專利名稱：基于活體細(xì)胞實驗的細(xì)胞持續(xù)灌流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及醫(yī)學(xué)生物技術(shù)及神經(jīng)科學(xué)研究領(lǐng)域，主要用于對急性分離迅速貼壁的離散細(xì)胞、體外培養(yǎng)細(xì)胞或培養(yǎng)的薄組織切片進(jìn)行持續(xù)灌流，維持細(xì)胞生理活性，實現(xiàn)對細(xì)胞分泌活動及其電生理功能研究的實驗裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)生物學(xué)尤其是神經(jīng)科學(xué)研究中，急性分離細(xì)胞及體外培養(yǎng)技術(shù)是非常重要和廣泛應(yīng)用的實驗技術(shù)之一，它為細(xì)胞學(xué)、遺傳學(xué)、病毒學(xué)、免疫學(xué)的研究和應(yīng)用做出了重要貢獻(xiàn)。近年來發(fā)展起來的組織培養(yǎng)技術(shù)目的是使組織脫離機(jī)體而生存，給培養(yǎng)技術(shù)提出了更高的要求。很多學(xué)者在培養(yǎng)操作的方法、培養(yǎng)組織的器皿和培養(yǎng)基等方面做了改進(jìn)和嘗試，使體外組織培養(yǎng)的技術(shù)更趨于完善，細(xì)胞生長活性得到提高。但是現(xiàn)有的培養(yǎng)技術(shù)主要基于在無菌條件下對組織或細(xì)胞存活、生長、發(fā)育、分化等形態(tài)學(xué)特征的觀察。因此在這種封閉系統(tǒng)中，可以設(shè)置模仿活體環(huán)境等可任意進(jìn)行控制的環(huán)境，將細(xì)胞或組織保持在所說培養(yǎng)位置的情況下供給培養(yǎng)基，不僅能夠防止污染，而且能夠高效率地實現(xiàn)細(xì)胞或組織的體外培養(yǎng)。這種目前廣泛應(yīng)用的培養(yǎng)體系存在的一個重要缺陷就在于系統(tǒng)的封閉性。如果需要進(jìn)行組織細(xì)胞的功能、尤其是電生理功能的研究和檢測時，不能進(jìn)行有效記錄觀察，也難以準(zhǔn)確控制組織或細(xì)胞的外環(huán)境。根據(jù)文獻(xiàn)的報道，以及研究者在實際工作中的探索，建立了這種可以用于活體組織細(xì)胞功能檢測，尤其是進(jìn)行膜片鉗電生理學(xué)檢測的持續(xù)灌流系統(tǒng)。在目前的灌流裝置中，如中國專利申請“離體器官恒溫灌流儀”(申請?zhí)?2280295. 9)、“一種新的組織灌流裝置”(申請?zhí)?0216922. 3)、“一種細(xì)胞內(nèi)灌流換液裝置”(申請?zhí)?6236386. 3)和“適用于功能研究的活體組織標(biāo)本及細(xì)胞灌流裝置”(申請?zhí)?00920126738. 7)等相比較，有了許多改進(jìn)。克服了以往設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜、系統(tǒng)體積龐大難以進(jìn)行電磁屏蔽和灌流槽容量不穩(wěn)定等不足。但是目前的灌流系統(tǒng)均設(shè)置為液體輸入的速度控制和輸出的抽吸控制系統(tǒng)(雙路流速控制)，二者配合不當(dāng)，會導(dǎo)致灌流槽過滿溢出或者灌流槽抽空的現(xiàn)象；也難以實時、動態(tài)檢測到細(xì)胞分泌和釋放的微量細(xì)胞因子或神經(jīng)遞質(zhì)?；谠诩?xì)胞臺加溫的灌流系統(tǒng)，控溫波動較大，在用于記錄細(xì)胞電生理活動時也會帶來額外的電信號干擾；并且單一的灌流液輸入管道如果用于多種藥物的灌流實驗，只能通過多次更換灌流液容器和多次挪動儀器進(jìn)行調(diào)整，這樣既耗時又增加了工作量，有時甚至或造成實驗中斷、失敗。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種基于活體細(xì)胞實驗的細(xì)胞持續(xù)灌流裝置，它能實現(xiàn)恒溫控制、保證灌流液體流速穩(wěn)定，防止帶來電信號干擾；并且開放式的結(jié)構(gòu)、設(shè)計簡潔、成本低廉、更換灌流液方便、可以兼容所有類型生物顯微鏡載物臺，達(dá)到對組織細(xì)胞可視化進(jìn)行電生理功能記錄的要求。