CN101948746B

CN101948746B - 人工口腔模拟系统装置

Info

Publication number: CN101948746B
Application number: CN 201010276951
Authority: CN
Inventors: 陈望化; 邹晓斌
Original assignee: HAOLAI CHEMICAL (ZHONGSHAN) CO Ltd
Current assignee: Haolai Chemical (Zhongshan) Co., Ltd.
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2030-09-09
Also published as: CN101948746A

Abstract

本发明公开了一种人工口腔模拟系统装置，它包括：培养基罐、多通道泵、流动室、药物样品溶液瓶和废液收集罐；所述培养基罐通过管道与多通道泵相连接，所述多通道泵通过管道与流动室相连接；所述多通道泵和流动室之间的管道上设有三通阀，该三通阀通过管道与药物样品溶液瓶相连接，所述三通阀与药物样品溶液瓶之间连接的管道上设有管道夹；所述流动室通过管道与废液收集罐相连接，且所述流动室和废液收集罐之间的连接管道上设有多通道泵。本发明具有如下有益效果：结构简单，成本低廉，实验周期短，实验结果的重复性好，精度控制高，不易受到污染。

Description

人工口腔模拟系统装置

技术领域

本发明涉及一种口腔的模拟装置，尤其是涉及一种人工口腔模拟系统装置。

背景技术

长期以来，人们通常以微生物纯培养的方式进行细菌学的研究，这种研究很大程度上简化了外界环境的影响，帮助人们认识了很多个体微生物的习性，取得了很多重要的研究成果，为医学和微生物学的发展做出了巨大贡献。然而自然界中大多数细菌并不是以纯培养下的游离状态生存，而是以生物膜的形式存在。生物膜是大量微生物聚集于某种介质表面上并包裹在其自身分泌的胞外多糖中形成的一种特殊细胞群体结构，它可由单种细菌构成，但更多情况下是多种细菌的聚居体。与游离状态的细菌相比，生物膜的临床病理意义更为重要，由于它具有一层致密的保护性胞外多糖，因此具有更强的耐药性和更强的抵抗宿主免疫杀伤的能力，而且生物膜内不同细菌之间还存在一套复杂的信息传递体系，一些耐药基因可以在不同的菌种间转移，从而加大了传统抗生素治疗的难度。

牙菌斑是粘附在牙齿表面、牙龈边缘、牙龈内部或口腔其他软组织上的一种生物膜。它由大量口腔细菌、细胞外间质、少量白细胞、脱落上皮细胞和食物残渣组成；其附着牢固，难以去除。牙菌斑被认为是大多数口腔疾病的主要致病因素，包括龋齿、牙龈炎、牙周炎等，因此对牙菌斑的研究成为口腔医学研究的一个热点。在研究方法上，“原位”的方法最能反映真实情况，但这种方法实际操作起来难度较大，而且存在很大的不确定性；所以在口腔生物膜的研究方法上，普遍采用的是体外模型的方法。体外模型一方面可以简化许多复杂的体内环境因素，另一方面可以实现对生物膜生长条件的有目的的控制。

目前，口腔生物膜的体外模型研究方法有如下几种：

1、恒化器-流动室模型。参见Herles S，Olsen S，Affiitto J，Garffar A.Chemostat flow cell system：an in vitro model for evaluation of antiplaque agents.J Dent Res.1994；73(11)：1748-1755。参见图1所示，该模型包括恒化室101、附加的细菌溶液室102、混合室103、多通道泵104、多个流动室105和废液收集室106；所述恒化室101通过管道和混合室103连接相通，所述附加的细菌溶液室102通过管道和混合室103连接相通，所述混合室103通过管道与多通道泵104的入口连接相通，所述多通道泵104的出口通过管道与多个流动室105连接相通，所述流动室105通过管道与废液收集室106连接相通，所述混合室103也通过管道与废液收集室106连接相通。该模型的工作原理是：在恒化室101中培养5种口腔细菌，在适宜的生长条件(pH、温度、营养和厌氧都有规定的要求)下经过一定时间(通常为2-7天)的培养，各菌种会达到一种相对稳定平衡的状态(即菌群比例的稳定，细菌生长与衰亡的平衡等)；在细菌生长达到平衡后，将菌液用泵抽到混合室103内，再用多通道泵104将混合室103内的菌液分配到多个流动室105内，菌液流经流动室105后，细菌会在流动室105内的载体107表面(羟基磷灰石HAP片或者锗片)上附着并繁殖生长形成菌斑样生物膜。该恒化器-流动室模型有多个流动室105并联，因此可同时进行多个样品的测试，而且方便取样。但是，该模型的缺陷也比较明显：1)流动室没有温度控制，因此不能模拟人口腔真实的生物膜生长温度；2)整个系统管路较复杂，受污染的可能性较大；3)实验周期较长，完成一轮测试需要大约一周时间。

