一種平行平板實(shí)驗(yàn)腔裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，涉及一種實(shí)驗(yàn)用平行平板實(shí)驗(yàn)腔裝置，提供一種實(shí)現(xiàn)層流，形成穩(wěn)定的用于對(duì)細(xì)胞等培養(yǎng)物加載流體切應(yīng)力刺激的實(shí)驗(yàn)腔裝置的技術(shù)方案。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的流體切應(yīng)力值主要通過(guò)理論公式來(lái)計(jì)算獲得，因此為獲得需要的流體切應(yīng)力值的時(shí)候，進(jìn)行控制平行板實(shí)驗(yàn)腔的各參數(shù)來(lái)獲得理論流體切應(yīng)力。在滿足雷諾系統(tǒng)Re=pQD/(ywh)，其中P為液體密度，D為4wh/[2*(w+h)]的前提下，切應(yīng)力計(jì)算公式:T=6yQ/(wh~
2)其中τ為流體切應(yīng)力值，口為液體粘度，Q為液體流量，w為腔體內(nèi)流道的寬度，h為腔體內(nèi)流道的高度。
[0003]目前用于施加流體切應(yīng)力的可重復(fù)滅菌使用的，培養(yǎng)片使用的是常規(guī)的載玻片(培養(yǎng)片)，可更換培養(yǎng)片的，直接在載玻片上進(jìn)行細(xì)胞爬片后把培養(yǎng)片放入平行平板實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)，進(jìn)行對(duì)細(xì)胞進(jìn)行流體切應(yīng)力刺激實(shí)驗(yàn);對(duì)于流體切應(yīng)力控制主要是保證載玻片的厚度的一致性來(lái)實(shí)現(xiàn)，然而為此對(duì)于載玻片的厚度要求非常高；提高載玻片厚度精度要求將大大增加載玻片的制造成本；否則直接導(dǎo)致極大的流體切應(yīng)力變化，難以滿足科研試驗(yàn)的重復(fù)性要求;舉例:根據(jù)上述公式:可知在更換培養(yǎng)片的過(guò)程中，會(huì)造成流體切應(yīng)力τ的變化的原因是培養(yǎng)片更換導(dǎo)致的高度變化。一般腔體使用的h往往是0.1mm?0.5mm高度，假設(shè)在特定粘度和流量下，w=20mm，h=0.2mm,x=6yQ/ (wh'2)=16.872達(dá)因/平方厘米時(shí)，更換載玻片高度變化0.02mm，即從1mm厚的載玻片改成1.02mm后的載玻片后，流體切應(yīng)力變成了13.9463達(dá)因/平方厘米;切應(yīng)力變化率達(dá)到了: 17.34%。
[0004]目前為解決流道與培養(yǎng)片緊密貼合的方法，使用一次性的方法把培養(yǎng)片用膠水粘合上流道，或者使用負(fù)壓吸附的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，然而這樣的方式都是以犧牲培養(yǎng)片的大部分培養(yǎng)面積的前提下實(shí)現(xiàn)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決使用可更換片培養(yǎng)片(5)的平行平板實(shí)驗(yàn)腔，在培養(yǎng)片(5)更換時(shí)避免由于培養(yǎng)片的尺寸誤差導(dǎo)致的流體切應(yīng)力理論誤差問(wèn)題，以及為避免占用過(guò)多培養(yǎng)片(5)上的培養(yǎng)面積下，本發(fā)明提供了一種平行平板實(shí)驗(yàn)腔裝置的技術(shù)方案。
[0006]本發(fā)明的平行板實(shí)驗(yàn)腔整體可進(jìn)行高溫滅菌后重復(fù)使用。
[0007]本發(fā)明腔體內(nèi)使用的作為耗材培養(yǎng)片(5)為高25mm，長(zhǎng)75mm厚(高)lmm載玻片，厚度精度控制范圍在正0?正0.1mm;用于細(xì)胞的種植和培養(yǎng)，保證利用常規(guī)載玻片進(jìn)行大量的細(xì)胞培養(yǎng)。
