專(zhuān)利名稱(chēng)：環(huán)境自控型細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于生命科學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)等研究領(lǐng)域的細(xì)胞實(shí) 驗(yàn)平臺(tái)，特別是一種具有細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境自主調(diào)控能力的細(xì)胞微重力效應(yīng)模擬平臺(tái)。
背景技術(shù)：
受航天醫(yī)學(xué)細(xì)胞學(xué)空間實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)少、投入大和風(fēng)險(xiǎn)高等因素的限 制，地基模擬研究就成為了開(kāi)展天基研究的前提與重要補(bǔ)充，這對(duì)細(xì)胞學(xué)微重力效應(yīng)地基 模擬研究實(shí)施平臺(tái)提出了更為迫切的需求。目前，地基模擬平臺(tái)研制已成為國(guó)內(nèi)外研究熱 點(diǎn)，特別是在細(xì)胞分子水平開(kāi)展的航天醫(yī)學(xué)細(xì)胞學(xué)研究地基模擬研究平臺(tái)已成為本領(lǐng)域關(guān) 注的焦點(diǎn)。國(guó)外微重力效應(yīng)地基模擬平臺(tái)的研制以NASA研制的系列回轉(zhuǎn)器(RotateWall Vessels,RffVs)為代表。本領(lǐng)域現(xiàn)已研制出不同系列各種型號(hào)的地基模擬設(shè)備服務(wù)于不同 醫(yī)學(xué)研究目標(biāo)。正是由于上述設(shè)備的廣泛使用，其局限性也逐步顯露出來(lái)。首先，現(xiàn)有設(shè)備 不能自主調(diào)控細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境，不能滿(mǎn)足中長(zhǎng)期航天醫(yī)學(xué)細(xì)胞學(xué)研究需要?，F(xiàn)有設(shè)備均采用 全密封細(xì)胞培養(yǎng)模式，細(xì)胞生長(zhǎng)環(huán)境的穩(wěn)定通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)液的人工更換實(shí)現(xiàn)，這將影響后 續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)的順利實(shí)施。第二，現(xiàn)有設(shè)備不能獨(dú)立自主工作，要求與附屬設(shè)備配套使用，不能集成到亞磁設(shè) 備和人工輻射設(shè)備中，滿(mǎn)足不了亟待開(kāi)展的航天醫(yī)學(xué)細(xì)胞學(xué)空間復(fù)合效應(yīng)研究的需要。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是建立一種環(huán)境自控型細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可用于地面細(xì) 胞學(xué)微重力效應(yīng)模擬研究，并具有獨(dú)立自主工作和細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境自動(dòng)調(diào)控能力，支持航天 醫(yī)學(xué)細(xì)胞學(xué)地面研究。平臺(tái)主要包括細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境自主調(diào)控系統(tǒng)、準(zhǔn)開(kāi)放式細(xì)胞培養(yǎng)體系、 多參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)等部分。設(shè)備中細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境自主調(diào)控系統(tǒng)是維持細(xì)胞必要生長(zhǎng)環(huán)境的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要包 括氣體成份控制系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)。所述的氣體成份控制系統(tǒng)的目標(biāo)是調(diào)控CO2濃度， 由氣瓶、壓力管、減壓閥、電磁閥、過(guò)濾器、CO2傳感器組成，所有組件部件通過(guò)壓力管依次聯(lián) 接。從氣瓶流出的CO2氣體通過(guò)壓力管流經(jīng)減壓閥后到達(dá)電磁閥。設(shè)備要求供氣時(shí)，電磁 閥開(kāi)啟，CO2氣體經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾后注入設(shè)備細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)，濃度滿(mǎn)足要求后電磁閥關(guān)閉設(shè)備自 動(dòng)停止供氣。