專利名稱：可實施多方向電刺激的平板流動腔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種平板流動腔，特別是可施加多方向電刺激的平板流動腔。
背景技術(shù)：
平板流動腔是體外研究切 應(yīng)カ對細(xì)胞生物學(xué)特性影響的主要裝置之一，可用于研究細(xì)胞粘附、細(xì)胞聚集、細(xì)胞變性、細(xì)胞運動和細(xì)胞對力學(xué)刺激響應(yīng)等諸多領(lǐng)域，其核心部分是ー個高度遠(yuǎn)小于長度和寬度的扁平流動腔室。平板流動腔設(shè)計中一般力求組裝簡単，可操作性強，同時便于實時觀察。多數(shù)平板流動腔里為定常層流。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)研究的需要已出現(xiàn)各式各樣的平板流動腔。為研究流動剪切力作用下兩細(xì)胞的相互作用，上海交通大學(xué)沈?qū)殬s等提出一種由聚苯こ烯底座、雙面膠和聚碳酸酯上板構(gòu)成的細(xì)胞聯(lián)合培養(yǎng)流動腔，所提供的流動腔可方便地進行實時顯微鏡觀察，也有助于進行細(xì)胞電生理膜片鉗技術(shù)研究(沈?qū)殬s，嚴(yán)志強，齊穎新，許文燮，姜宗來，細(xì)胞聯(lián)合培養(yǎng)流動腔，中國發(fā)明專利，申請?zhí)?01010216353. 7)。北京航空航天大學(xué)樊瑜波等提出ー種利用可滲透膜分隔成兩個流動腔的細(xì)胞聯(lián)合培養(yǎng)流動腔，同時實現(xiàn)兩種細(xì)胞在線共培養(yǎng)的同時施加剪切應(yīng)カ(樊瑜波，孫聯(lián)文，楊肖，蒲放，貢向輝，用于體外細(xì)胞共培養(yǎng)的力學(xué)加載流動裝置，中國發(fā)明專利，申請?zhí)?01010293367. 9)。為使流動腔底面獲得大范圍層流剪切力分布均勻區(qū)域，四川大學(xué)劉肖珩等提出一種非對稱入口平行平板流動腔，采用非対稱的T型入流口和水平出流ロ結(jié)構(gòu)，在入流ロ與出流ロ處各設(shè)有ー個高度大于出入流ロ直徑的緩沖池(劉肖珩，曾燁，吳江，非対稱入口平行平板流動腔，中國發(fā)明專利，申請?zhí)?01010165038. 6)。為模擬內(nèi)皮細(xì)胞在流動環(huán)境，上海理工大學(xué)丁皓等提出一種圓管流動腔內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)裝置，使細(xì)胞同時受到周向切應(yīng)力、切應(yīng)力、正應(yīng)カ等(丁皓，趙靈犀，尚昆，陳齊歐，徐晶晶，沈カ行，圓管流動腔內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)裝置，中國發(fā)明專利，申請?zhí)?010101519154. 3)。為模擬脈動流動，上海理工大學(xué)丁皓等提出ー種平板流動腔細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)(丁皓，尚昆，趙靈犀，沈カ行，虞倩倩，繆偉偉，吳芳芳，平板流動腔細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)，中國發(fā)明專利，申請?zhí)?01110088607. 6)。為獲得連續(xù)剪切力作用，中國科學(xué)院力學(xué)研究所錢民全等提出ー種體外細(xì)胞培養(yǎng)平行圓板流動腔，包括上下兩塊間距可調(diào)的同軸圓板，可形成從圓心沿半徑方向到圓板邊緣呈線性増加的剪切力作用(錢民全，彭榮蕤，趙篤鳳，錢大興，蕭藍(lán)，體外細(xì)胞培養(yǎng)平行圓板流動腔，中國實用新型專利，專利號ZL 01231650. 4)。