專利名稱：細(xì)胞環(huán)境液體更換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空間生物技術(shù)，具體是指一種能夠在空間環(huán)境下，同時(shí)分別對(duì)兩種不同細(xì)胞進(jìn)行電融合的空間細(xì)胞電融合和培養(yǎng)系統(tǒng)的細(xì)胞環(huán)境液體更換裝置。
背景技術(shù)：
細(xì)胞電融合是一門實(shí)用性很強(qiáng)的生物技術(shù)，具有高效無(wú)毒、簡(jiǎn)便易行、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠?qū)嵤┻b控，非常適用于空間實(shí)驗(yàn)。所謂細(xì)胞電融合，就是對(duì)處在液體中的兩種不同的親本細(xì)胞施加高頻交流電場(chǎng)和高壓直流脈沖，使這兩種不同的親本細(xì)胞兩兩融合成為一個(gè)具有兩種細(xì)胞特性的新的細(xì)胞個(gè)體，植物細(xì)胞可通過(guò)體細(xì)胞融合克服遠(yuǎn)緣雜交不孕性培育新品種，動(dòng)物細(xì)胞可通過(guò)產(chǎn)生特定抗體的B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合獲得用于生產(chǎn)單克隆抗體的雜交瘤細(xì)胞。為了確保進(jìn)行電融合的細(xì)胞處在其最佳的生物周期，細(xì)胞要保存在營(yíng)養(yǎng)豐富的培養(yǎng)液中保持細(xì)胞活力，由于細(xì)胞培養(yǎng)液具有很高的電導(dǎo)率，不宜建立細(xì)胞融合所需要的電場(chǎng)。融合液的電導(dǎo)率低，有利于建立理想的融合電場(chǎng)，但融合液中缺乏細(xì)胞生存所必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，不利于電融合后細(xì)胞的培養(yǎng)和生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)。鑒于以上原因，在細(xì)胞培養(yǎng)和細(xì)胞融合的不同階段，必須對(duì)其環(huán)境液體進(jìn)行更換，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞電融合在融合液中進(jìn)行，融合前和融合后的細(xì)胞在培養(yǎng)液中保存、培養(yǎng)和生長(zhǎng)。液體更換為開展空間細(xì)胞電融合技術(shù)的研究創(chuàng)造了條件，為開展空間生物技術(shù)研究提供了新的技術(shù)方法，具有非常重要的實(shí)際意義。資料查新結(jié)果顯示只有德國(guó)科學(xué)家在TEXUS和D-2上進(jìn)行的細(xì)胞電融合實(shí)驗(yàn)中采用了蠕動(dòng)泵換液。這種換液裝置存在流量低、周期長(zhǎng)和換液不徹底的缺點(diǎn)，會(huì)延長(zhǎng)細(xì)胞停留在融合液中的時(shí)間，影響細(xì)胞的生物活力。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決細(xì)胞電融合過(guò)程中不同階段對(duì)細(xì)胞環(huán)境液體的不同要求，本發(fā)明的目的是要提供一種全封閉的、無(wú)菌的、可同時(shí)分別進(jìn)行動(dòng)物親本細(xì)胞和植物親本細(xì)胞環(huán)境液體置換的細(xì)胞環(huán)境液體更換裝置。
本發(fā)明采用了下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)細(xì)胞環(huán)境液體更換裝置包括兩組結(jié)構(gòu)獨(dú)立的換液泵和驅(qū)動(dòng)兩組換液泵同步聯(lián)動(dòng)的泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，與二個(gè)換液泵進(jìn)出口聯(lián)結(jié)的二組液體管路，及控制二組液體管路通、斷的液路切換開關(guān)和驅(qū)動(dòng)兩組開關(guān)同步聯(lián)動(dòng)的開關(guān)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
換液泵的腔體是由具有良好的生物相容性的聚碳酸脂材料機(jī)械加工成形的圓柱形腔，一端封閉，另一端敞開。封閉端側(cè)面有1個(gè)液體出口和1個(gè)液體進(jìn)口，進(jìn)出口之間置有液體過(guò)濾網(wǎng)，用來(lái)防止腔體內(nèi)的細(xì)胞通過(guò)液體出口泄漏。敞開端內(nèi)裝有一端配有橡膠塞的泵桿，泵桿的另一端面有一內(nèi)螺紋，泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的蝸桿分別與二個(gè)相同結(jié)構(gòu)的換液泵的泵桿內(nèi)螺紋螺接。
液路切換開關(guān)由二組，每組有四個(gè)，分別控制四條液體管路的通與斷。每個(gè)液路切換開關(guān)由凸輪、帶壓帽的傳動(dòng)桿和彈簧組成。彈簧套在傳動(dòng)桿外并由壓帽壓住，平行固定在箱體內(nèi)，四條液體管路平行固定在箱體底部并與四條傳動(dòng)桿垂直，傳動(dòng)桿的一端面頂在液體管路的側(cè)面上。凸輪中心有定位槽與蝸桿緊配合，每個(gè)凸輪定位槽的位置相差一定的角度，這角度可根據(jù)所需控制的液體管路通、斷狀態(tài)決定。當(dāng)開關(guān)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以使每個(gè)凸輪分別依次到達(dá)其推程和回程。凸輪到達(dá)推程時(shí)推動(dòng)傳動(dòng)桿克服彈簧拉伸的阻力向前平移，擠壓硅橡膠液體管路的橫截面，阻斷液體的流通；凸輪到達(dá)回程時(shí)，傳動(dòng)桿在彈簧恢復(fù)力的作用下回縮，硅橡膠液體管路復(fù)原，液體恢復(fù)流通。采用這種凸輪，通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)液體管路的通、斷控制。調(diào)節(jié)每個(gè)凸輪定位槽的角度和位置，在蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的過(guò)程中，可以使每個(gè)凸輪在不同的時(shí)間到達(dá)推程或回程。這樣，液體管路在同一時(shí)刻的通斷狀態(tài)就可以分別控制、靈活組合。
