CN103275871B - 多孔板细胞光毒性实验检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多孔板细胞光毒性实验检测装置，包括一个密闭的暴露舱，内有与避光舱一体的曝光台，曝光台可自动或手动随升降装置上下移动调整与正上方光源舱内UVA光源的距离，通过滤光片过滤的纯UVA光线对安放在曝光台上的细胞培养多孔板进行光毒性照射，另一个在避光舱内的细胞培养多孔板照射不到UVA光，作空白对照，曝光台上还安装有温度、二氧化碳、UVA和UVB光强度等参数的传感器，检测并反馈各指标给计算机控制仪进行控制，保证细胞光毒性实验的技术要求。其有益效果是：提供了一种能够方便、精确、科学的细胞光毒性实验检测装置，克服了过去手工操作不严谨、不一致、不科学等缺点，为细胞光毒性研究的精确度、一致性、方便性和标准化填补了空白。

Description

多孔板细胞光毒性实验检测装置

技术领域

本发明涉及一种多孔板细胞光毒性实验检测装置。

背景技术

在近代科学实验中，利用细胞替代动物实验越来越广泛，尤其是化学物质的光毒性检测方法可以使用细胞来完成科学鉴定实验得到国际国内权威机构和科学界认同，其原理是使用一种特定选用的如中性红的弱阳离子染料利用其具有极易穿透细胞膜在细胞体内聚集的特性，再选择一种特定的实验对象细胞例如Balb/c 3T3成纤维细胞，当某些化学物质和外界条件作用下可引起实验对象细胞表面和溶酶体膜敏感性的改变而导致实验对象细胞吸收弱阳离子染料的能力下降，通过测定实验对象细胞经化学物质和紫外线照射联合作用后实验对象细胞吸收弱阳离子染料能力的变化可以判断出该化学物质是否具有光毒性，进而推断出该化学物质是不是对人类具有光毒性。在整个实验中很重要的一个环节是必须有一个标准化的UVA纯光源在保证实验对象细胞处于标准生存环境下对经过精心培养和加入不同浓度剂量待测化学物质处理的生长在多孔板内实验对象细胞进行标准剂量的光强度照射。过去的方法是简单的设置一个暗箱，固定在顶部UVA光源对放置在下边的多孔板内实验对象细胞直接照射，距离靠在多孔板下边垫东西来调节，具体照射强度和时间靠估算和人为控制，照射环境没有二氧化碳和温度湿度控制，光源没有专门的滤光片，所以不能精确控制好UVA光的纯度和光强度，50分钟以上的照射时间内环境不能保证适应实验对象细胞生存要求容易造成假阳性干扰，人为操作既麻烦又不精确、不标准，对下一步分析和测定有很大干扰，不能满足实验精确地需要，为了相关研究的深入发展，为了克服了过去手工操作不严谨、不一致、不科学等缺点，解决实验设计中的标准化和严谨性等等技术问题和缺陷，为细胞光毒性实验检测的精确度、一致性、方便性和标准化要求开发出一种能够方便、精确、科学、标准化的细胞光毒性实验检测装置，就成了必然并且迫切需要研发的项目。

发明内容

为解决上述技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种多孔板细胞光毒性实验检测装置，可以根据预先输入设定的程序要求自动控制进行实验，自动调整曝光度强度、曝光时间和距离，通过滤光片过滤的纯UVA光线对安放在曝光台上的细胞培养多孔板进行所需要光毒性照射实验检测，曝光台上装有温度、二氧化碳、UVA和UVB光强度等参数的传感器，检测并反馈各指标给计算机控制仪进行控制，来保证细胞光毒性实验的技术要求。

