環(huán)境控制型流體剪應力細胞學效應實驗裝置制造方法
【專利摘要】一種環(huán)境控制型流體剪應力細胞學效應實驗裝置，具備細胞實驗環(huán)境控制能力，可方便快捷地精確控制流速等實驗參數(shù)，可應用于細胞生物學領域和生命科學領域的剪應力細胞學效應實驗研究。其特征在于由實驗系統(tǒng)、控制與顯示系統(tǒng)、底座三部分組成，實驗系統(tǒng)安裝于底座上部，控制與顯示系統(tǒng)安裝于底座中。實驗系統(tǒng)由支持板、蠕動頭、電機、流通池、支柱、試管、試管塞、進口不銹鋼導管、出口不銹鋼導管、試管座、管路和防護罩組成。控制與顯示系統(tǒng)由控制線路板、電源開關、電線、氣體接頭、輸氣管、電磁閥、溫度傳感器、CO2氣體濃度傳感器、CO2氣瓶、加熱部件、2塊觸摸顯示屏組成。
【專利說明】環(huán)境控制型流體剪應力細胞學效應實驗裝置
[0001]【技術領域】本發(fā)明涉及一種應用于細胞生物學領域和生命科學領域的剪應力細胞學效應實驗裝置，特別是一種具備環(huán)境控制功能的流體剪應力細胞學效應實驗裝置。
[0002]【背景技術】在細胞生物學研究領域和生命科學研究領域中，不同誘因的細胞學效應研究日赴深入，其中基于流體剪刀應力的細胞學效應研究重要性日益彰顯。由于目前沒有成熟的專用裝置支持上述實驗研究，該類實驗研究的開展均基于分離且不成系統(tǒng)的部件搭建而成的臨時實驗回路。該實驗回路主要包括流體驅動泵和細胞實驗盒等部分，通過外接的管路形成的一個實驗回路，其中流體驅動泵一般采用常用的蠕動泵，細胞實驗盒一般自制并滿足樣本要求。該臨時搭建的實驗回路具有發(fā)下明顯的不足:
[0003]1、細胞實驗環(huán)境不受控:臨時搭建的實驗回路不具備細胞實驗環(huán)境(溫度和二氧化碳濃度)調節(jié)功能，對細胞樣本會造成一定影響，進而影響實驗結果。
[0004]2、實驗參數(shù)可控性弱:這類臨時搭建的實驗回路流速參數(shù)難以精確控制，可調節(jié)性很弱，特別是難以滿足多通路同時開展實驗的要求。
[0005]3、實驗狀態(tài)重復性差:由于實驗回路每次均是用前臨時搭建，沒有整體性，每次搭建過程中狀態(tài)不同，重復性差，狀態(tài)難以控制。
[0006]
【發(fā)明內容】
本發(fā)明的目的是建立一種流體剪應力細胞學效應專用實驗裝置，具備細胞實驗環(huán)境控制能力，可方便快捷地精確控制流速等實驗參數(shù)。
[0007]本發(fā)明包括實驗系統(tǒng)、控制與顯示系統(tǒng)、底座三部分，實驗系統(tǒng)安裝于底座上部，用螺釘固定，控制與顯示系統(tǒng)安裝于底座中。
[0008]所述的實驗系統(tǒng)由 支持板、蠕動頭、電機、流通池、支柱、試管、試管塞、進口不銹鋼導管、出口不銹鋼導管、試管座、管路和防護罩組成。實驗系統(tǒng)所有部件以支持板為基礎進行安裝，蠕動頭用螺釘安裝于支持板正面右上位置，電機與蠕動頭同軸安裝并固定于支持板背面；支柱通過螺紋聯(lián)接直接固定于支持板左上位置，流通池通過安裝孔固定于支柱上；試管座放置于支持板底部上，將試管塞插入進口不銹鋼導管和出口不銹鋼導管后，壓緊在試管口上，試管插在試管座中；管路將部件聯(lián)接起來形成實驗回路，聯(lián)接順序是出口不銹鋼導管、蠕動頭、流通池和進口不銹鋼導管；防護罩扣在支持板底部上，形成一個封閉的實驗空間。