2、恒化器-恒流室模型。中国专利申请号：CN200610020608.6，公开了一种口腔生物膜动态模型装置及其形成口腔生物膜的方法。参见图2所示，该模型包括碱液罐201、培养基罐202、发酵罐203、恒流培养室204、和加样瓶205。该模型的工作原理同“恒化器-流动室模型”类似：即在恒流培养室204内进行口腔细菌培养，pH可由碱液罐201控制，营养由培养基罐202提供；该发明的关键点是它的恒流培养室204，该培养室204可以垂直放置多个加样器206，每个加样器206又可以固定多个生物膜载体207表面如羟基磷灰石片等；而且该系统可以并联多个恒流培养室204。在细菌培养好后，将菌液泵入恒流培养室204中，细菌就可以在加样器205上的载体206表面上附着并生长形成生物膜。该模型的优缺点同“恒化器-流动室模型：相比，该模型的改进之处就是生物膜生长的恒流培养室温度可控，但“恒化器-流动室模型”的缺点在本模型中没有多大改善，该模型仍具有如下缺陷：1)整个系统的构造仍然相当复杂，补料系统、管路和泵都很多；这一方便增加操作的繁琐度，另一方面也增加了污染控制的难度；2)实验周期长。

3、Zurich模型。参见Guggenheim B，Giertsen E，Schupbach P，Shapiro S.Validation of an in vitro Biofilm Model of Supragingival Plaque.J Dent Res.2001；80(1)：363-370.Guggenheim B，Guggenheim M，Gmur R，Giertsen E，Thurnheer T.Application of the Zurich Biofilm Model to Problems of Cariology.Caries Res.2004；38：212-222。参见图3所示，该模型包括细胞培养板301，所述细胞培养板301上设有24个小孔302，该小孔302内设有生物膜生长载体303。该模型的工作原理是：利用24孔细胞培养板作为生物膜生长装置，孔内放置羟基磷灰石片或者牛牙作为生物膜生长载体；具体的步骤是：首先体外培养5种典型的口腔细菌，然后将其混合接种到24孔板上，厌氧培养，这样口腔细菌就能在生长载体上沉积并附着生长形成生物膜；培养时间总共需要64小时，中间需要2次更换培养基；在进行药物活性测试时，需要选择6个时间点进行药物处理；利用该模型可以模拟人龈上菌斑的生长。该模型的最大的优点是装置设计简单，成本低廉，操作起来也比较方便；但是该模型具有如下缺陷：1)它的生物膜培养模式是静态培养，无法模拟人口腔中的唾液流动；2)厌氧培养，有氧操作，对生物膜的发育也存在一定影响；3)它的培养基配制起来比较复杂。

4)人工口腔模型(Artificial Mouth)，参见Sissons CH，Cutress TW，Hoffman MP，Wakefield JSJ.A multi-station dental plaque microcosm(artificialmouth)for the study of plaque growth，metabolism，pH，and mineralization.JDent Res.1991；70(11)：1409-1416。参见图4、5所示，该模型包括一个多站式多端口的密封舱室401，该密封舱室401上设有接种口402、培养基入口403、检测电极入口404和取样口405，该密封舱室401内设有载体支撑台406，该载体支撑台406上设生物膜的生长载体407。该模型的工作原理是：该模型生物膜的生长载体407选用一种组织培养盖玻片，往接种口402注入唾液到载体支撑台406的盖玻片载体407上，随后从顶部培养基入口403滴加培养液或者其它冲击溶液，生物膜就会在盖玻片载体407上生长，培养过程需要通入厌氧气体以制造厌氧环境，通过检测电极入口404插入电极可观察生物膜生长过程的pH变化，还可从取样口405取出生物膜样品进行相关的生理生化分析。该模型设计很精巧，能实现对生物膜的生长环境和过程进行一些高精度的控制和监测，而且能独立控制多个生物膜样本的生长；但是该模型具有如下缺陷：1)正因为该模型控制精度要求较高，所以其构建成本高；2)该模型的实验周期比较长，一次实验可能需要几周的时间。3)该模型菌斑需要在厌氧环境中生长，与实际体内生物膜生长环境有差别。

