專利名稱:一種氣體濃度和氣壓可調式細胞培養(yǎng)盒的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種細胞培養(yǎng)盒,尤其是涉及一種氣體濃度和氣壓可調式細胞培養(yǎng)盒。
背景技術:
目前,建立細胞培養(yǎng)條件時,培養(yǎng)器皿放置容器(下稱細胞培養(yǎng)盒)內氣體條件的通常 建立方法是,先按要求制備混合氣體,再將制備的混合氣體通入培養(yǎng)盒,替換盒內的大氣, 不僅氣體浪費多,氣體濃度的可控性差,而且,還忽視了盒內氣壓與周圍大氣壓不平衡的問 題。對于高氣壓或低氣壓因素對體外細胞培養(yǎng)的影響研究,目前也缺乏準確、經(jīng)濟、簡易可 行的方法。發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種氣體濃度可控性好,氣壓可調的細胞培養(yǎng)盒。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的其包括盒體,在盒體側壁上部安裝有通氣管, 通氣管連接裝有所需氣體的氣袋,盒體頂部設置有帶密封圈的盒蓋,盒體外側有與盒內連通 的檢壓計,其特征在于,還設有通過連通管與盒內連通的密封塑料袋,盒體側壁下部設有用 于向盒外排水或向盒內注水的水管。通常,實驗室用本發(fā)明之細胞培養(yǎng)盒,由所述盒體構成的容器容積一般為3 5L,密封塑 料袋的容量一般為0. 4 0. 6L,各管子內徑可為3 5mm。所述密封塑料袋容積可自動調整,從而使培養(yǎng)盒內氣壓與外界環(huán)境氣壓始終保持一致。所有管道宜為軟管,也可選用帶開關的硬管。所述盒體及管子、氣袋和相關附件均用無毒材料制成。本發(fā)明之氣體濃度可控性,氣壓可調性,主要是基于以下物理學原理(1)在裝有水的容 器僅與裝有所需氣體的袋子相通、并保持氣壓平衡和溫度穩(wěn)定的條件下,從容器內排出或向 容器內注入一定體積的水,則相等體積的氣體進入或排出容器;(2)在裝有水的容器內氣相空 間保持不變的條件下,從容器內排出或向容器內注入一定體積的氣體,能調節(jié)容器內氣壓達 到一定的水平;(3)運用氣態(tài)方程可以計算密封容器內的總氣壓和各種氣體的分壓和體積分數(shù);(4)根據(jù)氣體在水中溶解度,可以計算密封容器內一定體積水中的氣體溶解量。使用時,按以下步驟進行操作(1)先在所述細胞培養(yǎng)盒內裝適量的水,通過排出一定體 積的水而使等體積氣體進入盒內,在盒內制成所需各種氣體成分濃度的混合氣體;(2)如果進 行氣壓條件為周圍大氣壓的細胞培養(yǎng),利用連接的塑料袋平衡細胞培養(yǎng)盒內外的氣壓;(3)如 果研究高氣壓和低氣壓對細胞的影響,通過注入或抽出一定體積的氣體,調節(jié)細胞培養(yǎng)盒內 氣壓達到所需的水平。本發(fā)明的優(yōu)點在于(1)不需預先制備混合氣體,在細胞培養(yǎng)盒內直接通入不同的氣體, 建立所需的各種氣體條件,且節(jié)約氣體和時間,操作方便;(2)能穩(wěn)定地控制細胞培養(yǎng)盒內 的氣壓,既可用于氣壓條件為周圍大氣壓的細胞培養(yǎng),也可用于研究高氣壓和低氣壓對細胞 的影響;(3)本細胞培養(yǎng)盒配合普通恒溫培養(yǎng)箱能代替C02培養(yǎng)箱,可節(jié)約經(jīng)費。