[0008]為了避免使用控制培養(yǎng)片(5)的厚度高度一致來(lái)保證在相同流量下形成的流體切應(yīng)力值的相同，本發(fā)明使用了上下組合式腔體，在上腔體(1)上直接加工出流道的寬度和高度，下腔體(2)作為一個(gè)整體平面與上腔體(1)貼合，其中流道的寬度小于培養(yǎng)片的寬度約1?6mm，從而保證了下腔體(2)放入彈性墊(9)和培養(yǎng)片(5)后，下腔體流道面與培養(yǎng)片培養(yǎng)面成同一平面與上腔體(1)上的面進(jìn)行貼合，形成固定尺寸的流道，上腔體(1)壓在培養(yǎng)片
(5)的壓邊位置，組合后完全貼合流道，從而在液體各項(xiàng)參數(shù)可控的前提下實(shí)現(xiàn)對(duì)流體切應(yīng)力的高精度可控，上下腔腔體使用鈦合金或者不銹鋼或者鋁合金制作而成，適合高精度加工。
[0009]為了保證培養(yǎng)(5)片與流道邊面的貼合，在培養(yǎng)片與流道邊面貼合的另一面使用了彈性墊(9)的方式，通過(guò)彈性墊的反向作用力實(shí)現(xiàn)了培養(yǎng)片與流道面有效貼合，形成了高重復(fù)性的層流道，同時(shí)簡(jiǎn)化了安裝方式。
[0010]所使用的彈性墊(9)可以如培養(yǎng)片(5 )—樣進(jìn)行替換，并彈性墊(9 )可以進(jìn)行高溫消毒后重復(fù)使用，彈性墊(9)根據(jù)作用與平行平行板實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)液體的壓力進(jìn)行選擇，以保證液體壓力的變動(dòng)可能造成對(duì)培養(yǎng)片(5)背部彈性墊片(9)的作用產(chǎn)生極其微小的切應(yīng)力變化，從而保證在相同可控液體的輸入下更換培養(yǎng)片后的層流形成的切應(yīng)力的精度非常高。
[0011]上腔體有四路接口(a)(b)(c)(d)，可用于外部液體的流入和流出，并可以利用其中兩側(cè)各1路進(jìn)行空氣的排出，在裝合已經(jīng)放置了爬有細(xì)胞的培養(yǎng)片的過(guò)程中，以免空氣氣泡導(dǎo)致細(xì)胞的死亡，同時(shí)上腔體兩側(cè)的液體進(jìn)出口往腔體內(nèi)有液體緩沖槽，從緩沖槽到培養(yǎng)片留有一定的距離，避免了液體進(jìn)口處的層流不穩(wěn)的現(xiàn)象和方便組合后的排氣操作。
[0012]為避免空氣氣泡導(dǎo)致細(xì)胞的死亡，本發(fā)明在下腔體上有一個(gè)凸臺(tái)，高度0.1mm?0.5mm，這個(gè)凸臺(tái)在使用過(guò)程中可以在組合上下腔體前在下腔體上用針管加注培養(yǎng)液使由凸臺(tái)圍城的閉環(huán)內(nèi)覆蓋一層很薄的營(yíng)養(yǎng)液，而這層營(yíng)養(yǎng)液一來(lái)可以使得培養(yǎng)片(5)上的細(xì)胞浸在營(yíng)養(yǎng)液中，同時(shí)在上下腔體組合時(shí)控制空氣盡量少留在腔體內(nèi)和分布在培養(yǎng)片(5)上，為后面的排氣操作提供好的準(zhǔn)備。
[0013]本發(fā)明下腔體(2)上的凸臺(tái)，在與上腔體(1)組合時(shí)可行形成很好的限位，保證上下腔體很好的組合安裝，同時(shí)在與上腔體組合時(shí)，使得與上腔體的一個(gè)用于密封的凹槽形成一個(gè)用于安裝密封圈的空腔。在這個(gè)空腔里面安裝密封圈后很好的起到了密封流道的作用。
[0014]本發(fā)明在上下腔體開(kāi)設(shè)了視窗，因此在腔體使用過(guò)程中，把彈性墊用透明的材料或者環(huán)狀的，就可以放大腔體內(nèi)觀察培養(yǎng)片的細(xì)胞進(jìn)行觀察;上下視窗與上下腔體使用耐高溫，無(wú)毒膠水進(jìn)行粘合并保證與腔體需求面成一平面。
[0015]上下腔體使用螺栓進(jìn)行固定。
[0016]本發(fā)明一種平行平板實(shí)驗(yàn)腔裝置的有益效果是:
本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)以下效果
1、本發(fā)明使得對(duì)于實(shí)現(xiàn)層流，加載流體切應(yīng)力時(shí)，使用可更換的培養(yǎng)片時(shí)，培養(yǎng)片的厚度精度要求降低了，同時(shí)降低了培養(yǎng)片成本；
