(3)的底部;其特征是所述细胞灌流浴槽(3) 为紧贴连接的上、下两层结构;细胞灌流浴槽上层(31)设有较大的上层小室(311),在上层小室右侧设有至少一个进液孔(312),该进液孔入口连接液体输入及流速控制系统(1),在上层小室左侧设有与上层小室通过台阶(314)连通的上层液体流出道(313),该上层液体流出道的出口与引流输出系统(4)连接;细胞灌流浴槽下层(32)设有与上层小室(311)对应相通的较小的下层小室(321),在下层小室右侧设有与下层小室相通的至少一条液体流入道(322),该液体流入道的输入端与进液孔(312)对应连通,在下层小室左侧设有与上层液体流出道(313)对应相通的下层液体流出道(323),该下层液体流出道的出口也与引流输出系统(4)连接2.根据权利要求1所述的基于活体细胞实验的细胞持续灌流装置,其特征是连接在液体输入及流速控制系统(1)和细胞灌流浴槽(3)之间的灌流液体流动管道上设置有恒温水浴系统(2)3.根据权利要求1或2所述的基于活体细胞实验的细胞持续灌流装置,其特征是所述细胞灌流浴槽上层(31)设有三个进液孔(312),细胞灌流浴槽下层(32)设有三条输入端与三个进液孔(312)分别对应连通的液体流入道(322)4.根据权利要求1或2所述的基于活体细胞实验的细胞持续灌流装置,其特征是所述细胞灌流浴槽(3)和浴槽底板(5)的总体高度为5mm5.根据权利要求1或2所述的基于活体细胞实验的细胞持续灌流装置,其特征是所述细胞灌流浴槽(3)的下层小室(321)和浴槽底板(5)之间形成的记录浴槽的容积设计为 1. 5mL06.根据权利要求1或2所述的基于活体细胞实验的细胞持续灌流装置,其特征是所述灌流液体流动管道均使用塑料或玻璃管,并包裹一层接地的铝箔
  • 技术领域
    本实用新型涉及医学生物技术及神经科学研究领域,主要用于对急性分离迅速贴壁的离散细胞、体外培养细胞或培养的薄组织切片进行持续灌流,维持细胞生理活性,实现对细胞分泌活动及其电生理功能研究的实验装置
  • 背景技术
  • 专利摘要
    本实用新型公开了一种基于活体细胞实验的细胞持续灌流装置,包括液体输入及流速控制系统、细胞灌流浴槽、浴槽底板和引流输出系统;液体输入及流速控制系统和引流输出系统分别通过灌流液体流动管道连接细胞灌流浴槽的输入端和输出端,浴槽底板固定连接在细胞灌流浴槽的底部;细胞灌流浴槽为紧贴连接的上、下两层结构;细胞灌流浴槽上层和细胞灌流浴槽下层配合浴槽底板连通,从而进行灌流。它设计简洁、成本低廉、更换灌流液方便。
  • 专利详情
  • 全文pdf
  • 权力要求
  • 说明书
  • 法律状态
专利名称:基于活体细胞实验的细胞持续灌流装置的制作方法在现代医学生物学尤其是神经科学研究中,急性分离细胞及体外培养技术是非常重要和广泛应用的实验技术之一,它为细胞学、遗传学、病毒学、免疫学的研究和应用做出了重要贡献。近年来发展起来的组织培养技术目的是使组织脱离机体而生存,给培养技术提出了更高的要求。很多学者在培养操作的方法、培养组织的器皿和培养基等方面做了改进和尝试,使体外组织培养的技术更趋于完善,细胞生长活性得到提高。但是现有的培养技术主要基于在无菌条件下对组织或细胞存活、生长、发育、分化等形态学特征的观察。因此在这种封闭系统中,可以设置模仿活体环境等可任意进行控制的环境,将细胞或组织保持在所说培养位置的情况下供给培养基,不仅能够防止污染,而且能够高效率地实现细胞或组织的体外培养。这种目前广泛应用的培养体系存在的一个重要缺陷就在于系统的封闭性。如果需要进行组织细胞的功能、尤其是电生理功能的研究和检测时,不能进行有效记录观察,也难以准确控制组织或细胞的外环境。根据文献的报道,以及研究者在实际工作中的探索,建立了这种可以用于活体组织细胞功能检测,尤其是进行膜片钳电生理学检测的持续灌流系统。