細(xì)胞和培養(yǎng)液的液體混合物保存在兩組換液泵中，兩組換液泵由泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)同步驅(qū)動(dòng)，可以將兩組換液泵內(nèi)的液體通過(guò)各自的液體出口同步向外推出，也可以通過(guò)液體進(jìn)口各自向換液泵內(nèi)同步抽入需要的液體。每個(gè)換液泵內(nèi)有液體過(guò)濾網(wǎng)，裝在換液泵液體出口前，可以在液體排出時(shí)防止細(xì)胞泄漏。換液泵排出或抽入液體時(shí)，與其出入口相連的外部液體管路的通斷由液路切換開關(guān)控制。液路切換開關(guān)由開關(guān)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。每組四個(gè)液路切換開關(guān)分別控制四條液體管路，它們是廢液、培養(yǎng)液、融合液和含細(xì)胞的液體。細(xì)胞需要更換環(huán)境液體時(shí)，首先，液路切換開關(guān)接通廢液管路，同時(shí)關(guān)斷其余三條管路，泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)換液泵排出液體。然后，液路切換開關(guān)接通培養(yǎng)液或融合液管路，同時(shí)關(guān)斷其余三條管路，泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)換液泵抽入培養(yǎng)液或融合液。兩組換液泵都具有無(wú)菌防護(hù)套，保證了細(xì)胞在液體更換過(guò)程中的無(wú)菌狀態(tài)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1.該裝置可以在空間環(huán)境下，同步分別進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞生存環(huán)境液體的無(wú)菌更換；2.該裝置可以在空間環(huán)境下，細(xì)胞環(huán)境液體更換速度快、流量大、周期短、更換徹底、工作效率高；3.該裝置可以在空間環(huán)境下，保證細(xì)胞樣品的生物活性。


圖1為空間細(xì)胞環(huán)境液體更換裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為一組液路切換開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為凸輪的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)闡述見圖1，換液泵1的腔體11是采用聚碳酸脂材料機(jī)械加工成形的圓柱形腔，一端封閉，另一端敞開。靠近封閉端側(cè)面有1個(gè)液體出口12和1個(gè)液體進(jìn)口13，進(jìn)出口之間有開有小孔的陶瓷片和細(xì)胞濾膜復(fù)合構(gòu)成的液體過(guò)濾網(wǎng)14，可以在液體排出時(shí)，使液體順利流過(guò)，防止腔體11內(nèi)的細(xì)胞泄漏。敞開端內(nèi)裝有一端配有橡膠塞16的泵桿15，泵桿15的另一端有一內(nèi)螺紋151，泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的蝸桿4二頭分別與二個(gè)相同結(jié)構(gòu)的換液泵1的泵桿15內(nèi)螺紋151螺接。通過(guò)蝸桿4的旋轉(zhuǎn)，可以使泵桿15在腔體11內(nèi)作往復(fù)平移運(yùn)動(dòng)，推出或抽入液體。
泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2由步進(jìn)電機(jī)21、小蝸輪22、大蝸輪23和蝸桿24構(gòu)成，具有對(duì)電機(jī)力矩放大和電機(jī)反轉(zhuǎn)自鎖功能。步進(jìn)電機(jī)21轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)小蝸輪22和大蝸輪23之間固定的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，使蝸桿24以一定的轉(zhuǎn)速和力矩轉(zhuǎn)動(dòng)，牽引二只換液泵的泵桿15同步進(jìn)行往復(fù)平移運(yùn)動(dòng)。
液路切換開關(guān)3有二組，每組有四個(gè)，分別控制四條液體管路的通與斷。每個(gè)液路切換開關(guān)由凸輪31、帶壓帽321的傳動(dòng)桿32和彈簧33組成，彈簧33套在傳動(dòng)桿32外并由壓帽321壓住，平行固定在箱體6內(nèi)，四條液體管路5平行固定在箱體頂部61并與傳動(dòng)桿32垂直，傳動(dòng)桿的一端面頂在液體管路的側(cè)面上。凸輪31中心有定位槽311與蝸桿緊配合，規(guī)定一組四個(gè)凸輪的起始轉(zhuǎn)動(dòng)位置312的角度為0°，每個(gè)凸輪定位槽的位置依次兩兩相差72°角度。
液體管路51為廢液管，52為融合液管，53為培養(yǎng)液管，54為細(xì)胞液管。四條液體管路中的三條52、53、54的一端與換液泵1的進(jìn)口13聯(lián)接，另一條51的一端與換液泵的出口12聯(lián)接，四條液體管路的另一端可分別連到空間細(xì)胞電融合系統(tǒng)中的不同的液體室。