為實現(xiàn)上述目的本實用新型所采取的技術(shù)方案是[0006]設(shè)計一種基于活體細(xì)胞實驗的細(xì)胞持續(xù)灌流裝置，該灌流裝置包括液體輸入及流速控制系統(tǒng)、細(xì)胞灌流浴槽、浴槽底板和引流輸出系統(tǒng)；所述液體輸入及流速控制系統(tǒng)和引流輸出系統(tǒng)分別通過灌流液體流動管道連接細(xì)胞灌流浴槽的輸入端和輸出端，所述浴槽底板固定連接在細(xì)胞灌流浴槽的底部；其特征是所述細(xì)胞灌流浴槽為緊貼連接的上、下兩層結(jié)構(gòu)；細(xì)胞灌流浴槽上層設(shè)有較大的上層小室，在上層小室右側(cè)設(shè)有至少一個進(jìn)液孔， 該進(jìn)液孔入口連接液體輸入及流速控制系統(tǒng)，在上層小室左側(cè)設(shè)有與上層小室通過臺階連通的上層液體流出道，該上層液體流出道的出口與引流輸出系統(tǒng)連接；細(xì)胞灌流浴槽下層設(shè)有與上層小室對應(yīng)相通的較小的下層小室，在下層小室右側(cè)設(shè)有與下層小室相通的至少一條液體流入道，該液體流入道的輸入端與進(jìn)液孔對應(yīng)連通， 在下層小室左側(cè)設(shè)有與上層液體流出道對應(yīng)相通的下層液體流出道，該下層液體流出道的出口也與引流輸出系統(tǒng)連接。進(jìn)一步，連接在液體輸入及流速控制系統(tǒng)和細(xì)胞灌流浴槽之間的灌流液體流動管道上設(shè)置有恒溫水浴系統(tǒng)。進(jìn)一步，所述細(xì)胞灌流浴槽上層設(shè)有三個進(jìn)液孔，細(xì)胞灌流浴槽下層設(shè)有三條輸入端與三個進(jìn)液孔分別對應(yīng)連通的液體流入道。進(jìn)一步，所述細(xì)胞灌流浴槽和浴槽底板的總體高度為5mm。進(jìn)一步，所述細(xì)胞灌流浴槽的下層小室和浴槽底板之間形成的記錄浴槽的容積設(shè)計為1. 5mL。進(jìn)一步，所述灌流液體流動管道均使用塑料或玻璃管，并包裹一層接地的鋁箔。本實用新型通過細(xì)胞灌流浴槽的上層小室和下層小室構(gòu)成雙層臺階式設(shè)計，可以準(zhǔn)確控制和維持記錄浴槽內(nèi)液體的體積；液體輸入及流速控制系統(tǒng)的單向流速調(diào)節(jié)，引流輸出系統(tǒng)的自然引流輸出，可保證灌流液體流速穩(wěn)定，防止帶來電信號干擾；多個進(jìn)液孔和多條液體流入道，便于實驗中更換多種藥物灌流液，提高了工作效率、減少了實驗誤差；細(xì)胞灌流浴槽為開放式的結(jié)構(gòu)、設(shè)計簡潔、成本低廉、容易拆卸更換、可以兼容所有類型生物顯微鏡載物臺，達(dá)到對組織細(xì)胞可視化進(jìn)行電生理功能記錄的要求；對灌流液體流動管道合理的屏蔽與接地可以用于電生理記錄，結(jié)合細(xì)胞灌流浴槽的記錄浴槽的容積控制，使本裝置可以從形態(tài)到功能，實時動態(tài)觀察生物功能活動與分泌活動之間的關(guān)系。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。圖2A是細(xì)胞灌流浴槽上層的主視圖。圖2B是細(xì)胞灌流浴槽下層的主視圖。圖3A是細(xì)胞灌流浴槽結(jié)合浴槽底板裝配后的主視圖。圖;3B是圖3A的A-A剖視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。如圖1所示的基于活體細(xì)胞實驗的細(xì)胞持續(xù)灌流裝置，包括液體輸入及流速控制系統(tǒng)1、恒溫水浴系統(tǒng)2、細(xì)胞灌流浴槽3、浴槽底板5和引流輸出系統(tǒng)4 ；液體輸入及流速控制系統(tǒng)1和引流輸出系統(tǒng)4分別通過灌流液體流動管道連接細(xì)胞灌流浴槽3的輸入端和輸出端，恒溫水浴系統(tǒng)2連接在液體輸入及流速控制系統(tǒng)1和細(xì)胞灌流浴槽)之間的灌流液體流動管道上，浴槽底板5固定連接在細(xì)胞灌流浴槽3的底部，引流輸出系統(tǒng)4安裝于細(xì)胞灌流浴槽3的外側(cè)。