环境控制型流体剪应力细胞学效应实验装置制造方法
【专利摘要】一种环境控制型流体剪应力细胞学效应实验装置，具备细胞实验环境控制能力，可方便快捷地精确控制流速等实验参数，可应用于细胞生物学领域和生命科学领域的剪应力细胞学效应实验研究。其特征在于由实验系统、控制与显示系统、底座三部分组成，实验系统安装于底座上部，控制与显示系统安装于底座中。实验系统由支持板、蠕动头、电机、流通池、支柱、试管、试管塞、进口不锈钢导管、出口不锈钢导管、试管座、管路和防护罩组成。控制与显示系统由控制线路板、电源开关、电线、气体接头、输气管、电磁阀、温度传感器、CO2气体浓度传感器、CO2气瓶、加热部件、2块触摸显示屏组成。
【专利说明】环境控制型流体剪应力细胞学效应实验装置
[0001]【技术领域】本发明涉及一种应用于细胞生物学领域和生命科学领域的剪应力细胞学效应实验装置，特别是一种具备环境控制功能的流体剪应力细胞学效应实验装置。
[0002]【背景技术】在细胞生物学研究领域和生命科学研究领域中，不同诱因的细胞学效应研究日赴深入，其中基于流体剪刀应力的细胞学效应研究重要性日益彰显。由于目前没有成熟的专用装置支持上述实验研究，该类实验研究的开展均基于分离且不成系统的部件搭建而成的临时实验回路。该实验回路主要包括流体驱动泵和细胞实验盒等部分，通过外接的管路形成的一个实验回路，其中流体驱动泵一般采用常用的蠕动泵，细胞实验盒一般自制并满足样本要求。该临时搭建的实验回路具有发下明显的不足:
[0003]1、细胞实验环境不受控:临时搭建的实验回路不具备细胞实验环境(温度和二氧化碳浓度)调节功能，对细胞样本会造成一定影响，进而影响实验结果。
[0004]2、实验参数可控性弱:这类临时搭建的实验回路流速参数难以精确控制，可调节性很弱，特别是难以满足多通路同时开展实验的要求。
[0005]3、实验状态重复性差:由于实验回路每次均是用前临时搭建，没有整体性，每次搭建过程中状态不同，重复性差，状态难以控制。
[0006]
【发明内容】
本发明的目的是建立一种流体剪应力细胞学效应专用实验装置，具备细胞实验环境控制能力，可方便快捷地精确控制流速等实验参数。
[0007]本发明包括实验系统、控制与显示系统、底座三部分，实验系统安装于底座上部，用螺钉固定，控制与显示系统安装于底座中。
[0008]所述的实验系统由 支持板、蠕动头、电机、流通池、支柱、试管、试管塞、进口不锈钢导管、出口不锈钢导管、试管座、管路和防护罩组成。实验系统所有部件以支持板为基础进行安装，蠕动头用螺钉安装于支持板正面右上位置，电机与蠕动头同轴安装并固定于支持板背面；支柱通过螺纹联接直接固定于支持板左上位置，流通池通过安装孔固定于支柱上；试管座放置于支持板底部上，将试管塞插入进口不锈钢导管和出口不锈钢导管后，压紧在试管口上，试管插在试管座中；管路将部件联接起来形成实验回路，联接顺序是出口不锈钢导管、蠕动头、流通池和进口不锈钢导管；防护罩扣在支持板底部上，形成一个封闭的实验空间。
[0009]所述的流通池由实验座、细胞样本、密封垫、盖板、进口接头、出口接头、螺钉和密封圈组成。实验座上表面加工有液流通道，液流通道两端有流体缓冲区，细胞样本安放于液流通道内，实验座侧面有2个贯通的支柱孔；密封垫安装于实验座的上表面，盖板安装于密封垫上部，通过螺钉与实验座固定并将密封垫压紧；接头通过螺纹安装于实验座两端，接头与实验座间采用密封圈密封。实验时试剂从进口接头流入相邻的流体缓冲区后进入液流通道在细胞样本上方形成剪刀应力环境，试剂再流入另一端流体缓冲区并从出口接头流出。