[0009]所述的流通池由實驗座、細胞樣本、密封墊、蓋板、進口接頭、出口接頭、螺釘和密封圈組成。實驗座上表面加工有液流通道，液流通道兩端有流體緩沖區(qū)，細胞樣本安放于液流通道內，實驗座側面有2個貫通的支柱孔；密封墊安裝于實驗座的上表面，蓋板安裝于密封墊上部，通過螺釘與實驗座固定并將密封墊壓緊；接頭通過螺紋安裝于實驗座兩端，接頭與實驗座間采用密封圈密封。實驗時試劑從進口接頭流入相鄰的流體緩沖區(qū)后進入液流通道在細胞樣本上方形成剪刀應力環(huán)境，試劑再流入另一端流體緩沖區(qū)并從出口接頭流出。
[0010]所述的控制與顯示系統(tǒng)由控制線路板、電源開關、電線、氣體接頭、輸氣管、電磁閥、溫度傳感器、CO2氣體濃度傳感器、CO2氣瓶、加熱部件、2塊觸摸顯示屏組成?？刂凭€路板用螺釘固定于底座內部底面中間位置；電源開關安裝于底座背面左側中間位置，用電線與控制線路板聯(lián)接；氣體接頭用螺紋固定于底座背面右側中間位置，電磁閥用螺釘安裝于用底座內部底面右側位置，輸氣管聯(lián)接氣體接頭出口和電磁閥進口，電磁閥出口通過輸氣管聯(lián)接到支持板底座。溫度傳感器、CO2氣體濃度傳感器和加熱部件用螺釘固定于支持板底座，用電線與控制線路板聯(lián)接；2塊觸摸顯示屏安裝于底座前面并用螺釘固定，左側觸摸顯示屏用于實驗參數(shù)輸入與設備工作狀態(tài)顯示，右側觸摸顯示屏用于實驗參數(shù)計算；C02氣瓶通過輸氣管與底座上的氣體接頭進口聯(lián)接。
[0011]本發(fā)明采用上述技術方案后，其顯著特點是:
[0012]1、具備細胞實驗環(huán)境調控能力:裝置可以自動控制防護罩內溫度和二氧化碳濃度，使細胞樣本在實驗過程中也能有效保障其對溫度和二氧化碳的需求，從而消除非實驗因素對細影響，提聞實驗的有效性。
[0013]2、實驗參數(shù)可控性較強:裝置配備有專門的控制與顯示系統(tǒng)，可在專門參數(shù)計算觸摸屏上根據(jù)實驗要求計算出本次實驗的具體參數(shù)，并直接輸入到裝置專用的實驗參數(shù)輸入與設備工作狀態(tài)顯示觸摸屏后，即可啟動裝置進行實驗，實驗過程中不可根據(jù)要求在觸摸屏上調整實驗參數(shù)，實驗過程中所有參數(shù)均在觸摸屏上實時顯示。
[0014]3、實驗狀態(tài)的重復性好:由于裝置是一臺結構功能完善的專用設備，每次實驗只需輸入?yún)?shù)就可開展實驗，實驗狀態(tài)可控性強，重復性好；同時，只需增加流通池數(shù)量即可實現(xiàn)多通路實驗。
[0015]【專利附圖】

【附圖說明】圖1本發(fā)明正面結構圖
[0016]圖2本發(fā)明背面結構圖
[0017]圖3流通池結構圖