为实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种多孔板细胞光毒性实验检测装置，包括一个安装在光源舱下部密闭的暴露舱，暴露舱的中间装有与避光舱安装在一起的曝光台，避光舱和曝光台安装在一个升降装置上部可自动或手动随升降装置上下移动调整与正上方光源舱内UVA光源的距离，曝光台通过滤光片过滤的纯UVA光线对安放在曝光台上的细胞培养多孔板进行光毒性照射实验检测，另一个在避光舱内的细胞培养多孔板照射不到UVA光，作空白对照，曝光台上还安装有温度传感器、温度控制器、CO2传感器、CO2气源、CO2进气阀、暴露舱UVA+UVB光度传感器，检测并反馈各指标给计算机控制仪进行控制，暴露舱底部侧边在扩散伞口上方45度角安装有一个气体搅匀风机，其垂直于轴和圆形叶片的特殊风扇结构，可以以最大限度扩撒风向并减少噪音，在计算机控制仪控制下对暴露舱内部的环境进行搅拌均匀保证细胞光毒性实验的技术要求，计算机控制仪将实验的参数和曲线记录在存储器内可以随时打印和调出。

其有益效果是：提供了一种能够方便、精确、科学的细胞光毒性实验检测装置，克服了过去手工操作不严谨、不一致、不科学等缺点，为细胞光毒性研究的精确度、一致性、方便性和标准化填补了空白。