所述的溫度控制系統(tǒng)由保溫結(jié)構(gòu)、加熱器、散熱器、風(fēng)機(jī)和傳感器組成，保溫結(jié) 構(gòu)包裹在細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)外側(cè)，加熱器、散熱器和風(fēng)機(jī)固定在細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)一角，傳感器安裝于細(xì) 胞培養(yǎng)區(qū)內(nèi)側(cè)。準(zhǔn)開(kāi)放式細(xì)胞培養(yǎng)體系是以半透膜技術(shù)為支撐細(xì)胞培養(yǎng)體系，包括專(zhuān)用細(xì)胞培養(yǎng) 瓶、樣本支持架、半透膜和密封蓋等部分。樣本支持架內(nèi)置于細(xì)胞培養(yǎng)瓶，半透膜固定于密 封蓋內(nèi)側(cè)。多參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能在于監(jiān)控設(shè)備工作狀態(tài)參數(shù)，主要包括CO2濃度、細(xì)胞培養(yǎng) 溫度和電機(jī)工作轉(zhuǎn)速等。多參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由微處理器、A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、參數(shù)控制器和參 數(shù)傳感器組成。系統(tǒng)通過(guò)對(duì)溫度、CO2濃度和轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)采集，比較與設(shè)定值的大?。徽{(diào)節(jié) 控制執(zhí)行元件動(dòng)作，使實(shí)際值趨向設(shè)定值。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，其顯著特點(diǎn)是1)具有獨(dú)立自主工作能力，正常工作不依賴(lài)其它設(shè)備；
2)可自動(dòng)調(diào)控細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境，保證細(xì)胞正常生長(zhǎng)。


圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。實(shí)施例本發(fā)明中氣體成份控制系統(tǒng)采用的氣瓶2為300ml高壓氣瓶，可耐受300 個(gè)大氣壓，減壓閥1通過(guò)M18螺紋與氣瓶2聯(lián)接的，減壓閥1出口與電磁閥4進(jìn)氣口之間用 外徑5mm紫銅壓力管3相聯(lián)，電磁閥4流出的氣體經(jīng)過(guò)22 μ m過(guò)濾器5過(guò)濾后注入細(xì)胞培 養(yǎng)區(qū)6中，CO2傳感器選16用了非擴(kuò)散紅外傳感器。細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)6外側(cè)保溫材料11采用聚氨酯泡沫材料直接發(fā)泡成型，加熱器12為 220V膜式電加熱器，加熱面積為5 X 5mm2，散熱器13為鋁質(zhì)直翅散熱器，加熱器12與散熱 器13間涂覆導(dǎo)熱硅脂后用4個(gè)M2螺釘固定，風(fēng)機(jī)14為12V軸流式風(fēng)機(jī)，加熱器12和散熱 器13組件用2個(gè)M3螺釘固定在風(fēng)機(jī)14出風(fēng)口上，溫度傳感器15用導(dǎo)熱膠固定在細(xì)胞培 養(yǎng)區(qū)6內(nèi)側(cè)。所述準(zhǔn)開(kāi)放式細(xì)胞培養(yǎng)體系中細(xì)胞培養(yǎng)瓶7用醫(yī)用聚碳酸酯注塑成型，內(nèi)徑 30mm,高40mm，壁厚2mm，樣本架8同樣由醫(yī)用聚碳酸酯注塑成型，可放置6片樣本。半透膜 9由醫(yī)用硅橡膠加工，厚0. 1mm，密封蓋10通過(guò)M36螺紋與細(xì)胞培養(yǎng)瓶7聯(lián)接，擰緊密封蓋 10后，半透膜9壓緊在細(xì)胞培養(yǎng)瓶7瓶口。當(dāng)設(shè)備工作時(shí)，加熱器12開(kāi)始加熱，熱量傳導(dǎo)到散熱器13后由風(fēng)機(jī)14在細(xì)胞培 養(yǎng)區(qū)6內(nèi)形成強(qiáng)制對(duì)流，使細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)溫度維持在36. 5°C 士0. 5°C ；CO2氣體從氣瓶2中流 出，經(jīng)減壓閥1減壓后到達(dá)電磁閥4，當(dāng)細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)6要求補(bǔ)充CO2時(shí)，多參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)控制 電磁閥4開(kāi)啟，CO2氣體流過(guò)電磁閥4并經(jīng)過(guò)濾器5過(guò)濾后注入細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)6中，確保細(xì)胞 培養(yǎng)區(qū)CO2濃度維持在5% 士0.3%水平。CO2通過(guò)半透膜9進(jìn)入細(xì)胞培養(yǎng)瓶7內(nèi)，滿(mǎn)足細(xì) 胞生長(zhǎng)要求。上述方案實(shí)現(xiàn)后，設(shè)備具有了獨(dú)立工作能力，并且能力自動(dòng)調(diào)節(jié)細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)環(huán)境， 滿(mǎn)足細(xì)胞正常生長(zhǎng)要求。