圖1為本發(fā)明一實施例的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合實施例對本發(fā)明作進一步說明。參照附圖,本實施例包括盒體12,在盒體12側壁上部安裝有通氣管8,通氣管8連接裝 有所需氣體的氣袋9,盒體12頂部設置有帶密封圈7的盒蓋5,盒體12外側有通過連通管3 與盒內連通的檢壓計1,還設有通過連通管4與盒內連通的密封塑料袋2,盒體12側壁下部 設有用于向盒外排水或向盒內注水的水管10。所有管道均為軟管,且連接處應確保不漏氣。由所述盒體12構成的容器容積為3L,密封塑料袋2的容量為0.5L,各軟管內徑為3mm。 盒體及管子、氣袋和塑料袋、相關附件均用無毒材料制成。 使用時,應按照以下操作步驟進行-1.氣壓條件為周圍大氣壓的細胞培養(yǎng)(1) 將塑料袋連通管4、通氣管8和水管10夾閉,檢壓計連通管3與檢壓計1連通;(2) 打開盒蓋5,向由盒體12構成的盒內注入適量水13,將培養(yǎng)瓶6放在置于盒內的托 架ll上;(3) 蓋上盒蓋5,將盒蓋5與盒口之間的密封圈7調整壓緊,確保盒口不漏氣;(4) 在通氣管8上連接裝有所需氣體的氣袋9,松開通氣管8上的夾子,使盒體12與氣 袋9連通;(5) 松開水管10上的夾子,讓盒內的水流至量筒內,氣袋9內的氣體同時進入盒內;注 意觀察檢壓計1,盒內氣壓應保持與周圍大氣壓相平衡;當流出水的體積(即進入盒內的氣體體積)達到需要值時,立即夾閉水管IO,隨后夾閉通氣管8和取下裝氣袋9,按下式(1)計算進氣體積K = aD^ — + (aC廣bd)l^r! / 273 (1)式中,F(xiàn):某種氣體通入盒內所需的體積;a:培養(yǎng)時該氣體的百分濃度(體積分數(shù));D:補償水蒸汽壓造成盒內氣相空間增大并保持盒內氣壓與周圍大氣壓相平衡所需該氣體通入量的系數(shù),D = (A—Av2)/(A—Av3),其中,A為通氣時盒內氣壓(=周圍大氣壓),Pw2:通氣時盒內溫度下的飽和水蒸汽壓,Pw3:細胞培養(yǎng)時盒內溫度下的飽和水蒸汽壓; F2:完成通入各種氣體時盒內氣相空間的體積,F(xiàn)2=r。-rw2-^,其中,r。為培養(yǎng)盒總容積,^2為盒內留存水的體積,K為培養(yǎng)器皿、培養(yǎng)體系和托 架體積之和; b:該氣體在大氣中的百分濃度(體積分數(shù)); K:通氣之前設定的盒內大氣氣相空間體積,^ = ^-f^-K,其中,^,為通氣之前盒內預置水的體積; C1:通氣時盒內溫度下該氣體在水中的溶解度; C3:培養(yǎng)時盒內溫度下該氣體在水中的溶解度; Kw3:培養(yǎng)時盒內留存水的體積,Kv3=rw2; r1:通氣時盒內的絕對溫度(K);(6) 如需向細胞培養(yǎng)盒內通入第2種氣體,則重復步驟(5);如此類推,通入更多種氣體;(7) 通入有濃度要求的各種氣體后,仍通過放出盒內水向盒內通入氮氣,使盒內留存水體 積減至設定值^3;氮氣進氣量&按下式(2)計算rN=K-F廣HFs (2)式中,Ks:除最后進入的氮氣以外,其它通入的各種氣體體積之和。氮氣通入速度應較慢,當?shù)獨馔ㄈ肓拷咏?amp;時(即盒內留存水體積接近^3時),夾閉通 氣管8和通水管10,停止通氣數(shù)分鐘,以使盒內達到飽和水蒸汽壓;通過檢壓計l觀察到盒 內氣壓的變化,當盒內壓停止上升時,先松開水管10上的夾子,緩慢放出少量水,在盒內壓與周圍大氣壓平衡時,松開通氣管8上的夾子,使氮氣通入量達到&,立即夾閉通氣管8和水管10;(8) 夾閉管子3,取下檢壓計l;(9) 松開管子4上的夾子,使盒12與袋內無氣體的密封塑料袋2相通;(10) 將培養(yǎng)瓶6放入普通恒溫培養(yǎng)箱,進行細胞培養(yǎng)實驗;溫度升高,盒內氣體膨脹,部 分氣體便會進入原本無氣體的密封塑料袋2,使盒內氣壓與培養(yǎng)環(huán)境中大氣壓始終保持一致。