5、恒厚生物膜反应器(Constant Depth Film Fermenter，CDFF)；参见Peters AC，Wimpenny JWT.A constant-depth laboratory model film fermentor.Biotechnol Bioeng.1988；32：263-270.Pratten J，Wilson M.Antimicrobial susceptibility and composition of microcosm dental plaque supplemented with sucrose.Antimicrob Agents Chemother.1999；43(7)：1595-1599。参见图6所示，该生物膜反应器包括一个腔体500，该腔体500上设有样品入口501、空气入口502和培养基入口503；该腔体500内设有旋转盘504，该旋转盘上设有多个相同尺寸的小凹槽505，小凹槽505内设有釉质片或羟磷灰石片506；所述小凹槽505的上表面设有旋转的刀片507。该生物膜反应器的工作原理是：生物膜的生长是在腔体500(类似一个发酵罐的空间)内进行；腔体500内设有旋转盘504，内有多个等深度的小凹槽505，釉质片或羟磷灰石片506可置入凹槽505内以提供菌斑形成的表面，该反应器内接种的细菌可来自厌氧培养恒化器内的混合菌液或来自于唾液/菌斑接种物，实验时开动旋转盘504，通过旋转盘504上方的培养基入口503接种细菌和流加培养基，细菌在凹陷处的表面上附着之后即可逐渐繁殖发育形成生物膜，并逐渐变厚；当凹槽505中生物膜达到一定厚度时，上方旋转的刀片507就会除去多余的生物膜，以保证生物膜处于恒定厚度。该反应器是一个相对成熟的生物膜反应器，在研究成熟生物膜的特性和抗菌物质活性方面都有较为广泛的应用。但是其仍然具有如下缺陷：1)没有对反应器的温度进行控制；2)实验周期长；3)实验结果的重复性差。

综上所述，现有的口腔生物膜的体外模型都存在一定的缺点，不能完全满足研究的需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种人工口腔模拟系统装置，该系统装置结构简单，成本低廉，实验周期短，实验结果的重复性好，精度控制高，不易受到污染。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

人工口腔模拟系统装置，它包括：

培养基罐，该培养基罐用于菌种的培养，菌种的培养以人的唾液或菌斑作为生物膜的菌种来源，以最大程度地模拟人的真实菌斑的状态；

多通道泵，用于输送细菌培养液和药物样品溶液，也负责将流动室中废液输送到废液收集罐；

流动室，用于接种和药物处理，即将唾液包被的羟基磷灰石片放入流动室内，然后用移液器往流动室内注满唾液或菌斑的稀释液，和将药物样品溶液泵入流动室对已附着并生长一定时间的牙菌斑进行处理实验；

药物样品溶液瓶，用于提供药物样品溶液；

和废液收集罐，用于废液的收集。

所述培养基罐通过管道与多通道泵相连接，所述多通道泵通过管道与流动室相连接；所述多通道泵和流动室之间的管道上设有三通阀，该三通阀通过管道与药物样品溶液瓶相连接，所述三通阀与药物样品溶液瓶之间连接的管道上设有管道夹；所述流动室通过管道与废液收集罐相连接，且所述流动室和废液收集罐之间的连接管道上设有多通道泵。

进一步地，所述流动室包括至少一个流动室单元；在一次实验中可以同时做多组实验条件相同的测试，增加样品测试容量。

进一步地，所述培养基罐和多通道泵之间设有级联的Y型接头，以将培养罐内的培养液分配到各个流动室单元。

进一步地，所述流动室单元设置在一流动室固定架上；流动室固定架可以一次性固定多个流动室，方便对多个流动室进行平行操作，保证各个流动室操作条件的一致性。

进一步地，所述流动室固定架外设置有恒温水浴箱；恒温水浴可以精确控制和调节生物膜的生长温度。

进一步地，所述流动室包括流动室底座和流动室上盖；所述流动室底座上表面设有凹槽，该凹槽的大小与流动室上盖相匹配，所述流动室上盖正好可以匹配的嵌入到凹槽中，相互之间起到配合密封作用；所述凹槽的中部设有液体流动槽，该流动槽内设有至少一个与牙齿材质相同或相近的载片；所述流动室上盖上设有液体输排管和液体排出管，在进行样品测试时，所述液体输排管负责将样品溶液输入和排出液体流动槽，在一般培养过程中，培养液由液体输排管输入，由液体排出管排出；所述流动室底座和流动室上盖通过固定装置可拆卸的固定。