附图说明

附图为本发明多孔板细胞光毒性实验检测装置的结构示意图。

图中。

   1.光源舱         2.UVA光源       3.曝光台              4.少量UVB光线       

   5.UVA光线      6.暴露舱          7.细胞培养多孔板          8. 遮光檐口              

   9.暴露舱门      10.遮光舱门       11.手动大齿轮         12.手动轮  

   13.手动小齿轮    14. CO2气源     15. CO2进气阀       16. CO2进气管       

   17.升降装置  18.气体搅匀风机  19.温度控制器  20.升降轴    21.传动轮组         

   22.步进电机          23.电机小齿轮               24.电机大齿轮       

   25. 避光舱UVA+UVB光度传感器     26. 通风隔光栅       27. 避光舱          

   28. 暴露舱UVA+UVB光度传感器      29. 温度传感器       30. CO2传感器       

   31. 计算机控制仪      32. 滤光片     33.顶进弹簧        34.联动杆

   35扩散伞口           36.散热翅片     37.绝缘隔热层。

具体实施方式

结合附图及实施例对本发明加以说明。

如附图所示，本发明提供一种多孔板细胞光毒性实验检测装置，包括一个安装在光源舱1下部密闭的暴露舱6，暴露舱6的中间装有与避光舱27安装在一起的曝光台3，避光舱27和曝光台3安装在一个升降装置17上部可自动或手动随升降装置17上下移动来调整与正上方光源舱1内UVA光源2的距离，通过滤光片32过滤的纯UVA光线5对安放在曝光台3上的细胞培养多孔板7进行光毒性照射实验检测，另一个在避光舱27内的细胞培养多孔板7照射不到UVA光，作空白对照，曝光台3上还安装有温度传感器29、CO2传感器30、暴露舱UVA+UVB光度传感器28，检测并反馈各指标给计算机控制仪31分别对UVA光源2、步进电机22、气体搅匀风机18、温度控制器19、CO2进气阀15进行控制，计算机控制仪31将实验的参数和曲线记录在存储器内可以随时打印和调出；暴露舱6底部有一个气体搅匀风机18在计算机控制仪31控制下对暴露舱6内部的环境进行搅拌均匀保证细胞光毒性实验的技术要求；暴露舱6底部有一个温度控制器19，是一个由计算机控制仪31控制通断电的周围包裹有一种纳米硅材料纤维棉制成的绝缘隔热层37内的电加热金属恒温装置，在温度传感器29测得暴露舱6内空间的温度需要加温时计算机控制仪31控制通电给电加热金属恒温装置加温，绝缘隔热层37将电加热金属恒温装置产生的热量与暴露舱6的外皮隔离开，由于在温度控制器19上表面排满了散热翅片36可以很快将温度扩散到暴露舱6内空间，经由气体搅匀风机18搅拌保证暴露舱6内空间始终维持均匀恒定的细胞生长温度环境温度。气体搅匀风机18由一个可调速度的电机带动一个安装在电机转动轴上的均匀排布并垂直于轴的圆形叶片组成的特殊风扇，其垂直于轴和圆形叶片的结构可以以最大限度扩撒风向并减少噪音，气体搅匀风机18专门以45度角固定安装在暴露舱6靠近CO2进气阀15一侧的扩散伞口35斜上方位置，将从CO2气源14和CO2进气阀15输入的CO2进气迅速搅拌均匀分布在暴露舱6内部，当达到所需的CO2气体浓度时自动维持稳定均匀的CO2气体浓度保障细胞生存环境和细胞光毒性实验的技术要求；光源舱1是由不透光的耐高温材料做成的密闭舱体，其顶部安装有专用UVA光源2只发射出UVA波长的纯紫外光，计算机控制仪31控制其发射时间和发光强度，在光源舱1的下部安装有滤光片32，在光源舱1的侧壁上开有通风隔光栅26,其为多条相互错开重叠的百叶窗式结构，能保证通风散热又不透过光线，通风隔光栅26的内表面经过反射光线的镀层处理；暴露舱6是一个密闭的不透光舱室，其内外表面涂有吸收光线的涂料，在其前面安装有可关闭的暴露舱门9可以取放细胞培养多孔板7，暴露舱门9采用不透光的材料和可隔离UVA光线5的滤光材料结合做成，暴露舱6顶上有一个只可以透过UVA光线5的滤光片32,能够透过光源舱1传导过来的UVA光线5并滤除掉少量UVB光线4等其他杂散光，同时可以隔离光源舱1和暴露舱6的环境影响；计算机控制仪31电连接安装在暴露舱6内部的温度传感器29、温度控制器19和CO2传感器30以及安装在暴露舱6外部的CO2进气阀15，CO2气源14通过CO2进气管16与暴露舱6相连，暴露舱6内还装有升降装置17连接着曝光台3和避光舱27；曝光台3是一个安装在避光舱27上顶盖上边的可以安放若干个细胞培养多孔板7的载物平台，在它的内外表面涂有吸收光线的涂料，在曝光台3上有细胞培养多孔板7安放固定槽，固定槽用来固定安放若干个细胞培养多孔板7，曝光台3上边有连接到计算机控制仪31的暴露舱UVA+UVB光度传感器28，暴露舱UVA+UVB光度传感器28的采光平面与安放在载物平台上的细胞培养多孔板7内的细胞液上表面保持同一高度；避光舱27安装在曝光台3下边，正面有一个可开闭的遮光舱门10，遮光舱门10的上边有一个遮光檐口8，周围开有通风隔光栅26为多条相互错开重叠的百叶窗式结构能保证通风散热又不透过光线，通风隔光栅26和遮光舱门10组成一个可安放若干个细胞培养多孔板7的密闭空间，在它的内外表面涂有吸收光线的涂料，在避光舱27内部安装有连接到计算机控制仪31的避光舱UVA+UVB光度传感器25，其采光平面与安放在避光舱27内对照组用的细胞培养多孔板7内的细胞液上表面保持同一高度；升降装置17是一个在手动或者电动情况下由步进电机22在计算机控制仪31控制下驱动电机小齿轮23带动电机大齿轮24再带动传动轮组21旋转，在电机大齿轮24的轴上有一个顶进弹簧33平常顶进电机大齿轮24的轴连接传动轮组21保持电动控制状态，驱动安装在避光舱27下表面上的升降轴20旋转形成避光舱27上下移动，直到UVA光度传感器测得到光暴露组（+Irr）多孔板照射UVA强度在需要的光强度合适为止，也可以不用步进电机22传动，而是采用手动方法：当需要手动控制时随着推动旋转手动轮12带动手动小齿轮13来带动手动大齿轮11上的轴和联动杆34顶开顶进弹簧33使得电机大齿轮24的轴脱开传动轮组21改为手动大齿轮11再带动传动轮组21旋转，实现手动控制：旋转手动轮12来带动手动大齿轮11驱动传动轮组21驱动安装在避光舱27下表面上的升降轴20旋转形成避光舱27上下移动直到光暴露组（+Irr）多孔板照射UVA强度在UVA光度传感器测得的光强度合适的位置后停止转动，手动轮保持不动接受纯UVA光源2照射，这种联动杆34顶开顶进弹簧33方式即可以方便操作又可以保证上述电动操作和手动操作互不影响；计算机控制仪31分别电连接到UVA光源2、温度传感器29、CO2传感器30、暴露舱UVA+UVB光度传感器28、避光舱UVA+UVB光度传感器25、步进电机22、气体搅匀风机18、温度控制器19和CO2进气阀15，可以根据预先输入设定的程序要求控制整个光毒性实验检测。