[0010]所述的控制与显示系统由控制线路板、电源开关、电线、气体接头、输气管、电磁阀、温度传感器、CO2气体浓度传感器、CO2气瓶、加热部件、2块触摸显示屏组成。控制线路板用螺钉固定于底座内部底面中间位置；电源开关安装于底座背面左侧中间位置，用电线与控制线路板联接；气体接头用螺纹固定于底座背面右侧中间位置，电磁阀用螺钉安装于用底座内部底面右侧位置，输气管联接气体接头出口和电磁阀进口，电磁阀出口通过输气管联接到支持板底座。温度传感器、CO2气体浓度传感器和加热部件用螺钉固定于支持板底座，用电线与控制线路板联接；2块触摸显示屏安装于底座前面并用螺钉固定，左侧触摸显示屏用于实验参数输入与设备工作状态显示，右侧触摸显示屏用于实验参数计算；C02气瓶通过输气管与底座上的气体接头进口联接。
[0011]本发明采用上述技术方案后，其显著特点是:
[0012]1、具备细胞实验环境调控能力:装置可以自动控制防护罩内温度和二氧化碳浓度，使细胞样本在实验过程中也能有效保障其对温度和二氧化碳的需求，从而消除非实验因素对细影响，提闻实验的有效性。
[0013]2、实验参数可控性较强:装置配备有专门的控制与显示系统，可在专门参数计算触摸屏上根据实验要求计算出本次实验的具体参数，并直接输入到装置专用的实验参数输入与设备工作状态显示触摸屏后，即可启动装置进行实验，实验过程中不可根据要求在触摸屏上调整实验参数，实验过程中所有参数均在触摸屏上实时显示。
[0014]3、实验状态的重复性好:由于装置是一台结构功能完善的专用设备，每次实验只需输入参数就可开展实验，实验状态可控性强，重复性好；同时，只需增加流通池数量即可实现多通路实验。
[0015]【专利附图】
【附图说明】图1本发明正面结构图
[0016]图2本发明背面结构图
[0017]图3流通池结构图
[0018]【具体实施方式】支持板11由聚四氟乙烯材料加工，呈“丄”形，板厚10mm，支持板11直接安装于底座I上部，并用8个M4螺钉固定。蠕动头10采用标准蠕动泵DG15-24型泵头，用4个M4螺钉安装于支持板11正面右上位置。电机21采用SSM23S型步进电机，通过标准平键与蠕动头10同轴安装并固定于支持板11背面。支柱12采用lCrl8Ni9Ti材料通过机加工方法成型，直径8mm，长150mm，一端加工了 M8螺纹，通过M8螺纹固定于支持板11左上位置，支柱12每2根为一组，在支持板11上共安装了 3组，每组可用于安装I个流通池13 ;试管座4用有机玻璃材料加工，加工有3个直径为20_的盲孔用于放置试管5，试管座4放置于支持板11底部上。将试管塞6用硅橡胶加工模压成型，高25mm。进口不锈钢导管6和出口不锈钢导管7均用lCrl8Ni9Ti材料管材加工，内径为3mm，外径为5mm，进口不锈钢导管6和出口不锈钢导管7均插在试管塞6中，试管塞6压紧在试管5 口部；管路9采用了硅橡胶管，管内径为3mm，外径为5mm。防护罩3用透明有机玻璃材料模压成型，壁厚3mm ο
[0019]实验座30用不锈钢材料lCrl8Ni9Ti整体采用机械加工成型，上表面的液流通道高Imm,宽22mm,长52mm,液流通道两端的流体缓冲区深15mm,宽22mm,长5mm ;细胞样本34安放于液流通道内，细胞样本34载体为标准血盖片，尺寸为26 X 22 X 0.5 (单位:mm)，细胞贴壁生长在血盖片表面；实验座30侧面有2个贯通的孔，孔径为8.1mm,实验座30通过用一组支柱12插入孔中的方式定位在支持板11上。密封垫35用无毒硅橡胶模压成型，厚度为1mm，密封垫35安装于实验座30的上表面；盖板33用IOmm有机玻璃加工，安装于密封垫35上部，通过6个M5螺钉与实验座30固定并将密封垫35压紧；进口接头31和出口接头37均用不锈钢材料lCrl8Ni9Ti加工， 通过M5螺纹安装于实验座30两端，中间用标准“O”型密封圈32密封。
