CN101520960B - 体外模拟血管微环境的实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种模拟血管微环境的实验装置，含有卡式流动腔，蠕动泵和储液池，其核心部件卡式流动腔具有矩形基座，基座中央有台阶，台阶上开有O型密封槽与微量试剂贮存池，贮存池上覆盖微孔膜，膜上放置O型密封圈，用带矩形沟槽、中心通孔的卡板将膜拉平、固定于矩形基座台阶上，基座与带T型入流、出流口的上盖相合，卡板矩形沟槽密闭构成主流场区域；卡式流动腔，蠕动泵和储液池通过管道连接构成整体；下储液池接带滤膜的通气孔，保持系统压力恒定。本发明利用卡板下压使膜平整固定，膜下形成微量化学小室，主流场区域为片状层流，从而提供了一种可以用于微量化学实验，流场稳定性高，实验成本低的全新的体外模拟血管微环境的实验装置。
Description
一、技术领域
本发明属于血管生物学、生物力学领域，涉及一种体外模拟血管微环境的实验装置。本发明可体外模拟血管微环境，研究血管微环境因素对血管结构、功能的调控机制。
二、背景技术
心血管病严重威胁着人类生命健康。就冠心病、脑卒中和高血压病这三种目前发病率最高、危害最大的心血管病而言，根本上都是血管疾病。目前，普遍观点认为血管不仅是血流通道，还是一种具有复杂功能的器官。它不仅可以合成与分泌前列腺素、内皮依赖性舒张因子、内皮依赖性超极化因子、内皮素、血管紧张素等一系列血管活性物质调节自身张力，分泌多种生长因子改变自身结构，而且还可以通过分泌一系列与凝血、纤溶等有关的物质及粘附分子影响血液流动性及血细胞功能。血管接受周围环境信息，将信号传递到其本身或周围组织的细胞，通过其整合而产生功能或结构反应。研究发现，血管各微环境信号，特别是血流作用力与生化因子，存在着联合作用，血液(血细胞)流动-生化因子-血管(及其细胞)三者之间存在着复杂的相互作用关系。
目前用于研究微环境信息对血管细胞生物学功能调控的实验装置主要有Transwell小室、Flow chamber装置等，其中，Transwell小室用于研究生化因子和血管(及其细胞)之间的相互作用关系，而Flow chamber装置则用来研究流体作用力，特别是剪应力与血管(及其细胞)之间的相互作用关系。这些装置的缺陷在于不能用于研究血液(血细胞)流动-生化因子-血管(及其细胞)三者之间的相互作用关系，特别是不能用于研究血管微环境因素对血管结构、功能的调控机制。
三、发明内容
本发明目的是设计一种体外模拟血管微环境的实验装置，有效解决现有装置不能用于研究血液(血细胞)流动-生化因子-血管(及其细胞)三者之间的相互作用关系，特别是不能用于研究血管微环境因素对血管结构、功能的调控机制的弊端。
具体地说，体外模拟血管微环境的实验装置，含有卡式流动腔，蠕动泵和储液池，其核心部件卡式流动腔具有矩形基座，基座中央有台阶，台阶上开有O型密封槽与微量试剂贮存池，贮存池上覆盖微孔膜，膜上放置O型密封圈，用带矩形沟槽、中心通孔的卡板将膜拉平、固定于矩形基座台阶上，O型密封圈扣入O型密封槽，基座与带T型入流、出流口的上盖相合，卡板矩形沟槽密闭构成主流场区域；卡式流动腔，蠕动泵和储液池通过管道连接构成整体；下储液池接带滤膜的通气孔，保持系统压力恒定。
卡板利用中心通孔将膜紧扣于微量试剂贮存池上，使膜表面与卡板沟槽齐平，矩形基座台阶表面形成完整矩形沟槽，膜下形成微量化学小室，加入生化因子模拟血管所处生化微环境；卡板下压使膜受到张力作用，将膜平整固定于微量试剂贮存池上方，提高流场稳定性。