[0018]【具體實施方式】支持板11由聚四氟乙烯材料加工，呈“丄”形，板厚10mm，支持板11直接安裝于底座I上部，并用8個M4螺釘固定。蠕動頭10采用標準蠕動泵DG15-24型泵頭，用4個M4螺釘安裝于支持板11正面右上位置。電機21采用SSM23S型步進電機，通過標準平鍵與蠕動頭10同軸安裝并固定于支持板11背面。支柱12采用lCrl8Ni9Ti材料通過機加工方法成型，直徑8mm，長150mm，一端加工了 M8螺紋，通過M8螺紋固定于支持板11左上位置，支柱12每2根為一組，在支持板11上共安裝了 3組，每組可用于安裝I個流通池13 ;試管座4用有機玻璃材料加工，加工有3個直徑為20_的盲孔用于放置試管5，試管座4放置于支持板11底部上。將試管塞6用硅橡膠加工模壓成型，高25mm。進口不銹鋼導管6和出口不銹鋼導管7均用lCrl8Ni9Ti材料管材加工，內徑為3mm，外徑為5mm，進口不銹鋼導管6和出口不銹鋼導管7均插在試管塞6中，試管塞6壓緊在試管5 口部；管路9采用了硅橡膠管，管內徑為3mm，外徑為5mm。防護罩3用透明有機玻璃材料模壓成型，壁厚3mm ο
[0019]實驗座30用不銹鋼材料lCrl8Ni9Ti整體采用機械加工成型，上表面的液流通道高Imm,寬22mm,長52mm,液流通道兩端的流體緩沖區(qū)深15mm,寬22mm,長5mm ;細胞樣本34安放于液流通道內，細胞樣本34載體為標準血蓋片，尺寸為26 X 22 X 0.5 (單位:mm)，細胞貼壁生長在血蓋片表面；實驗座30側面有2個貫通的孔，孔徑為8.1mm,實驗座30通過用一組支柱12插入孔中的方式定位在支持板11上。密封墊35用無毒硅橡膠模壓成型，厚度為1mm，密封墊35安裝于實驗座30的上表面；蓋板33用IOmm有機玻璃加工，安裝于密封墊35上部，通過6個M5螺釘與實驗座30固定并將密封墊35壓緊；進口接頭31和出口接頭37均用不銹鋼材料lCrl8Ni9Ti加工， 通過M5螺紋安裝于實驗座30兩端，中間用標準“O”型密封圈32密封。
[0020]電源開關18采用標準R13-250VAC型單刀雙擲開關，電源開關18安裝于底座I背面左側中間位置；氣體接頭16為6_標準氣路聯(lián)接件，用M8螺紋固定于底座I背面右側中間位置。輸氣管14為聚四乙烯耐壓管，內徑1mm，壁厚為2mm。溫度傳感器17采用MCP9804型數(shù)字、CO2氣體濃度傳感器20為COZIR型近紅外傳感器，加熱部件19采用JRP125型薄膜型加熱器，溫度傳感器17、CO2氣體濃度傳感器20，加熱部件19均用M3螺釘固定于支持板11底座接；觸摸顯示屏O和觸摸顯示屏2均為AMT9507型7寸寬屏，安裝于底座I前面并用6個M2.5螺釘固定，左側觸摸顯示屏O用于實驗參數(shù)輸入與設備工作狀態(tài)顯示，右側觸摸顯示屏2用于實驗參數(shù)計算；C02氣瓶15采用2L高壓鋁質氣瓶，通過輸氣管14與底座I上的氣體接頭16聯(lián)接。
[0021]實驗時，先將流通池13組裝好并通過支柱12在支持板11上定位并聯(lián)接管路9，打開電源開關18，裝置通電后在右側觸摸顯示屏2上根據(jù)實驗要求計算出實驗流速，并在左側觸摸顯示屏O上輸入流速、溫度和CO2氣體濃度要求，啟動裝置進行工作狀態(tài)，左側觸摸顯示屏實時顯示裝置工作狀態(tài)。裝置工作時試管5中的試劑從出口不銹鋼導管7流出，經(jīng)蠕動頭10后流入流通池13 形成實驗要求的穩(wěn)定流體剪應力環(huán)境，最后從進口不銹鋼導管6流回試管5中。工作過程中，裝置根據(jù)設定的參數(shù)，通過控制加熱部件19使防護罩3內維持在一定的溫度范圍，如(36.5±0.5) 0C ;同時CO2氣瓶15中CO2氣體釋放到防護罩內，在CO2氣體濃度傳感器20為COZIR型近紅外傳感器控制下，使其中CO2氣體濃度控制在實驗要求的范圍，如(5±0.5) %，從而實現(xiàn)控制實驗環(huán)境可控的剪刀應力實驗。