如圖2A、圖2B、圖3A、圖;3B所示，細(xì)胞灌流浴槽3為緊貼連接的上、下兩層結(jié)構(gòu)； 細(xì)胞灌流浴槽上層31設(shè)有較大的上層小室311，在上層小室右側(cè)設(shè)有三個進(jìn)液孔312，該進(jìn)液孔312入口連接液體輸入及流速控制系統(tǒng)1，在上層小室311左側(cè)設(shè)有與上層小室311通過臺階314連通的上層液體流出道313，該上層液體流出道313的出口與引流輸出系統(tǒng)4連接；細(xì)胞灌流浴槽下層32設(shè)有與上層小室311對應(yīng)相通的較小的下層小室321，在下層小室321右側(cè)設(shè)有與下層小室相通的三條液體流入道322，該液體流入道322的輸入端與進(jìn)液孔312對應(yīng)連通，在下層小室321左側(cè)設(shè)有與上層液體流出道313對應(yīng)相通的下層液體流出道323，該下層液體流出道323的出口也與引流輸出系統(tǒng)4連接。為了使該灌流裝置既能用于倒置顯微鏡觀察離體細(xì)胞，又能用于正置水浸物鏡顯微鏡的觀察，將細(xì)胞灌流浴槽3和浴槽底板5的總體高度設(shè)計為5mm。為了確保該灌流裝置內(nèi)細(xì)胞維持活性，保證液體容積穩(wěn)定，將細(xì)胞灌流浴槽3的下層小室321和浴槽底板5之間形成的記錄浴槽的容積設(shè)計為1. 5mL。為了防止持續(xù)流動的灌流液形成“天線”帶來工頻干擾，灌流液體流動管道均使用塑料或玻璃管，并包裹一層接地的鋁箔，形成類似BNC電纜線的屏蔽效果。實驗時，將培養(yǎng)的活體細(xì)胞置于細(xì)胞灌流浴槽3內(nèi)；細(xì)胞灌流液通過設(shè)置有單向閥門的液體輸入及流速控制系統(tǒng)1的控制，按照需要的流速(一般實驗需要為2 4mL/ min)，經(jīng)過恒溫水浴系統(tǒng)2加溫為需要的溫度(一般設(shè)定為25 )，然后進(jìn)入細(xì)胞灌流浴槽3內(nèi)；細(xì)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，從而使細(xì)胞灌流槽3的上層小室311、下層小室321在底部相連通。不同類型的灌流液體經(jīng)右側(cè)的三個進(jìn)液孔312和三條液體流入道322進(jìn)入下層小室321內(nèi)為細(xì)胞提供營養(yǎng)支持。待灌流液完全充滿下層小室321，則會溢滿進(jìn)入上層小室311，并逐漸自動由左側(cè)臺階314溢出，經(jīng)上層液體流出道313、下層液體流出道323流出。最后由引流輸出系統(tǒng)4回收灌流液供分析細(xì)胞分泌活動檢測。恒溫水浴系統(tǒng)2為灌流液輸入時的輔助單元，與灌流液完全隔離，依據(jù)實驗研究需要也可以撤除。但是，將液體輸入及流速控制系統(tǒng)1持續(xù)通入95%氧氣和5%二氧化碳的混合氣，應(yīng)用恒溫水浴系統(tǒng)2將活體細(xì)胞的外環(huán)境保持在一個相對的恒溫系統(tǒng)中，聯(lián)合使用恒溫及充氧可以充分保持標(biāo)本活性。引流輸出系統(tǒng)4利用液體的表面張力和虹吸原理自動引流，可以實現(xiàn)快速、實時收集灌流液，供生化檢測細(xì)胞分泌或代謝情況。如果實驗需要暫停灌流或加入藥物試劑孵育，就僅僅只需要關(guān)閉液體輸入及流速控制系統(tǒng)1的單向閥門，細(xì)胞灌流浴槽3的上層小室311內(nèi)液體由于表面張力，會被引流輸出，僅僅保留細(xì)胞灌流浴槽3下層小室321內(nèi)液體，有效保持灌流液容積的固定。由于細(xì)胞灌流浴槽3的小室以底部流通液體，可以確保在流速相對較小、組織細(xì)胞外液容量小的情況下，仍舊可以快速、徹底地更換液體，不留死腔。細(xì)胞灌流浴槽3是一個開放的系統(tǒng)，可以適合于單細(xì)胞、腦片的膜片鉗及其它電生理實驗。在與電生理相關(guān)的實驗中，細(xì)胞灌流浴槽 3應(yīng)用的換液系統(tǒng)，可減小細(xì)胞槽內(nèi)的離子干擾以及灌流液體液面不穩(wěn)定產(chǎn)生的干擾。