2、本發(fā)明使得對(duì)于實(shí)現(xiàn)層流，加載流體切應(yīng)力時(shí)，流體切應(yīng)力的值的控制精度得到了提高，科學(xué)數(shù)據(jù)的重復(fù)性提高了，并非?？煽浚?br> 3、本發(fā)明使得裝置安裝簡(jiǎn)化了，避免了使用膠粘密封或者負(fù)壓密封的操作不方便性，同時(shí)保證了在一塊培養(yǎng)片上的大部分面積上可以進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，并且本發(fā)明可以重復(fù)滅菌使用。
[0017]因此本發(fā)明提供了一種用于相同面積培養(yǎng)片下實(shí)現(xiàn)層流的，高可靠性的，高精度的，可重復(fù)性的，在相同的培養(yǎng)片的條件下，獲得或最大的培養(yǎng)面積或最好的流體切應(yīng)力重復(fù)性控制的精度在3%以下甚至更高。
[0018]附圖內(nèi)容
圖1一種平行平板實(shí)驗(yàn)腔裝置剖視圖圖2 —種平行平板實(shí)驗(yàn)腔裝置剖視圖圖3 —種平行平板實(shí)驗(yàn)腔裝置爆炸圖圖4 一種平行平板實(shí)驗(yàn)腔裝置上腔體圖圖5 —種平行平板實(shí)驗(yàn)腔裝置下腔體圖圖6 —種平行平板實(shí)驗(yàn)腔裝置對(duì)外接口位置圖圖7 —種平行平板實(shí)驗(yàn)腔裝置用培養(yǎng)片及與流道貼合處的壓邊示意圖圖8 —種使用平行平板實(shí)驗(yàn)腔裝置的循環(huán)系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]準(zhǔn)備好厚度在1?1.1mm厚度，長(zhǎng)75mm寬25mm的載玻片進(jìn)行細(xì)胞爬片之后做成的培養(yǎng)片(5)0
[0020]對(duì)除培養(yǎng)片以外的所有實(shí)驗(yàn)腔部分進(jìn)行在溫度120攝氏度，60分鐘的滅菌箱中進(jìn)行消毒滅菌。
[0021 ]把消毒后取出的腔體在生物安全柜中進(jìn)行操作。
[0022]把彈性墊(9)放入下腔體(2)放培養(yǎng)片(5)的位置，然后把培養(yǎng)片(5)細(xì)胞面朝上放入下腔體放培養(yǎng)片(5)的位置。
[0023]在下腔體(2)上用針管把營(yíng)養(yǎng)液覆蓋住培養(yǎng)片(5)和整個(gè)閉環(huán)凸臺(tái)內(nèi)的空間。
[0024]在上腔體(1)上把密封墊裝入上腔體凹槽內(nèi)。
[0025]把上腔體(1)蓋在下腔體(2)上，并用螺栓(10)進(jìn)行固定。
[0026]把實(shí)驗(yàn)腔微微向兩側(cè)傾斜，用過(guò)注入營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行排氣。
[0027]完成排氣好的平行板實(shí)驗(yàn)腔接入液體循環(huán)栗系統(tǒng)(11)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于細(xì)胞培養(yǎng)的加載流體切應(yīng)力的平行平板實(shí)驗(yàn)腔裝置，其特征包括上腔體(1)，下腔體(2)，上腔體(1)上有上視窗(3)，下腔體(2)上有下視窗(4)，培養(yǎng)片(5)，密封墊(6)，接頭(7)，密封圈(8)，彈性墊(9)，螺栓(10)組成，組合后的腔體，分別在(&)，(13)，((3)，(d)四個(gè)位置通過(guò)接頭(7)進(jìn)行與外界連接;上下腔體由螺絲進(jìn)行組合;其中實(shí)驗(yàn)腔各部分都能耐高溫消毒，細(xì)胞爬片面培養(yǎng)片(5)的相對(duì)的另一面用彈性墊(9)形成對(duì)培養(yǎng)片的反向作用力使得上腔體(1)與下腔體(2)組合后，培養(yǎng)片(5)與上腔體(1)流道完全貼合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種平行平板實(shí)驗(yàn)腔裝置，其特征在于:上腔體(1)使用鈦合金，不銹鋼，或者鋁合金材料為主體加工出來