[0020]电源开关18采用标准R13-250VAC型单刀双掷开关，电源开关18安装于底座I背面左侧中间位置；气体接头16为6_标准气路联接件，用M8螺纹固定于底座I背面右侧中间位置。输气管14为聚四乙烯耐压管，内径1mm，壁厚为2mm。温度传感器17采用MCP9804型数字、CO2气体浓度传感器20为COZIR型近红外传感器，加热部件19采用JRP125型薄膜型加热器，温度传感器17、CO2气体浓度传感器20，加热部件19均用M3螺钉固定于支持板11底座接；触摸显示屏O和触摸显示屏2均为AMT9507型7寸宽屏，安装于底座I前面并用6个M2.5螺钉固定，左侧触摸显示屏O用于实验参数输入与设备工作状态显示，右侧触摸显示屏2用于实验参数计算；C02气瓶15采用2L高压铝质气瓶，通过输气管14与底座I上的气体接头16联接。
[0021]实验时，先将流通池13组装好并通过支柱12在支持板11上定位并联接管路9，打开电源开关18，装置通电后在右侧触摸显示屏2上根据实验要求计算出实验流速，并在左侧触摸显示屏O上输入流速、温度和CO2气体浓度要求，启动装置进行工作状态，左侧触摸显示屏实时显示装置工作状态。装置工作时试管5中的试剂从出口不锈钢导管7流出，经蠕动头10后流入流通池13 形成实验要求的稳定流体剪应力环境，最后从进口不锈钢导管6流回试管5中。工作过程中，装置根据设定的参数，通过控制加热部件19使防护罩3内维持在一定的温度范围，如(36.5±0.5) 0C ;同时CO2气瓶15中CO2气体释放到防护罩内，在CO2气体浓度传感器20为COZIR型近红外传感器控制下，使其中CO2气体浓度控制在实验要求的范围，如(5±0.5) %，从而实现控制实验环境可控的剪刀应力实验。
【权利要求】
1.一种环境控制型流体剪应力细胞学效应实验装置，包括实验系统、控制与显示系统、底座三部分，实验系统安装于底座上部，控制与显示系统安装于底座中； 所述的实验系统由支持板、蠕动头、电机、流通池、支柱、试管、试管塞、进口不锈钢导管、出口不锈钢导管、试管座、管路和防护罩组成；实验系统所有部件以支持板为基础进行安装，蠕动头用螺钉安装于支持板正面右上位置，电机与蠕动头同轴安装并固定于支持板背面；支柱通过螺纹联接直接固定于支持板左上位置，流通池通过安装孔固定于支柱上；试管座放置于支持板底部上，将试管塞插入进口不锈钢导管和出口不锈钢导管后，压紧在试管口上，试管插在试管座中；管路将部件联接起来形成实验回路，联接顺序是出口不锈钢导管、蠕动头、流通池和进口不锈钢导管；防护罩扣在支持板底部上，形成一个封闭的实验空间； 所述的实验系统由支持板、蠕动头、电机、流通池、支柱、试管、试管塞、进口不锈钢导管、出口不锈钢导管、试管座、管路和防护罩组成；实验系统所有部件以支持板为基础进行安装，蠕动头用螺钉安装于支持板正面右上位置，电机与蠕动头同轴安装并固定于支持板背面；支柱通过螺纹联接直接固定于支持板左上位置，流通池通过安装孔固定于支柱上；试管座放置于支持板底部上，将试管塞插入进口不锈钢导管和出口不锈钢导管后，压紧在试管口上,试管插在试管座中； 所述的控制与显示系统由控制线路板、电源开关、电线、气体接头、输气管、电磁阀、温度传感器、CO2气体浓度传感器、CO2气瓶、加热部件、2块触摸显示屏组成；控制线路板用螺钉固定于底座内部底面中间位置；电源开关安装于底座背面左侧中间位置，用电线与控制线路板联接；气体接头用螺纹固定于底座背面右侧中间位置，电磁阀用螺钉安装于用底座内部底面右侧位置，输气管联接气体接头出口和电磁阀进口，电磁阀出口通过输气管联接到支持板底座；温度传感器、CO2气体浓度传感器和加热部件用螺钉固定于支持板底座，用电线与控制线路板联接；2块触摸显示屏安装于底座前面并用螺钉固定，左侧触摸显示屏用于实验参数输入与设备工作状态显示，右侧触摸显示屏用于实验参数计算；C02气瓶通过输气管与底座上的气体接头进口联`接。
【文档编号】C12M1/34GK103667043SQ201210579569
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年4月1日 优先权日:2013年4月1日
【发明者】谭映军, 王春艳, 戴钟铨, 于建茹, 聂捷琳, 顾寅, 李莹辉, 万玉民 申请人:中国航天员科研训练中心