權(quán)利要求1.一種基于活體細(xì)胞實驗的細(xì)胞持續(xù)灌流裝置，包括液體輸入及流速控制系統(tǒng)(1)、 細(xì)胞灌流浴槽(3)、浴槽底板(5)和引流輸出系統(tǒng)(4);所述液體輸入及流速控制系統(tǒng)(1)和引流輸出系統(tǒng)(4)分別通過灌流液體流動管道連接細(xì)胞灌流浴槽(3)的輸入端和輸出端， 所述浴槽底板(5)固定連接在細(xì)胞灌流浴槽(3)的底部；其特征是所述細(xì)胞灌流浴槽(3) 為緊貼連接的上、下兩層結(jié)構(gòu)；細(xì)胞灌流浴槽上層(31)設(shè)有較大的上層小室(311)，在上層小室右側(cè)設(shè)有至少一個進(jìn)液孔(312)，該進(jìn)液孔入口連接液體輸入及流速控制系統(tǒng)(1)，在上層小室左側(cè)設(shè)有與上層小室通過臺階(314)連通的上層液體流出道(313)，該上層液體流出道的出口與引流輸出系統(tǒng)(4)連接；細(xì)胞灌流浴槽下層(32)設(shè)有與上層小室(311)對應(yīng)相通的較小的下層小室(321)，在下層小室右側(cè)設(shè)有與下層小室相通的至少一條液體流入道(322)，該液體流入道的輸入端與進(jìn)液孔(312)對應(yīng)連通，在下層小室左側(cè)設(shè)有與上層液體流出道(313)對應(yīng)相通的下層液體流出道(323)，該下層液體流出道的出口也與引流輸出系統(tǒng)(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于活體細(xì)胞實驗的細(xì)胞持續(xù)灌流裝置，其特征是連接在液體輸入及流速控制系統(tǒng)(1)和細(xì)胞灌流浴槽(3)之間的灌流液體流動管道上設(shè)置有恒溫水浴系統(tǒng)(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于活體細(xì)胞實驗的細(xì)胞持續(xù)灌流裝置，其特征是所述細(xì)胞灌流浴槽上層(31)設(shè)有三個進(jìn)液孔(312)，細(xì)胞灌流浴槽下層(32)設(shè)有三條輸入端與三個進(jìn)液孔(312)分別對應(yīng)連通的液體流入道(322)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于活體細(xì)胞實驗的細(xì)胞持續(xù)灌流裝置，其特征是所述細(xì)胞灌流浴槽(3)和浴槽底板(5)的總體高度為5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于活體細(xì)胞實驗的細(xì)胞持續(xù)灌流裝置，其特征是所述細(xì)胞灌流浴槽(3)的下層小室(321)和浴槽底板(5)之間形成的記錄浴槽的容積設(shè)計為 1. 5mL0
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于活體細(xì)胞實驗的細(xì)胞持續(xù)灌流裝置，其特征是所述灌流液體流動管道均使用塑料或玻璃管，并包裹一層接地的鋁箔。
專利摘要本實用新型公開了一種基于活體細(xì)胞實驗的細(xì)胞持續(xù)灌流裝置，包括液體輸入及流速控制系統(tǒng)、細(xì)胞灌流浴槽、浴槽底板和引流輸出系統(tǒng)；液體輸入及流速控制系統(tǒng)和引流輸出系統(tǒng)分別通過灌流液體流動管道連接細(xì)胞灌流浴槽的輸入端和輸出端，浴槽底板固定連接在細(xì)胞灌流浴槽的底部；細(xì)胞灌流浴槽為緊貼連接的上、下兩層結(jié)構(gòu)；細(xì)胞灌流浴槽上層和細(xì)胞灌流浴槽下層配合浴槽底板連通，從而進(jìn)行灌流。它設(shè)計簡潔、成本低廉、更換灌流液方便。
文檔編號C12M3/00GK201999944SQ20112013998
公開日2011年10月5日 申請日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者趙延?xùn)|, 阮懷珍, 陳鵬慧 申請人:中國人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)