实施例：

在使用本装置时用两个96孔的细胞培养多孔板7按照实验要求同样操作，在外围孔做空白对照加培养液，其余孔加入带有实验对象细胞的细胞悬浊液，设计好包括不同的化学物浓度梯度、试剂空白、阴性对照、阳性对照等等。其中一个作为光暴露组（+Irr）细胞多孔板7，另一个作为对照组（-Irr）细胞多孔板7，进行培养和去除培养液后分别加入合适浓度的受试化学物质或溶剂缓冲液后在培养1小时，将多孔板细胞光毒性实验检测装置的计算机控制仪31设定程序为温度37摄氏度、二氧化碳浓度5%、暴露的UVA光强度为1.666毫瓦/平方厘米、暴露时间为50分钟（剂量为5焦耳/平方厘米），设定好程序后先不放入细胞多孔板7的情况下开动本装置，当计算机控制仪（31）控制电加热金属恒温装置加温，在温度传感器（29）测得暴露舱（6）内空间的温度达到需要加温时经由气体搅匀风机(18)搅拌保证暴露舱（6）内空间始终维持均匀恒定的细胞生长温度环境温度，同时接通从CO2气源14和CO2进气阀15输入的CO2进气，气体搅匀风机(18)专门以45度角固定安装在暴露舱（6）靠近CO2进气阀（15）一侧的扩散伞口（35）斜上方位置，将输入的CO2进气迅速搅拌均匀分布在暴露舱（6）内部空间，当达到所需的CO2气体浓度时自动维持稳定均匀的CO2气体浓度保障细胞生存环境正常后再打开暴露舱门9，再打开遮光舱门10，将对照组（-Irr）细胞多孔板7放入避光舱27，关闭好遮光舱门10，再将光暴露组（+Irr）细胞多孔板7安放在暴露舱6内的曝光台3上，关闭好暴露舱门9，启动试验程序，计算机控制仪31会自动控制UVA光源2开启并计算时间，暴露舱UVA+UVB光度传感器28检测UVA光强度并反馈到计算机控制仪31控制步进电机22带动电机小齿轮23驱动电机大齿轮24，在电机大齿轮24的轴上有一个顶进弹簧33平常顶进电机大齿轮24的轴连接传动轮组21保持电动控制状态，并接通传动轮组21带动升降装置17升降到光暴露组（+Irr）细胞多孔板7照射UVA强度在1.666毫瓦/平方厘米的位置停止不动，也可以不用步进电机22传动，而是采用手动方法：当需要手动控制时随着推动旋转手动轮12带动手动大齿轮11上的轴和联动杆34顶开顶进弹簧33使得电机大齿轮24的轴脱开传动轮组21改为手动大齿轮11再带动传动轮组21旋转，实现手动控制：旋转手动轮12来带动手动大齿轮11驱动传动轮组21和升降轴20使得升降装置17上下移动到光暴露组（+Irr）细胞多孔板7照射UVA强度在1.666毫瓦/平方厘米的位置后停止转动，手动轮保持不动接受纯UVA光源2照射，这种联动杆34顶开顶进弹簧33方式即可以方便操作又可以保证上述电动操作和手动操作互不影响。此时安放在避光舱27内的对照组（-Irr）多孔板通过内部的避光舱UVA+UVB光度传感器25监测没有任何光照射到细胞上，暴露舱6内部环境的温度和二氧化碳浓度都控制在预先设定范围内，进行整个光暴露实验直到时间到达50分钟后自动关闭UVA光源2，计算机控制仪31将全部暴露实验的参数和曲线记录在存储器内可以随时打印和调出，然后打开暴露舱门9取出光暴露组（+Irr）细胞多孔板7板，再打开遮光舱门10取出对照组（-Irr）细胞多孔板7后关闭遮光舱门10和暴露舱门9，将两个细胞多孔板7去除受试化学物质或溶剂缓冲液后用磷酸盐缓冲液清洗两次加入新的培养液过夜后，在相差显微镜下检查细胞排除实验误差，最后通过下一步用分光光度法进行染色吸收测量和分析评判出染色吸收程度继而得出该受试化学物质是否具有光毒性的结论。