所述液体流动槽内设有汇液凹槽；该汇液凹槽设置在所述液体输排管的正下方位置；由于汇液凹槽可以将药物抗生物膜活性测试后剩余的样品溶液汇集，也可将培养过程完成后的培养液汇集；因此，剩余的样品溶液或培养液都可通过液体输排管排出；这种结构有助于将液体流动槽的剩余样品溶液或培养液尽可能全部排出，不留下残留，而不致影响实验的效果。。

所述液体输排管的下端设有弹性管，该弹性管的下端部延伸到汇液凹槽的底部；由于汇液凹槽可以将药物抗生物膜活性测试后剩余的样品溶液汇集，也可将培养过程完成后的培养液汇集；因此，剩余的样品溶液或培养液都可经过弹性管，然后通过液体输排管排出；这种结构有助于将液体流动槽的剩余样品溶液或培养液尽可能全部排出，不留下残留，而不致影响实验的效果。

所述液体输排管的上下端端头设有弧形凸起，以方便培养液输液管道套接在液体输排管的上端头上，也方便弹性管套接在液体输排管的下端端头上。

所述液体输排管和液体排出管分别与流动室上盖为一体成型的结构，以免液体输排管和液体排出管与流动室上盖间存在缝隙，避免污染死角的产生。

所述液体流动槽内中部设有固定板，在固定板侧壁和对应的液体流动槽内侧壁上设有用于放置载片的限位结构。限位结构的设置，使得载片在液体流动槽内能固定于一空间位置，不致四处滑动，从而影响实验的效果。

所述固定板侧壁上设有弧形凹陷线，所述液体流动槽内侧壁上设有对应于固定板侧壁上弧形凹陷线的弧形凹陷线，两对应的凹陷线构成限位载片的结构。

所述凹槽的外边缘表面上设有一环形小槽，该环形小槽内设有弹性密封圈；优选地，弹性密封圈是橡胶材质。弹性密封圈的设置，可以防止液体流动槽内的培养液渗出槽外，造成污染。

所述流动室底座和流动室上盖通过螺栓可拆卸的固定；在液体培养过程中，可以随时取样分析。

所述与牙齿材质相同或相近的载片是羟基磷灰石片或者锗片。

所述流动室上盖还设有与液体输排管外形相同的实心把手，方便开启流动室上盖。

进一步地，所述流动室固定架包括上固定架和下固定架；所述上固定架下表面设有凹槽；所述下固定架的上表面设有与上固定架下表面的凹槽位置相对应凹槽，所述上、下固定架的凹槽与流动室的大小相匹配，从而能将流动室固定在所述上、下固定架的凹槽内；所述上、下固定架通过固定装置固定在一起。

进一步地，所述恒温水浴箱包括箱体和保温罩，所述保温罩和箱体匹配扣合；所述保温罩可以保证水浴箱内各部分温度的均匀分布，并减少热量散失；所述保温罩的下表面设有缺口，该缺口用作管道的进出通道；所述保温罩的上表面上设有把手，以方便保温罩的取放；所述箱体内设有承物板，用于安放流动室固定架；所述箱体上设有温度数字显示器和调节旋钮，以调节到需要的温度条件。

进一步地，本发明人工口腔模拟系统装置，它还包括三通架，该三通架包括药物样品溶液承重板、药物样品溶液瓶控制板、三通放置板和支撑柱；所述药物样品溶液承重板、药物样品溶液瓶控制板和三通放置板固定在支撑柱上；所述药物样品溶液瓶控制板上设有药物样品溶液瓶卡孔，用于放置药物样品溶液瓶，该瓶底部由药物样品溶液承重板承重；所述三通放置板上设有通孔，用于与放置在药物样品溶液承重板上的药物样品溶液瓶连接的管道穿过；所述三通架顶部两侧固设有管道放置板，该管道放置板上设有管道放置缺口，各种管道即可放置在管道放置缺口内；三通架的主要目的是使三通、各种连接管道以及药物样品溶液瓶的摆放整齐有序，方便操作。