2.氣壓條件高于或低于周圍大氣壓的細胞培養(yǎng)步驟(1) (6)與"l.氣壓條件為周圍大氣壓的細胞培養(yǎng)"相同。但按下式(3)計算氣壓 條件高于周圍大氣壓細胞培養(yǎng)的進氣量,按下式(4)計算氣壓條件低于周圍大氣壓細胞培養(yǎng) 的進氣量-F-a「2-b^+ (3(73—1)^)^37^/273 (3)K= aQF2 - + (aC廣bCi)Fw37V273 (4) 式(4)中,Q:補償因抽氣造成盒內所需氣體減少的系數(shù),Q=(戶2-尸w2) / (尸i-Av2), 其中,P2為完成通入有濃度要求的各種氣體時盒內氣相空間的壓強,尸i為抽氣使盒內 氣壓降低要達到的水平[按下式(5)計算];(7) 用注射器由通氣管8向盒內注入氮氣或從盒內抽出氣體,使盒內氣壓升高或降低,此 時盒內氣壓要達到的水平(通過檢壓計l監(jiān)測)按下式(5)計算杓=(7>3-/ 3 + ^2 (5)式中,尸i:注入氮氣或抽出氣體使盒內氣壓升高或降低要達到的水平。 尸3:細胞培養(yǎng)時盒內要求的氣壓水平。r2:通氣時培養(yǎng)盒內的絕對溫度值(=7\)。 r3:培養(yǎng)時盒內的絕對溫度值。(8) 夾閉通氣管8,取下注射器;夾閉管子3,取下檢壓計l;(9) 將培養(yǎng)瓶6放入普通恒溫培養(yǎng)箱,進行細胞培養(yǎng)實驗。
權利要求
1.一種氣體濃度和氣壓可調式細胞培養(yǎng)盒,包括盒體,在盒體側壁上部安裝有通氣管,通氣管連接裝有所需氣體的氣袋,盒體頂部設置有帶密封圈的盒蓋,盒體外側有與盒內連通的檢壓計,其特征在于,還設有通過連通管與盒內連通的密封塑料袋,盒體側壁下部設有用于向盒外排水或向盒內注水的水管。
2 . 根據(jù)權利要求1所述的氣體濃度和氣壓可調式細胞培養(yǎng)盒,其特征在于,由所述盒體構成的容器容積為3 5L,密封塑料袋的容量為0. 4 0. 6L,各管子內徑 為3 5mmc
全文摘要
一種氣體濃度和氣壓可調式細胞培養(yǎng)盒,其包括盒體,在盒體側壁上部安裝有通氣管,通氣管連接裝有所需氣體的氣袋;還設有塑料袋連通管,塑料袋連通管與密封塑料袋連通;另設有與檢壓計連通的檢壓計連通管;盒體側壁下部設有用于向盒外排水或向盒內注水的水管,盒體頂部設置有帶密封圈的盒蓋。本發(fā)明的優(yōu)點(1)不需預先制備混合氣體,在細胞培養(yǎng)盒內直接通入不同的氣體,建立所需的各種氣體條件,且節(jié)約氣體和時間,操作方便;(2)能穩(wěn)定地控制細胞培養(yǎng)盒內的氣壓,既可用于氣壓條件為周圍大氣壓的細胞培養(yǎng),也可用于研究高氣壓和低氣壓對細胞的影響;(3)本細胞培養(yǎng)盒配合普通恒溫培養(yǎng)箱能代替CO<sub>2</sub>培養(yǎng)箱,可節(jié)約經(jīng)費。
文檔編號C12M1/36GK101260366SQ200810031070
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月15日 優(yōu)先權日2008年4月15日
發(fā)明者吳晶晶, 朱文彪, 朱海林, 燁 李, 汪保和 申請人:湖南師范大學