開關(guān)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4由步進(jìn)電機(jī)41、小蝸輪42、大蝸輪43和蝸桿44組成。蝸輪蝸桿具有對(duì)電機(jī)力矩放大和電機(jī)反轉(zhuǎn)自鎖功能。步進(jìn)電機(jī)41轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)小蝸輪42和大蝸輪43之間固定的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，使蝸桿44帶動(dòng)二組凸輪31共八個(gè)以一定的轉(zhuǎn)速和力矩轉(zhuǎn)動(dòng)，分別驅(qū)動(dòng)8根傳動(dòng)桿32同步進(jìn)行往復(fù)平移運(yùn)動(dòng)，控制相應(yīng)的液路開關(guān)導(dǎo)通或關(guān)斷。
本項(xiàng)空間細(xì)胞環(huán)境液體更換裝置已成功地裝載在神舟四號(hào)飛船返回艙內(nèi)的空間細(xì)胞電融合系統(tǒng)內(nèi)，進(jìn)行了空間細(xì)胞環(huán)境液體的自動(dòng)更換，達(dá)到了生物學(xué)家預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果。
權(quán)利要求
1.一種細(xì)胞環(huán)境液體更換裝置，其特征在于該裝置包括兩組結(jié)構(gòu)獨(dú)立的換液泵(1)和驅(qū)動(dòng)兩組換液泵同步聯(lián)動(dòng)的泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)，與二個(gè)換液泵進(jìn)出口聯(lián)結(jié)的二組液體管路(5)，及控制二組液體管路通、斷的液路切換開關(guān)(3)和驅(qū)動(dòng)兩組開關(guān)同步聯(lián)動(dòng)的開關(guān)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種細(xì)胞環(huán)境液體更換裝置，其特征在于所說(shuō)的換液泵的腔體(11)是由具有良好的生物相容性的聚碳酸脂材料機(jī)械加工成形的圓柱形腔，一端封閉，另一端敞開；封閉端側(cè)面有1個(gè)液體出口(12)和1個(gè)液體進(jìn)口(13)，進(jìn)出口之間置有液體過(guò)濾網(wǎng)(14)；敞開端內(nèi)裝有一端配有橡膠塞(16)的泵桿(15)，泵桿的另一端面有一內(nèi)螺紋(151)，泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的蝸桿(24)分別與二個(gè)相同結(jié)構(gòu)的換液泵(1)的泵桿內(nèi)螺紋(151)螺接；
3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種細(xì)胞環(huán)境液體更換裝置，其特征在于所說(shuō)的液路切換開關(guān)(3)由二組，每組有四個(gè)；每個(gè)液路切換開關(guān)由凸輪(31)、帶壓帽(321)的傳動(dòng)桿(32)和彈簧(33)組成，彈簧套在傳動(dòng)桿外并由壓帽壓住，四個(gè)液路切換開關(guān)平行固定在箱體(6)內(nèi)，四條液體管路(5)平行固定在箱體頂部并與傳動(dòng)桿(32)垂直，傳動(dòng)桿的一端面頂在液體管路的側(cè)面上；凸輪(31)中心有定位槽(311)與蝸桿(44)緊配合，每組四個(gè)凸輪的起始轉(zhuǎn)動(dòng)位置312的角度為0°，每個(gè)凸輪定位槽的位置依次兩兩相差72°角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種細(xì)胞環(huán)境液體更換裝置，其特征在于所說(shuō)的液體過(guò)濾網(wǎng)(14)是由帶有小孔的燒結(jié)陶瓷片和細(xì)胞濾膜復(fù)合構(gòu)成的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于空間細(xì)胞電融合和培養(yǎng)系統(tǒng)的細(xì)胞環(huán)境液體更換裝置，該裝置包括兩組結(jié)構(gòu)獨(dú)立的換液泵和驅(qū)動(dòng)兩組換液泵同步聯(lián)動(dòng)的泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，與二個(gè)換液泵進(jìn)出口聯(lián)結(jié)的二組液體管路，及控制二組液體管路通、斷的液路切換開關(guān)和驅(qū)動(dòng)兩組開關(guān)同步聯(lián)動(dòng)的開關(guān)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可同時(shí)進(jìn)行二種細(xì)胞環(huán)境液體的快速置換，解決了細(xì)胞電融合實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，細(xì)胞在保存、培養(yǎng)和融合等不同階段時(shí)細(xì)胞樣品對(duì)環(huán)境液體的不同要求。
文檔編號(hào)C12M1/00GK1482233SQ0314167
公開日2004年3月17日 申請(qǐng)日期2003年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月17日
發(fā)明者張濤, 楊旭東, 劉學(xué)明, 孫榕仁, 張 濤 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所