(lái);上腔體(1)有一個(gè)固定尺寸的流道，此流道尺寸寬度小于培養(yǎng)片(5)約1mm?6mm，高度0.1?0.5mm之間；同時(shí)在固定流道的外圍留有一個(gè)在放置密封墊(6)的凹槽，放入密封墊后可與下腔體(2)組合用形成密封流道的效果；上腔體(1)留有開(kāi)口安裝上視窗(3)，上視窗(3)使用包括玻璃，石英等透明可高溫滅菌材料，上視窗(3)—面與上腔體(1)進(jìn)行粘合后，另一面與上腔體(1)加工出來(lái)的流道面共面，形成一個(gè)完整的流道平面，上腔體(1)兩側(cè)設(shè)有液體進(jìn)口和出口緩沖池，并緩沖池的位置離視窗有一定距離。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種平行平板實(shí)驗(yàn)腔裝置，其特征在于:下腔體(2)使用鈦合金，不銹鋼，或者鋁合金材料為主體加工出來(lái)，下腔體(2)留有開(kāi)口安裝下視窗(4)，下視窗(4)使用包括玻璃，石英等透明可高溫滅菌材料，上視窗(3)—面與上腔體(1)進(jìn)行粘合后，在下視窗(4)位置，同時(shí)形成有用于放置培養(yǎng)片空腔，其空腔高度大于培養(yǎng)片(5)高度，并小于培養(yǎng)片與彈性墊(9)的高度;下腔體(2)上有一個(gè)高起的凸臺(tái)，凸臺(tái)高度0.1?0.5mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種平行平板實(shí)驗(yàn)腔裝置，其特征在于使用的培養(yǎng)片(5)為常規(guī)的載玻片，或者定制尺寸的有硬度的玻璃片，石英片，尺寸厚度范圍0.1mm?2mm.培養(yǎng)片(5)上的兩側(cè)壓邊寬度尺寸各在0.5mm?3mm之間。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種平行平板實(shí)驗(yàn)腔裝置，其特征在于彈性墊(9)是使用可高溫滅菌，壓縮率小于25%的，無(wú)毒的彈性材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種平行平板實(shí)驗(yàn)腔裝置，其特征在于:上腔體(1)上有在(a)，(b)，(c)，(d)，四個(gè)位置處與接頭(7)通過(guò)密封圈(8)進(jìn)行連接，密封圈使用聚四氟乙烯等有密封作用的墊圈，或者娃膠粘接連接保持密封，接頭的內(nèi)徑10mm以下。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種平行平板實(shí)驗(yàn)腔裝置，其特征在于:上腔體(1)與下腔體(2)進(jìn)行裝合后，中間使用密封墊(6)進(jìn)行密封，密封墊(6)的尺寸在0.40?3.00mm之間，材料使用可高溫滅菌的橡膠，硅膠等高分子材料。
【專利摘要】本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，提供了一種可以重復(fù)高溫滅菌的平行平板實(shí)驗(yàn)腔裝置，使用彈性墊反作用力使得培養(yǎng)片與層流流道緊密貼合，把輸入有可控的液體流轉(zhuǎn)變成可控的液體層流，并且在更換培養(yǎng)片的時(shí)候，對(duì)控制液體層流的控制精度的影響有很大的降低，并可以在培養(yǎng)片的壓邊以外的面積上實(shí)現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)，與其它方案相比，在相同的培養(yǎng)片下，獲得或更大的培養(yǎng)面積或更好的流體切應(yīng)力控制的重復(fù)性培養(yǎng)效果。
【IPC分類】C12M3/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105483004
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610093387
【發(fā)明人】顧宇靈, 魏萍
【申請(qǐng)人】上海泉眾機(jī)電科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2016年2月22日