他們還提出ー種將從兩塊平板腔體入口到腔體出口方向為傾斜的腔體，實現(xiàn)連續(xù)剪切力作用(錢民全，彭榮蕤，趙篤鳳，錢大興，蕭藍(lán)，體外細(xì)胞培養(yǎng)裝置中的非平行平板流動腔，中國實用新型專利，專利號ZL 01231652.0)。然而，目前還少見有裝置可以同時對細(xì)胞施加剪切カ和電刺激的流動腔裝置，特別是能施加多個方向電刺激的平板流動腔。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可同時對施加流體剪切カ和電刺激的平板流動腔，不僅可以施加多個方向電刺激，而且方便后續(xù)顯微鏡下觀察細(xì)胞。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的可實施多方向電刺激的平板流動腔包括三層平板和兩層墊片，上平板設(shè)置有流體進出ロ，上墊片設(shè)置有導(dǎo)流槽，中平板設(shè)置矩形狹縫，下墊片設(shè)置有流動小室。培養(yǎng)液由上平板流體進ロ進入上墊片中三角形導(dǎo)流槽，使得流體充分發(fā)散并受到緩沖的作用有效的降低入口的擾流現(xiàn)象。充分發(fā)散的培養(yǎng)液由中平板上矩形狹縫進入流體動小室。為保證流體流過流體動小室時滿足層流、ニ維流動、充分發(fā)散的流動，流體動小室寬度和長度均應(yīng)大大于流體動小室厚度與放在其中的電極板的厚度之差。為進一步實現(xiàn)多方向的電刺激，所述中平板在位于 流動小室上方設(shè)有電極板，下平板在位于流動小室下方放置電極板，流動小室四邊分別放置一對電極和電極。為方便后續(xù)顯微鏡下觀察細(xì)胞，下平板上放置的電極板由銦錫氧化物導(dǎo)電玻璃制得，可以加載電刺激又透明。此電極可以制備成厚度一致的平板，實現(xiàn)均一的流體剪切力作用；也可以制備成厚度均勻變化的楔形板，實現(xiàn)連續(xù)剪切力作用。在進行流動腔實驗時在電極表面種細(xì)胞，或者根據(jù)實驗的需要對電極表面進行表襯再種細(xì)胞。中平板上電極板通過膠粘在中平板上，其連接導(dǎo)線通過刻在中平板上的小槽引出，利用密封膠密封。中平板上電極板和流動小室四周電極板均可由銦錫氧化物導(dǎo)電玻璃或者銦錫氧化物導(dǎo)電膜或者銀、金或鉬等貴金屬板制得。連接這些電極板的導(dǎo)線鋪設(shè)在下墊片上刻的小槽，放置好導(dǎo)線后用密封膠密封。平板流動腔通過螺栓或者夾具裝配好后，通過聚四氟こ烯導(dǎo)管與儲液槽和蠕動泵構(gòu)成ー個的循環(huán)流動的體系。儲液槽中的液體由蠕動泵泵出后，沿著導(dǎo)管流入平板流動腔，對電極板上的細(xì)胞施加剪切力作用，然后流出，沿著流出導(dǎo)管回到儲液槽中。工作時，除蠕動泵以外，其他裝置都放在培養(yǎng)箱內(nèi)。通過信號發(fā)生器和穩(wěn)壓電源給各對電極施加連續(xù)、脈沖等多種作用形式和強度的電刺激。電刺激時可以単獨一對電極作用，也可以幾對電極同時作用。綜上所述，本發(fā)明的平板流動腔通過在流動小室六個面安裝電極板，實現(xiàn)對細(xì)胞施加剪切力的同時，在不同電極上加載不同形式和強度電流對細(xì)胞進行電刺激。與現(xiàn)有平板流動腔相比，利用透明銦錫氧化物導(dǎo)電玻璃制備放置在流動小室底部的電極有利于后續(xù)顯微鏡下觀察細(xì)胞，還可以通過改變透明銦錫氧化物導(dǎo)電玻璃厚度實現(xiàn)均一流體剪切力或連續(xù)剪切力作用，這也是本發(fā)明提出的關(guān)鍵之一。本發(fā)明提供的平板流動腔可根據(jù)實驗要求選擇不同的電刺激方式和強度，也可以選擇不同的流體剪切力作用，所實現(xiàn)的平板流動腔結(jié)構(gòu)簡單緊湊，有望在更多生物力學(xué)研究中發(fā)揮重要作用。用于制備放置在流動小室底部的電極的材料不僅局限于銦錫氧化物導(dǎo)電玻璃，只要選擇的材料透明且導(dǎo)電，對細(xì)胞無明顯毒性即可。為簡潔起見，本發(fā)明主要以銦錫氧化物導(dǎo)電玻璃為例加以闡述，其他透明導(dǎo)電材料也可以采用相同的原理。