【權利要求】
1.一種環(huán)境控制型流體剪應力細胞學效應實驗裝置，包括實驗系統(tǒng)、控制與顯示系統(tǒng)、底座三部分，實驗系統(tǒng)安裝于底座上部，控制與顯示系統(tǒng)安裝于底座中； 所述的實驗系統(tǒng)由支持板、蠕動頭、電機、流通池、支柱、試管、試管塞、進口不銹鋼導管、出口不銹鋼導管、試管座、管路和防護罩組成；實驗系統(tǒng)所有部件以支持板為基礎進行安裝，蠕動頭用螺釘安裝于支持板正面右上位置，電機與蠕動頭同軸安裝并固定于支持板背面；支柱通過螺紋聯(lián)接直接固定于支持板左上位置，流通池通過安裝孔固定于支柱上；試管座放置于支持板底部上，將試管塞插入進口不銹鋼導管和出口不銹鋼導管后，壓緊在試管口上，試管插在試管座中；管路將部件聯(lián)接起來形成實驗回路，聯(lián)接順序是出口不銹鋼導管、蠕動頭、流通池和進口不銹鋼導管；防護罩扣在支持板底部上，形成一個封閉的實驗空間； 所述的實驗系統(tǒng)由支持板、蠕動頭、電機、流通池、支柱、試管、試管塞、進口不銹鋼導管、出口不銹鋼導管、試管座、管路和防護罩組成；實驗系統(tǒng)所有部件以支持板為基礎進行安裝，蠕動頭用螺釘安裝于支持板正面右上位置，電機與蠕動頭同軸安裝并固定于支持板背面；支柱通過螺紋聯(lián)接直接固定于支持板左上位置，流通池通過安裝孔固定于支柱上；試管座放置于支持板底部上，將試管塞插入進口不銹鋼導管和出口不銹鋼導管后，壓緊在試管口上,試管插在試管座中； 所述的控制與顯示系統(tǒng)由控制線路板、電源開關、電線、氣體接頭、輸氣管、電磁閥、溫度傳感器、CO2氣體濃度傳感器、CO2氣瓶、加熱部件、2塊觸摸顯示屏組成；控制線路板用螺釘固定于底座內部底面中間位置；電源開關安裝于底座背面左側中間位置，用電線與控制線路板聯(lián)接；氣體接頭用螺紋固定于底座背面右側中間位置，電磁閥用螺釘安裝于用底座內部底面右側位置，輸氣管聯(lián)接氣體接頭出口和電磁閥進口，電磁閥出口通過輸氣管聯(lián)接到支持板底座；溫度傳感器、CO2氣體濃度傳感器和加熱部件用螺釘固定于支持板底座，用電線與控制線路板聯(lián)接；2塊觸摸顯示屏安裝于底座前面并用螺釘固定，左側觸摸顯示屏用于實驗參數(shù)輸入與設備工作狀態(tài)顯示，右側觸摸顯示屏用于實驗參數(shù)計算；C02氣瓶通過輸氣管與底座上的氣體接頭進口聯(lián)`接。
【文檔編號】C12M1/34GK103667043SQ201210579569
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年4月1日 優(yōu)先權日:2013年4月1日
【發(fā)明者】譚映軍, 王春艷, 戴鐘銓, 于建茹, 聶捷琳, 顧寅, 李瑩輝, 萬玉民 申請人:中國航天員科研訓練中心