进一步地，所述流动室、流动室固定架以及恒温水浴箱的保温罩均可选用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMC)或聚碳酸酯(PC)材料加工制作，也可选用其它的有机材料进行制作，优选耐化学侵蚀的、耐高温的、透明的材料。

本发明具有如下有益效果：结构简单，成本低廉，实验周期短，实验结果的重复性好，精度控制高，不易受到污染

附图说明

图1为现有的恒化器-流动室模型结构示意图；

图2为现有的恒化器-恒流室模型结构示意图；

图3为现有的Zurich模型结构示意图；

图4为现有的人工口腔模型正面结构示意图；

图5为图4的侧视结构示意图；

图6为现有的恒厚生物膜反应器结构示意图；

图7为本发明的结构示意图；

图8为图7中流动室的具体结构示意图；

图9为图8中流动室底座俯视图；

图10为图9的A-A面剖面图；

图11为图8中流动室上盖俯视图

图12为图11的的B-B面剖面图；

图13为图7中流动室固定架的俯视图；

图14图13的侧视分解图；

图15为图7中恒温水浴箱的具体结构示意图；

图16为图7中的三通架俯视图；

图17为图16的侧视图；

图18为使用本发明装置进行的模拟实验得到的体外菌斑24h菌斑累积和活菌生长曲线；

图19为使用本发明装置进行的模拟实验得到的体外菌斑24h菌斑累积和pH曲线；

图20为使用本发明装置进行的模拟实验得到的体外培养菌斑革兰氏染色图；

图21为使用本发明装置进行的模拟实验得到的体外培养菌斑在醋酸铅平板上培养后的菌落图；

图22为使用本发明装置进行的模拟实验得到的自然菌斑、自然唾液、6h培养后菌斑，24h培养后菌斑PCR-DGGE比较图；

图23为使用本发明装置进行的模拟实验得到的24h菌斑放大300倍时的扫描电镜结构图；

图24为使用本发明装置进行的模拟实验得到的24h菌斑放大5000倍时的扫描电镜结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

参见图7所示，一种人工口腔模拟系统装置700，它包括：

培养基罐701；

多通道泵702、703；

流动室704；所述流动室704包括24个流动室单元704；

药物样品溶液瓶705；

和废液收集罐706；

所述培养基罐701通过管道与多通道泵702相连接，所述多通道泵702通过管道与流动室704相连接；所述多通道泵702和流动室704之间的管道上设有三通阀707，该三通阀707通过管道与药物样品溶液瓶705相连接，所述三通阀707与药物样品溶液瓶之间连接的管道上设有管道夹708；所述流动室704通过管道与废液收集罐706相连接，且所述流动室704和废液收集罐706之间的连接管道上设有多通道泵703。

所述培养基罐701和多通道泵702之间设有级联的Y型接头709，以将培养基罐701内的培养液分配到各个流动室单元704；

参见图8～12所示，所述流动室单元704包括流动室底座710和流动室上盖711；所述流动室底座710上表面设有凹槽712，该凹槽712的大小与流动室上盖711相匹配，所述流动室上盖711正好可以匹配的嵌入到凹槽712中，相互之间起到配合密封作用；

所述凹槽712的中部设有液体流动槽713；

所述凹槽712的外边缘表面上设有环形小槽714，该环形小槽714内设有橡胶密封圈715；橡胶密封圈715的设置，可以防止液体流动槽713内的培养液渗出槽外，造成污染；

参见图8、11、12所示，所述流动室上盖711上设有液体输排管716和液体排出管720，在进行样品测试时，所述液体输排管716负责将样品溶液输入和排出液体流动槽713，在一般培养过程中，培养液由液体输排管716输入，由液体排出管720排出；所述液体输排管716与流动室上盖711为一体成型的结构，以免液体输排管716与流动室上盖711间存在缝隙，从而避免污染死角的存在；所述液体排出管720与流动室上盖711也为一体成型的结构，以免液体排出管720与流动室上盖711间存在缝隙，从而避免污染死角的存在；所述液体输排管716上下两端头外设有弧形凸起717、718，上端头外的弧形凸起717可以方便输送培养液的管道紧密的套其上，下端头的弧形凸起718外套设弹性管719；图12中显示的是弹性管719套在弧形凸起718之前的状态；