在目前的灌流装置中,如中国专利申请“离体器官恒温灌流仪”(申请号02280295. 9)、“一种新的组织灌流装置”(申请号00216922. 3)、“一种细胞内灌流换液装置”(申请号96236386. 3)和“适用于功能研究的活体组织标本及细胞灌流装置”(申请号200920126738. 7)等相比较,有了许多改进。克服了以往设备系统设计复杂、系统体积庞大难以进行电磁屏蔽和灌流槽容量不稳定等不足。但是目前的灌流系统均设置为液体输入的速度控制和输出的抽吸控制系统(双路流速控制),二者配合不当,会导致灌流槽过满溢出或者灌流槽抽空的现象;也难以实时、动态检测到细胞分泌和释放的微量细胞因子或神经递质。基于在细胞台加温的灌流系统,控温波动较大,在用于记录细胞电生理活动时也会带来额外的电信号干扰;并且单一的灌流液输入管道如果用于多种药物的灌流实验,只能通过多次更换灌流液容器和多次挪动仪器进行调整,这样既耗时又增加了工作量,有时甚至或造成实验中断、失败。发明内容本实用新型的目的是提供一种基于活体细胞实验的细胞持续灌流装置,它能实现恒温控制、保证灌流液体流速稳定,防止带来电信号干扰;并且开放式的结构、设计简洁、成本低廉、更换灌流液方便、可以兼容所有类型生物显微镜载物台,达到对组织细胞可视化进行电生理功能记录的要求。为实现上述目的本实用新型所采取的技术方案是[0006]设计一种基于活体细胞实验的细胞持续灌流装置,该灌流装置包括液体输入及流速控制系统、细胞灌流浴槽、浴槽底板和引流输出系统;所述液体输入及流速控制系统和引流输出系统分别通过灌流液体流动管道连接细胞灌流浴槽的输入端和输出端,所述浴槽底板固定连接在细胞灌流浴槽的底部;其特征是所述细胞灌流浴槽为紧贴连接的上、下两层结构;细胞灌流浴槽上层设有较大的上层小室,在上层小室右侧设有至少一个进液孔, 该进液孔入口连接液体输入及流速控制系统,在上层小室左侧设有与上层小室通过台阶连通的上层液体流出道,该上层液体流出道的出口与引流输出系统连接;细胞灌流浴槽下层设有与上层小室对应相通的较小的下层小室,在下层小室右侧设有与下层小室相通的至少一条液体流入道,该液体流入道的输入端与进液孔对应连通, 在下层小室左侧设有与上层液体流出道对应相通的下层液体流出道,该下层液体流出道的出口也与引流输出系统连接。进一步,连接在液体输入及流速控制系统和细胞灌流浴槽之间的灌流液体流动管道上设置有恒温水浴系统。进一步,所述细胞灌流浴槽上层设有三个进液孔,细胞灌流浴槽下层设有三条输入端与三个进液孔分别对应连通的液体流入道。进一步,所述细胞灌流浴槽和浴槽底板的总体高度为5mm。进一步,所述细胞灌流浴槽的下层小室和浴槽底板之间形成的记录浴槽的容积设计为1. 5mL。进一步,所述灌流液体流动管道均使用塑料或玻璃管,并包裹一层接地的铝箔。本实用新型通过细胞灌流浴槽的上层小室和下层小室构成双层台阶式设计,可以准确控制和维持记录浴槽内液体的体积;液体输入及流速控制系统的单向流速调节,引流输出系统的自然引流输出,可保证灌流液体流速稳定,防止带来电信号干扰;多个进液孔和多条液体流入道,便于实验中更换多种药物灌流液,提高了工作效率、减少了实验误差;细胞灌流浴槽为开放式的结构、设计简洁、成本低廉、容易拆卸更换、可以兼容所有类型生物显微镜载物台,达到对组织细胞可视化进行电生理功能记录的要求;对灌流液体流动管道合理的屏蔽与接地可以用于电生理记录,结合细胞灌流浴槽的记录浴槽的容积控制,使本装置可以从形态到功能,实时动态观察生物功能活动与分泌活动之间的关系。图1是本实用新型的结构框图。图2A是细胞灌流浴槽上层的主视图。图2B是细胞灌流浴槽下层的主视图。图3A是细胞灌流浴槽结合浴槽底板装配后的主视图。图;3B是图3A的A-A剖视图。以下结合附图对本实用新型作进一步说明。