卡式流动腔上盖底面设有矩形密封槽，槽内放置矩形密封圈，通过上盖与基座四周的螺丝孔固定构成整体，基座台阶表面完整矩形沟槽密闭构成主流场区域。
卡式流动腔的入流、出流口为T型头部，用来发展入口流，使流动腔产生充分发展的泊肃叶流；主流场区域可以保证流场状态为片状层流，用于模拟血管流体流动。
卡式流动腔，蠕动泵和储液池通过橡胶管道连接构成整体；下储液池经蠕动泵连接上储液池，上储液池出流口接卡式流动腔入流口，卡式流动腔出流口接下储液池；上储液池中设溢流管与下储液池连接，多余液体经溢流管口直接流入下储液池，保持上储液池液面恒定；上储液池置于金属架上平台，卡式流动腔位于金属架中平台，下储液池位于金属架下平台。
下储液池设带滤膜的通气孔，与空气相通，可通过阀门随时关闭，方便实验开始后排出气体，保持系统压力恒定，有效地提高系统稳定性，防止污染。
卡式流动腔和储液池可用玻璃和塑料制作。
本发明具有如下优点：
(1)利用卡式构造有效解决上述几种实验装置不能用于研究血液(血细胞)流动-生化因子-血管(及其细胞)三者之间的相互作用关系，特别是不能用于研究血管微环境因素对血管结构、功能的调控机制的弊端。本发明利用卡板下压使膜受到张力作用，将膜平整固定于微量试剂贮存池上方，膜下形成微量化学小室，主流场区域为片状层流，从而提供了一种可以用于微量化学实验，流场稳定性高，实验成本低的全新的体外模拟血管微环境的实验装置。
(2)下储液池接带滤膜的通气孔，与空气相通，可通过阀门随时关闭，方便实验开始后排出气体，保持系统压力恒定，有效地提高系统稳定性，防止污染。
(3)本发明专利，结构简单，装配和维护十分简单。
四、附图说明
图1为本发明核心部件卡式流动腔各部件结构示意图。
1矩形基座，2基座台阶，3O型密封槽，4微量试剂贮存池，5O型密封圈，6卡板矩形沟槽，7卡板中心通孔，8卡板，9入流口，10出流口，11上盖，12矩形密封槽，13矩形密封圈，14螺丝孔。
图2为本发明核心部件卡式流动腔上盖纵剖面构造图。
图3为本发明核心部件卡式流动腔卡板纵剖面构造图。
图4为本发明核心部件卡式流动腔矩形基底纵剖面构造图。
图5为本发明体外模拟血管微环境的实验装置示意图。
15卡式流动腔，16下储液池，17蠕动泵，18上储液池，19溢液管，20通气孔，20阀门。
五、具体实施方式
下面通过实例对本发明进行具体描述，但不能理解为对本发明保护范围的限制。
体外模拟血管微环境的实验装置如图1～5所示，含有卡式流动腔，蠕动泵和储液池。图1～3为核心部件卡式流动腔结构示意图。核心部件卡式流动腔具有矩形基座1，基座中央有台阶2，台阶上开有O型密封槽3与微量试剂贮存池4，贮存池上覆盖微孔膜，膜上放置O型密封圈5，用带矩形沟槽6、中心通孔7的卡板8将膜拉平、固定于矩形基座台阶上，O型密封圈扣入O型密封槽，基座与带T型入流、出流口9，10的上盖11相合，卡板矩形沟槽密闭构成主流场区域；卡式流动腔15，蠕动泵17和储液池16，18，通过管道连接构成整体；下储液池16接带滤膜的通气孔20，保持系统压力恒定。
卡板8利用中心通孔7将膜紧扣于微量试剂贮存池4上，使膜表面与卡板沟槽6齐平，矩形基座台阶表面形成完整矩形沟槽，膜下形成微量化学小室，加入生化因子模拟血管所处生化微环境；卡板下压使膜受到张力作用，将膜平整固定于微量试剂贮存池上方，提高流场稳定性。