参见图8、9、10所示，所述液体流动槽713内设有4块羟基磷灰石片载片721、汇液凹槽722和固定板723；所述汇液凹槽722设置在所述液体输排管716的正下方位置；所述弹性管719正好延伸到该汇液凹槽722的底部；由于汇液凹槽722可以将药物抗生物膜活性测试后剩余的样品溶液汇集，也可将培养过程完成后的培养液汇集；因此，剩余的样品溶液或培养液都可经过弹性管719，然后通过液体输排管716排出；这种结构有助于将液体流动槽的剩余样品溶液或培养液尽可能全部排出，不留下残留，而不致影响实验的效果；

参见图8、9、10所示，所述液体流动槽713内中部设有固定板723，所述固定板723侧壁上设有弧形凹陷线724，所述液体流动槽713内侧壁上设有对应的弧形凹陷线725，两对应的凹陷线724、725构成限位羟基磷灰石片载片721的结构；限位结构的设置，使得羟基磷灰石载片721在液体流动槽713内能固定于一空间位置，不致四处滑动，从而影响实验的效果；

参见图8、9、10所示，所述流动室底座710上设有两个螺纹孔726，所述流动室上盖711上设有两个与流动室底座710上的螺纹孔726位置和大小相匹配的螺纹孔727，所述流动室底座710和流动室上盖711通过螺栓728穿过螺纹孔726和螺纹孔727固定在一起；因此，所述流动室底座710和流动室上盖711是可拆卸的固定，因此在液体培养过程中，可以随时取样分析；

参见图13、14所示，所述24个流动室单元704放置在流动室固定架738上固定；所述流动室固定架738包括上固定架624和下固定架625；所述上固定架624下表面设有凹槽626；所述下固定架625的上表面设有与上固定架62

4下表面的凹槽626位置相对应凹槽627，所述上、下固定架624、625的凹槽626、627与流动室单元704的大小相匹配，从而能将流动室单元704固定在所述上、下固定架624、625的凹槽626、627形成的空间内，所述上、下固定架624、625通过螺栓628固定在一起；

参见图7所示，所述流动室固定架738外设置有恒温水浴箱739；恒温水浴可以使整个实验过程中温度条件的变化很小，不足以影响整个实验的精确性；

参见图15所示，所述恒温水浴箱739包括箱体630和保温罩631，所述保温罩631和箱体30匹配扣合；所述保温罩631的下表面设有缺口632，该缺口632用作管道的进出通道；所述保温罩631的上表面上设有把手633，以方便保温罩631的取放；所述箱体630内设有承物板634，用于安放流动室固定架738；所述箱体630上设有温度数字显示器635和调节旋钮636，以调节到需要的温度条件；

所述流动室固定架738以及恒温水浴箱739的保温罩631均选用聚甲基丙烯酸甲酯材料加工制作。

参见图16、17所示，进一步改进的实施例，本发明人工口腔模拟系统装置700，它还包括三通架729，该三通架729包括药物样品溶液承重板730、药物样品溶液瓶控制板731、三通放置板732和支撑柱733；所述药物样品溶液承重板730、药物样品溶液瓶控制板731、三通放置板732固定在支撑柱733上；所述药物样品溶液瓶控制板731上设有药物样品溶液瓶卡孔734，用于放置药物样品溶液瓶705，该瓶底部由药物样品溶液承重板730承重；所述三通放置板732上设有通孔735，用于与放置在药物样品溶液承重板730上的药物样品溶液瓶705连接的管道穿过；所述三通架729顶部两侧固设有管道放置板736，该管道放置板736上设有管道放置缺口737，各种管道即可放置在管道放置缺口737内；三通架729的主要目的是使三通阀707、各种连接管道以及药物样品溶液瓶705的摆放整齐有序，方便操作。