權(quán)利要求
1. 一種環(huán)境自控型細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境自主調(diào)控系統(tǒng)、準(zhǔn)開(kāi)放式細(xì)胞 培養(yǎng)體系、多參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)，其特征在于所述的細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境自主調(diào)控系統(tǒng) 包括氣體成份控制系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)；氣體成份控制系統(tǒng)由氣瓶、壓力管、減壓閥、電磁 閥、過(guò)濾器、CO2傳感器組成，所有組件部件通過(guò)壓力管依次聯(lián)接；溫度控制系統(tǒng)由保溫結(jié) 構(gòu)、加熱器、散熱器、風(fēng)機(jī)和傳感器組成，保溫結(jié)構(gòu)包裹在細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)外側(cè)，加熱器、散熱器 和風(fēng)機(jī)固定在細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)一角，傳感器安裝于細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)內(nèi)側(cè)；所述的準(zhǔn)開(kāi)放式細(xì)胞培養(yǎng) 體系是以半透膜技術(shù)為支撐細(xì)胞培養(yǎng)體系，包括專(zhuān)用細(xì)胞培養(yǎng)瓶、樣本支持架、半透膜和密 封蓋，樣本支持架內(nèi)置于細(xì)胞培養(yǎng)瓶，半透膜固定于密封蓋內(nèi)側(cè)；所述的多參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的 功能在于監(jiān)控設(shè)備工作狀態(tài)參數(shù)，包括微處理器、A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、參數(shù)控制器和參數(shù)傳 感器組成。
全文摘要
一種具有獨(dú)立自主工作和細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境自動(dòng)調(diào)控能力的細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。其特征是包括細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境自主調(diào)控系統(tǒng)、準(zhǔn)開(kāi)放式細(xì)胞培養(yǎng)體系、多參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)等部分；細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境自主調(diào)控系統(tǒng)包括氣體成份控制系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)；準(zhǔn)開(kāi)放式細(xì)胞培養(yǎng)體系是以半透膜技術(shù)為支撐細(xì)胞培養(yǎng)體系，包括專(zhuān)用細(xì)胞培養(yǎng)瓶、樣本支持架、半透膜和密封蓋等部分，樣本支持架內(nèi)置于細(xì)胞培養(yǎng)瓶，半透膜固定于密封蓋內(nèi)側(cè)；多參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由微處理器、A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、參數(shù)控制器和參數(shù)傳感器組成。本發(fā)明顯著特點(diǎn)是具有獨(dú)立自主工作能力，可用于地面細(xì)胞學(xué)微重力效應(yīng)模擬研究，能自動(dòng)調(diào)控細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境，保證細(xì)胞正常生長(zhǎng)。
文檔編號(hào)C12M3/06GK101993823SQ200910169640
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者丁柏, 萬(wàn)玉民, 于建茹, 李瑩輝, 王春艷, 聶捷琳, 譚映軍, 顧寅, 黃增明 申請(qǐng)人:中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心