卡式流动腔上盖11底面设有矩形密封槽12，槽内放置矩形密封圈13，通过上盖11与基座1四周的螺丝孔14固定构成整体，基座台阶2表面完整矩形沟槽密闭构成主流场区域。卡式流动腔的入流、出流口9，10为T型头部，用来发展入口流，使流动腔产生充分发展的泊肃叶流；主流场区域可以保证流场状态为片状层流，用于模拟血管流体流动。
卡式流动腔，蠕动泵和储液池通过橡胶管道连接构成整体；下储液池16经蠕动泵17连接上储液池18，上储液池出流口接卡式流动腔15入流口9，卡式流动腔出流口10接下储液池16；上储液池中设溢流管19与下储液池连接，多余液体经溢流管口直接流入下储液池，保持上储液池液面恒定；上储液池置于金属架22上平台，卡式流动腔位于金属架中平台，下储液池位于金属架下平台。下储液池设带滤膜的通气孔20，与空气相通，可通过阀门21随时关闭，方便实验开始后排出气体，保持系统压力恒定，有效地提高系统稳定性，防止污染。
卡式流动腔和储液池可用玻璃或塑料制作。
Claims (6)
1.体外模拟血管微环境的实验装置，含有卡式流动腔，蠕动泵和储液池，其特征是：核心部件卡式流动腔具有矩形基座(1)，基座中央有台阶(2)，台阶上开有O型密封槽(3)与微量试剂贮存池(4)，贮存池上覆盖微孔膜，膜上放置O型密封圈(5)，用带矩形沟槽(6)、中心通孔(7)的卡板(8)将膜拉平、固定于矩形基座台阶上，O型密封圈扣入O型密封槽，基座与带T型入流、出流口(9，10)的上盖(11)相合，卡板矩形沟槽密闭构成主流场区域；卡式流动腔(15)，蠕动泵(17)和储液池(16，18)，通过管道连接构成整体，下储液池(16)经蠕动泵(17)连接上储液池(18)，上储液池出流口接卡式流动腔(15)入流口(9)，卡式流动腔出流口(10)接下储液池(16)，上储液池中设溢流管(19)与下储液池连接，多余液体经溢流管口直接流入下储液池，保持上储液池液面恒定，上储液池置于金属架(22)上平台，卡式流动腔位于金属架中平台，下储液池位于金属架下平台；下储液池(16)接带滤膜的通气孔(20)，保持系统压力恒定。
2.根据权利要求1所述的体外模拟血管微环境的实验装置，其特征是：卡板(8)利用中心通孔(7)将膜紧扣于微量试剂贮存池(4)上，使膜表面与卡板矩形沟槽(6)齐平，矩形基座台阶表面形成完整矩形沟槽，膜下形成微量化学小室，加入生化因子模拟血管所处生化微环境；卡板下压使膜受到张力作用，将膜平整固定于微量试剂贮存池上方，提高流场稳定性。
3.根据权利要求1或2所述的体外模拟血管微环境的实验装置，其特征是：卡式流动腔上盖(11)底面设有矩形密封槽(12)，槽内放置矩形密封圈(13)，通过上盖(11)与基座(1)四周的螺丝孔(14)固定构成整体，基座台阶(2)表面完整矩形沟槽密闭构成主流场区域。
4.根据权利要求1所述的体外模拟血管微环境的实验装置，其特征是：卡式流动腔的入流、出流口(9，10)为T型头部，用来发展入口流，使流动腔产生充分发展的泊肃叶流；主流场区域可以保证流场状态为片状层流，用于模拟血管流体流动。
5.根据权利要求1所述的体外模拟血管微环境的实验装置，其特征是：下储液池设带滤膜的通气孔(20)，与空气相通，可通过阀门(21)随时关闭，方便实验开始后排出气体，保持系统压力恒定，有效地提高系统稳定性，防止污染。
6.根据权利要求1所述的体外模拟血管微环境的实验装置，其特征是：卡式流动腔和储液池可用玻璃或塑料制作。
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