利用本发明的人工口腔模拟系统装置进行模拟实验的方法，包括如下步骤：

1)培养基的选择

培养基选用基础粘蛋白培养基(BMM，Sissons，et al.J Dent Res.1991；70(11)：1409-16)，配方如下：

Hog gastric mucin 2.5g/L

Proteose peptone 10.0g/L

Trypticase peptone 5.0g/L

Yeast extract 5.0g/L

KCl 2.5g/L

Haemin 5mg/L

Arginine 1mmol/L

L-cys 0.1g/L

Urea 1mmol/L

Vitamin K1 1mg/L

2)羟基磷灰石片的包被

收集人的唾液，离心取上清，用紫外照射灭菌，然后将羟基磷灰石片浸入其中，浸泡时间至少2小时，使羟基磷灰石片表面覆盖一薄层唾液蛋白；

3)菌种来源

以人的唾液或菌斑作为生物膜的菌种来源，最大程度地模拟人的真实菌斑的状态，收集到的唾液或菌斑可以用BMM培养基稀释以保证有足够的接种量；

4)接种

将唾液包被的羟基磷灰石片613放入流动室604内，然后用移液器往流动室604内注满唾液或菌斑的稀释液

5)培养条件

恒温水浴温度：37℃

多通道泵602的流速设置为使每个流动室的清除率为0.7h^-1

6)药物的抗生物膜活性测试

a配制药物溶液；

b在生物膜培养时间达到8h后，断开鲁尔接头607，用多通道泵603先将流动室604内的液体排空；

c将与流动室604相连的接头一端放入药物样品溶液中，再用多通道泵603将药物溶液泵入流动室604内，按实验计划要求确定作用时间；

d作用时间结束后再用多通道泵603将药液排空；

e同样用泵入-排空的方法用无菌水清洗流动室，尽可能清除药液残留；

f重新连接鲁尔接头607，并松脱多通道泵603，用多通道泵602重新往流动室604内注入新鲜培养基；

g继续培养16h，即可完成一轮测试。

通过检测羟基磷灰石片上的菌斑量以及菌斑中的活菌量比较各药物的抗生物膜活性强弱。

参见图18所示，该图显示了24小时培养过程菌斑量和菌斑中活菌量的变化趋势，菌斑量在培养过程中保持增长趋势，在21h后基本趋于稳定，而菌斑中的活菌量在9h后就基本达到平衡，这说明菌斑量的增长不仅包括活菌数目的增长，很大程度上还包含了生物膜所特有的胞外产物的增加及其它代谢产物的累积，参加图19所示，菌斑量在24h不断增加，但在培养过程中pH接近中性，无需添加碱性物质调节pH值，这也和体内菌斑的生长条件相符。这是本发明的一个优势所在。

将菌斑进行革兰氏染色和稀释后醋酸铅平板培养可以观察到菌斑细菌种类的多样性，参见图20、21。利用16s rDNA细菌鉴定方法对24h菌斑中的细菌进行分离鉴定，发现菌斑中的细菌种属具有丰富的多样性，包括链球菌属、放线菌属、韦荣菌属、梭杆菌属、普氏菌属以及部分梭菌属和肠杆菌属细菌，这些细菌中，这些细菌中，韦荣菌属、梭杆菌属及普氏菌属都属于绝对厌氧细菌，在不需要补充厌氧气体的条件下厌氧菌也能在本模型中获得良好的生长，这也是本发明的另一优势所在。通过PCR-DGGE分析比较，6h，24h培养菌斑和自然菌斑、自然唾液细菌组成高度相似，参见图22所示。而利用扫描电镜对24h菌斑的结构进行观察，在放大300倍时可以观察到生物膜特有的微菌落形态，参见图23所示；在放大5000倍的时候则可以看到生物膜内菌群形态的多样性，参见图24所示；以上证据都充分说明了该模型能够很好的模拟人的自然菌斑。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims

1.人工口腔模拟系统装置(700)，其特征在于，它包括：

培养基罐(701)；

多通道泵(702、703)；

流动室(704)；

药物样品溶液瓶(705)；

和废液收集罐(706)；

所述培养基罐(701)通过管道与多通道泵(702)相连接，所述多通道泵(702)通过管道与流动室(704)相连接；所述多通道泵(702)和流动室(704)之间的管道上设有三通阀(707)，该三通阀(707)通过管道与药物样品溶液瓶(705)相连接，所述三通阀(707)与药物样品溶液瓶(705)之间连接的管道上设有管道夹(708)；所述流动室(704)通过管道与废液收集罐(706)相连接，且所述流动室(704)和废液收集罐(706)之间的连接管道上设有多通道泵(703)。

2.根据权利要求1所述的人工口腔模拟系统装置，其特征在于：所述流动室(704)包括至少一个流动室单元(704)。

3.根据权利要求2所述的人工口腔模拟系统装置，其特征在于：所述流动室单元(704)包括流动室底座(710)和流动室上盖(711)；所述流动室底座(710)上表面设有凹槽(712)，该凹槽(712)的大小与流动室上盖(711)相匹配；所述凹槽(712)的中部设有液体流动槽(713)，该流动槽(713)内设有至少一个与牙齿材质相同或相近的载片(721)；所述流动室上盖(711)上设有液体输排管(716)和液体排出管(720)；所述流动室底座(710)和流动室上盖(711)通过固定装置(728)可拆卸的固定。