如图1所示的基于活体细胞实验的细胞持续灌流装置,包括液体输入及流速控制系统1、恒温水浴系统2、细胞灌流浴槽3、浴槽底板5和引流输出系统4 ;液体输入及流速控制系统1和引流输出系统4分别通过灌流液体流动管道连接细胞灌流浴槽3的输入端和输出端,恒温水浴系统2连接在液体输入及流速控制系统1和细胞灌流浴槽)之间的灌流液体流动管道上,浴槽底板5固定连接在细胞灌流浴槽3的底部,引流输出系统4安装于细胞灌流浴槽3的外侧。如图2A、图2B、图3A、图;3B所示,细胞灌流浴槽3为紧贴连接的上、下两层结构; 细胞灌流浴槽上层31设有较大的上层小室311,在上层小室右侧设有三个进液孔312,该进液孔312入口连接液体输入及流速控制系统1,在上层小室311左侧设有与上层小室311通过台阶314连通的上层液体流出道313,该上层液体流出道313的出口与引流输出系统4连接;细胞灌流浴槽下层32设有与上层小室311对应相通的较小的下层小室321,在下层小室321右侧设有与下层小室相通的三条液体流入道322,该液体流入道322的输入端与进液孔312对应连通,在下层小室321左侧设有与上层液体流出道313对应相通的下层液体流出道323,该下层液体流出道323的出口也与引流输出系统4连接。为了使该灌流装置既能用于倒置显微镜观察离体细胞,又能用于正置水浸物镜显微镜的观察,将细胞灌流浴槽3和浴槽底板5的总体高度设计为5mm。为了确保该灌流装置内细胞维持活性,保证液体容积稳定,将细胞灌流浴槽3的下层小室321和浴槽底板5之间形成的记录浴槽的容积设计为1. 5mL。为了防止持续流动的灌流液形成“天线”带来工频干扰,灌流液体流动管道均使用塑料或玻璃管,并包裹一层接地的铝箔,形成类似BNC电缆线的屏蔽效果。实验时,将培养的活体细胞置于细胞灌流浴槽3内;细胞灌流液通过设置有单向阀门的液体输入及流速控制系统1的控制,按照需要的流速(一般实验需要为2 4mL/ min),经过恒温水浴系统2加温为需要的温度(一般设定为25 ),然后进入细胞灌流浴槽3内;细胞灌流浴槽3的底部固定黏合有2mm厚的浴槽底板(玻璃板)5,从而使细胞灌流槽3的上层小室311、下层小室321在底部相连通。不同类型的灌流液体经右侧的三个进液孔312和三条液体流入道322进入下层小室321内为细胞提供营养支持。待灌流液完全充满下层小室321,则会溢满进入上层小室311,并逐渐自动由左侧台阶314溢出,经上层液体流出道313、下层液体流出道323流出。最后由引流输出系统4回收灌流液供分析细胞分泌活动检测。恒温水浴系统2为灌流液输入时的辅助单元,与灌流液完全隔离,依据实验研究需要也可以撤除。但是,将液体输入及流速控制系统1持续通入95%氧气和5%二氧化碳的混合气,应用恒温水浴系统2将活体细胞的外环境保持在一个相对的恒温系统中,联合使用恒温及充氧可以充分保持标本活性。引流输出系统4利用液体的表面张力和虹吸原理自动引流,可以实现快速、实时收集灌流液,供生化检测细胞分泌或代谢情况。如果实验需要暂停灌流或加入药物试剂孵育,就仅仅只需要关闭液体输入及流速控制系统1的单向阀门,细胞灌流浴槽3的上层小室311内液体由于表面张力,会被引流输出,仅仅保留细胞灌流浴槽3下层小室321内液体,有效保持灌流液容积的固定。由于细胞灌流浴槽3的小室以底部流通液体,可以确保在流速相对较小、组织细胞外液容量小的情况下,仍旧可以快速、彻底地更换液体,不留死腔。细胞灌流浴槽3是一个开放的系统,可以适合于单细胞、脑片的膜片钳及其它电生理实验。在与电生理相关的实验中,细胞灌流浴槽 3应用的换液系统,可减小细胞槽内的离子干扰以及灌流液体液面不稳定产生的干扰。



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