Claims (5)

1.一种多孔板细胞光毒性实验检测装置，其特征是 ：包括一个安装在光源舱（1）下部密闭的暴露舱（6），暴露舱(6)的中间装有与避光舱(27)一体的曝光台（3），避光舱（27）和曝光台（3）安装在一个升降装置(17)上部可自动或手动随升降装置 (17) 上下移动来调整与正上方光源舱 (1) 内 UVA 光源 (2)的距离，所述暴露舱（6）是一个密闭的不透光舱室，其内外表面涂有吸收光线的涂料，在其前面安装有可关闭的暴露舱门（9）可以取放细胞培养多孔板（7），暴露舱门（9）采用不透光的材料和可隔离 UVA光线 (5) 的滤光材料结合做成，暴露舱（6）顶上有一个只可以透过 UVA 光线（5）的滤光片（32）, 能够透过光源舱（1）传导过来的 UVA 光线（5）并滤除掉少量 UVB 光线（4）等其他杂散光，同时可以隔离光源舱（1）和暴露舱（6）的环境影响；计算机控制仪（31）电连接安装在暴露舱（6）内部的温度传感器（29）、温度控制器（19）和 CO2 传感器（30）以及安装在暴露舱（6）外部的 CO2 进气阀（15），CO2 气源（14）通过 CO2 进气管（16）与暴露舱（6）相连，暴露舱（6）内还装有升降装置（17）连接着曝光台（3）和避光舱 (27)，通过滤光片 (32) 过滤的纯UVA光线（5）对安放在曝光台(3)上的细胞培养多孔板(7)进行光毒性照射实验检测，另一个在避光舱(27)内的细胞培养多孔板(7)照射不到UVA光，作空白对照，曝光台(3)上还安装有温度传感器（29）、CO2 传感器（30）、暴露舱UVA+UVB 光度传感器（28），检测并反馈各指标给计算机控制仪 (31) 分别对 UVA 光源 (2)、步进电机（22）、气体搅匀风机 (18)、温度控制器（19）、CO2 进气阀（15）进行控制，暴露舱(6)底部有一个气体搅匀风机 (18) 在计算机控制仪 (31) 控制下对暴露舱 (6) 内部的环境进行搅拌均匀保证细胞光毒性实验的技术要求，计算机控制仪（31）将实验的参数和曲线记录在存储器内可以随时打印和调出；所述避光舱（27）安装在曝光台（3）下边，正面有一个可开闭的遮光舱门（10），遮光舱门（10）的上边有一个遮光檐口（8），周围开有通风隔光栅（26）为多条相互错开重叠的百叶窗式结构能保证通风散热又不透过光线，通风隔光栅（26）和遮光舱门（10）组成一个可安放若干个细胞培养多孔板（7）的密闭空间，在它的内外表面涂有吸收光线的涂料，在避光舱（27）内部安装有连接到计算机控制仪（31）的避光舱UVA+UVB光度传感器（25），其采光平面与安放在避光舱（27）内对照组用的细胞培养多孔板（7）内的细胞液上表面保持同一高度；所述气体搅匀风机 (18) 由一个可调速度的电机带动一个安装在电机转动轴上的均匀排布并垂直于轴的圆形叶片组成的特殊风扇，其垂直于轴和圆形叶片的结构可以以最大限度扩撒风向并减少噪音，气体搅匀风机 (18) 专门以45度角固定安装在暴露舱（6）靠近CO2进气阀（15）一侧的扩散伞口（35）斜上方位置，将从 CO2 气源（14）通过 CO2 进气阀（15）输入的 CO2 进气迅速搅拌均匀分布在暴露舱（6）内部空间，当达到所需的 CO2 气体浓度时自动维持稳定均匀的 CO2 气体浓度保障细胞生存环境；所述曝光台（3）是一个安装在避光舱（27）上顶盖上边的可以安放若干个细胞培养多孔板（7）的载物平台，在它的内外表面涂有吸收光线的涂料，在曝光台（3）上有细胞培养多孔板（7）安放固定槽，固定槽用来固定安放若干个细胞培养多孔板（7），曝光台（3）上边有连接到计算机控制仪（31）的暴露舱UVA+UVB光度传感器（28），暴露舱UVA+UVB光度传感器（28）的采光平面与安放在载物平台上的细胞培养多孔板（7）内的细胞液上表面保持同一高度。