圖I是本發(fā)明提供的可實施多方向電刺激的平板流動腔的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明提供的可實施多方向電刺激的平板流動腔的剖視圖；圖3是本發(fā)明提供的可實施多方向電刺激的平板流動腔的俯視圖；圖4是本發(fā)明提供的可實施多方向電刺激的平板流動腔的仰視圖；[0013]圖5是圖2所示可實施多方向電刺激的平板流動腔沿圖2中的A-A線的剖視圖；圖6是圖2所示可實施多方向電刺激的平板流動腔沿圖2中的B-B線的剖視圖；圖7是圖2所示可實施多方向電刺激的平板流動腔沿圖2中的C-C線的剖視圖；圖8是本發(fā)明提供的可 實施多方向電刺激的平板流動腔的另ー實施例中流動小室底面電極板的剖視圖。其中1_導(dǎo)管；2_上平板；3_上墊片；4_導(dǎo)流槽；5_中平板；6_矩形狹縫；7_電極板；8_導(dǎo)線；9_導(dǎo)線；10_下墊片；11_下平板；12_導(dǎo)線；13_導(dǎo)線；14_電極；15_導(dǎo)線；16-電極板；17_電極；18-流動小室；19_細(xì)胞；20_螺檢；21_螺帽。
具體實施方式
以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。圖I是本發(fā)明提供的可實施多方向電刺激的平板流動腔的結(jié)構(gòu)示意圖，其結(jié)構(gòu)剖視圖、俯視圖和仰視圖分別如圖2、圖3和圖4所示，圖5、圖6和圖7分別是圖2中A-A線、B-B線和C-C線的剖視圖，圖8是本發(fā)明提供的可實施多方向電刺激的平板流動腔的另ー實施例中流動小室底面電極板的剖視圖。由圖I、圖2、圖3和圖4可知，本發(fā)明的可實施多方向電刺激的平板流動腔由三層平板和兩層墊片疊加組成，上平板2設(shè)置有流體進出ロ，上墊片3設(shè)置有導(dǎo)流槽4，中平板5設(shè)置矩形狹縫6，下墊片10設(shè)置有流動小室18。流體動小室18寬度和長度均應(yīng)大大于流體動小室18厚度與放在其中的電極板16的厚度之差。上平板2、中平板5和下平板11可由聚碳酸酷、樹脂玻璃或金屬等材料制備，上墊片3和下墊片10可由硅樹脂等制備。如圖5、圖6和圖7可知，培養(yǎng)液由上平板2上導(dǎo)管I進入上墊片3中三角形導(dǎo)流槽4，使得流體充分發(fā)散并受到緩沖的作用有效的降低入口的擾流現(xiàn)象。充分發(fā)散的培養(yǎng)液由中平板5上矩形狹縫6進入流體動小室18。所述中平板5在位于流動小室18上方設(shè)有電極板7。由銦錫氧化物導(dǎo)電玻璃制成的電極(16放置在下平板11上，位于流動小室18下方。流動小室18四邊分別放置ー對電極14和電極17。電極16可以制備成厚度一致的平板，實現(xiàn)均一的流體剪切力作用。由圖8可知，電極16也可以制備成厚度均勻變化的楔形板，實現(xiàn)連續(xù)剪切力作用。在進行流動腔實驗時在電極16表面種細(xì)胞19，或者根據(jù)實驗的需要對電極16表面進行表襯再種細(xì)胞19。電極板7、電極14和電極17由銦錫氧化物導(dǎo)電玻璃或者銦錫氧化物導(dǎo)電膜或者銀、金或鉬等貴金屬板制得。中平板5上電極板7通過膠粘連接，電極板7的連接導(dǎo)線通過刻在中平板5上的小槽引出，并通過密封膠密封。下墊片10上刻有小槽，用于鋪設(shè)連接電極板16、電極14和電極17的導(dǎo)線8、導(dǎo)線13和導(dǎo)線15、導(dǎo)線9和導(dǎo)線12，導(dǎo)線放入小槽后再用密封膠密封。上平板2、中平板5、下平板11、上墊片3和下墊片10同一位置處加工有通孔,用于裝配螺栓20，通過螺帽21壓緊裝配。螺栓20的個數(shù)可以根據(jù)平板流動腔的大小對稱設(shè)置4-40個。在平板流動腔尺寸較小時也可以直接用夾具壓緊裝配，不設(shè)置螺栓20連接。