4.根据权利要求3所述的人工口腔模拟系统装置，其特征在于：所述液体流动槽(713)内设有汇液凹槽(722)；该汇液凹槽(722)设置在所述液体输排管(716)的正下方位置。

5.根据权利要求4所述的人工口腔模拟系统装置，其特征在于：所述液体输排管(716)的下端设有弹性管(719)，该弹性管(719)的下端部延伸到汇液凹槽(722)的底部。

6.根据权利要求5所述的人工口腔模拟系统装置，其特征在于：所述液体输排管(716)的上下端端头设有弧形凸起(717、718)。

7.根据权利要求3所述的人工口腔模拟系统装置，其特征在于：所述液体输排管(716)和液体排出管(720)分别与流动室上盖(711)为一体成型的结构。

8.根据权利要求3所述的人工口腔模拟系统装置，其特征在于：所述液体流动槽(713)内中部设有固定板(723)，在固定板(723)侧壁和对应的液体流动槽(713)内侧壁上设有用于放置载片(721)的限位结构。

9.根据权利要求8所述的人工口腔模拟系统装置，其特征在于：所述固定板(723)侧壁上设有弧形凹陷线(724)，所述液体流动槽(713)内侧壁上设有对应于固定板(723)侧壁上弧形凹陷线(724)的弧形凹陷线(725)。

10.根据权利要求3所述的人工口腔模拟系统装置，其特征在于：所述凹槽(712)的外边缘表面上设有一环形小槽(714)，该环形小槽(714)内设有弹性密封圈(715)；

11.根据权利要求10所述的人工口腔模拟系统装置，其特征在于：所述弹性密封圈(715)是橡胶密封圈。

12.根据权利要求3所述的人工口腔模拟系统装置，其特征在于：所述流动室底座(710)和流动室上盖(711)通过螺栓(728)可拆卸的固定。

13.根据权利要求3所述的人工口腔模拟系统装置，其特征在于：所述与牙齿材质相同或相近的载片(721)是羟基磷灰石片或者锗片。

14.根据权利要求1所述的人工口腔模拟系统装置，其特征在于：所述培养基罐(701)和多通道泵(702)之间设有级联的Y型接头(709)。

15.根据权利要求2所述的人工口腔模拟系统装置，其特征在于：所述流动室单元(704)设置在流动室固定架(738)上。

16.根据权利要求15所述的人工口腔模拟系统装置，其特征在于：所述流动室固定架(738)包括上固定架(624)和下固定架(625)；所述上固定架(624)下表面设有凹槽(626)；所述下固定架(625)的上表面设有与上固定架(624)下表面的凹槽(626)位置相对应凹槽(627)，所述上、下固定架(624、625)的凹槽(626、627)与流动室(604)的大小相匹配；所述上、下固定架(624、625)通过固定装置(628)固定在一起。

17.根据权利要求15所述的人工口腔模拟系统装置，其特征在于：所述流动室固定架(738)外设置有恒温水浴箱(739)。

18.根据权利要求17所述的人工口腔模拟系统装置，其特征在于：所述恒温水浴箱(739)包括箱体(630)和保温罩(631)，所述保温罩(631)和箱体(630)匹配扣合；所述保温罩(631)的下表面设有缺口(632)；所述保温罩(631)的上表面上设有把手(633)；所述箱体(630)内设有承物板(634)；所述箱体(630)上设有温度数字显示器(635)和调节旋钮(636)。

19.根据权利要求1所述的人工口腔模拟系统装置，其特征在于：它还包括三通架(729)，该三通架(729)包括药物样品溶液承重板(730)、药物样品溶液瓶控制板(731)、三通放置板(732)和支撑柱(733)；所述板间通过支撑柱(733)固定连接在一起；所述药物样品溶液瓶控制板(731)上设有药物样品溶液瓶卡孔(734)；所述三通放置板(732)上设有通孔(735)；所述三通架(729)顶部两侧固设有管道放置板(736)，该管道放置板(736)上设有管道放置缺口(737)。

20.根据权利要求18所述的人工口腔模拟系统装置，其特征在于：所述流动室(704)、流动室固定架(738)以及恒温水浴箱(739)的保温罩(631)选用聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯材料。