使用吋，將接種好細(xì)胞19的電極板16放入流動小室18后，通過螺栓或者夾具裝配好平板流動腔，通過聚四氟こ烯導(dǎo)管與儲液槽和蠕動泵構(gòu)成一個的循環(huán)流動的體系。儲液槽中的液體由蠕動泵泵出后，沿著導(dǎo)管流入平板流動腔，對電極板16上的細(xì)胞19施加剪切力作用，然后流出，沿著流出導(dǎo)管回到儲液槽中。工作時，除蠕動泵以外，其他裝置都放在培養(yǎng)箱內(nèi)。通過信號發(fā)生器和穩(wěn)壓電源給各對電極施加連續(xù)、脈沖等多種作用形式和強度的電刺激。電刺激時可以単獨ー對電極作用，也可以幾對電極同時作用。本發(fā)明提供的平板流動腔通過在流動小室六個面安裝電極板，實現(xiàn)對細(xì)胞施加剪切力的同時，在不同電極上加載不同形式和強度電流對細(xì)胞進行電刺激。利用透明銦錫氧 化物導(dǎo)電玻璃制備放置在流動小室底部的電極有利于后續(xù)顯微鏡下觀察細(xì)胞，還可以通過改變透明銦錫氧化物導(dǎo)電玻璃厚度實現(xiàn)均一流體剪切力和連續(xù)剪切力作用。正是由于這些綜合因素，使得本發(fā)明提供的流動腔結(jié)構(gòu)緊湊，可靠，相比以往的平板流動腔有很大的優(yōu)勢。
權(quán)利要求1.一種可實施多方向電刺激的平板流動腔，由三層平板和兩層墊片疊加組成，上平板設(shè)置有流體進出ロ，上墊片設(shè)置有導(dǎo)流槽，中平板設(shè)置矩形狹縫，下墊片設(shè)置有流動小室，其特征在于所述中平板(5)在位于流動小室(18)上方設(shè)有電極板(7)，由銦錫氧化物導(dǎo)電玻璃制成的電極板(16)放置在下平板(11)上、位于流動小室(18)下方，流動小室(18)四邊分別放置一對電極(14)和電極(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可實施多方向電刺激的平板流動腔，其特征在于所述電極板(16)為厚度一致的平板或厚度均勻變化的楔形板。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可實施多方向電刺激的平板流動腔，其特征在于所述電極板(7)、電極(14)和電極(17)由銦錫氧化物導(dǎo)電玻璃或者銦錫氧化物導(dǎo)電膜或者銀、金或鉬貴金屬板制得。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可實施多方向電刺激的平板流動腔，其特征在于所述下墊片(10)上刻有小槽，用于鋪設(shè)連接電極板(16)、電極(14)和電極(17)的導(dǎo)線(8)、導(dǎo)線(13)和導(dǎo)線(15)、導(dǎo)線(9)和導(dǎo)線(12)，上述導(dǎo)線放入小槽后用密封膠密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可實施多方向電刺激的平板流動腔，其特征在于所述電極板(7)通過膠粘在中平板(5)上，電極板(7)的連接導(dǎo)線通過刻在中平板(5)上的小槽引出并通過密封膠密封。
專利摘要本實用新型公開了一種可實施多方向電刺激的平板流動腔，由三層平板和兩層墊片疊加組成，上平板(2)設(shè)置有流體進出口，上墊片(3)設(shè)置有導(dǎo)流槽(4)，中平板(5)設(shè)置矩形狹縫(6)，下墊片(10)設(shè)置有流動小室(18)，中平板(5)在位于流動小室(18)上方設(shè)有電極板(7)，下平板(11)在位于流動小室(18)下方放置電極板(16)，流動小室(18)四邊分別放置一對電極(14)和電極(17)，在對細(xì)胞施加剪切力的同時，在不同電極上加載不同形式和強度電流對細(xì)胞(19)進行電刺激，該裝置結(jié)構(gòu)簡單緊湊，且方便后續(xù)顯微鏡下觀察細(xì)胞。
文檔編號C12M3/00GK202430227SQ201120538839

公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者呂永鋼, 鄒楊 申請人:重慶大學(xué)