2.根据权利要求1所述的多孔板细胞光毒性实验检测装置，其特征是 ：所述光源舱(1)是由不透光的耐高温材料做成的密闭舱体，其顶部安装有专用 UVA 光源 (2) 只发射出 UVA波长的纯紫外光，计算机控制仪 (31) 控制其发射时间和发光强度，在光源舱 (1) 的下部安装有滤光片（32），在光源舱 (1) 的侧壁上开有通风隔光栅 (26), 其为多条相互错开重叠的百叶窗式结构,能保证通风散热又不透过光线，通风隔光栅(26)的内表面经过反射光线的镀层处理。

3.根据权利要求 1 所述的多孔板细胞光毒性实验检测装置，其特征是：所述升降装置（17）是一个在手动或者电动情况下由步进电机（22）在计算机控制仪（31）控制下驱动电机小齿轮（23）带动电机大齿轮（24）再带动传动轮组（21）旋转，驱动安装在避光舱（27）下表面上的升降轴（20）旋转形成避光舱（27）的上下移动，直到 UVA 光度传感器测得的光强度合适计算机控制仪（31）控制步进电机（22）停转为止，也可以用旋转手动轮（12）带动手动小齿轮（13）来带动手动大齿轮（11）再带动传动轮组（21）旋转，驱动安装在避光舱（27）下表面上的升降轴（20）旋转形成避光舱（27）上下移动直到UVA光度传感器测得的光强度合适为止，在电机大齿轮（24）的轴上有一个顶进弹簧（33）平常顶进电机大齿轮（24）的轴连接传动轮组（21）保持电动控制状态，当需要手动控制时随着推动旋转手动轮（12）带动手动大齿轮（11）上的轴和联动杆（34）顶开顶进弹簧（33）使得电机大齿轮（24）的轴脱开传动轮组（21）改为手动大齿轮（11）再带动传动轮组（21）旋转，实现手动控制，可以保证上述电动操作和手动操作互不影响。

4.根据权利要求 1 所述的多孔板细胞光毒性实验检测装置，其特征是：所述温度控制器（19）是一个由计算机控制仪（31）控制通断电的周围包裹有一种纳米硅材料纤维棉制成的绝缘隔热层（37）内的电加热金属恒温装置，在温度传感器（29）测得暴露舱（6）内空间的温度需要加温时计算机控制仪（31）控制通电给电加热金属恒温装置加温，绝缘隔热层（37）将电加热金属恒温装置产生的热量与暴露舱（6）的外皮隔离开，由于在温度控制器（19）上表面排满了散热翅片（36）可以很快将温度扩散到暴露舱（6）内空间，经由气体搅匀风机 (18) 搅拌保证暴露舱（6）内空间始终维持均匀恒定的细胞生长温度环境温度。

5.根据权利要求 1 所述的多孔板细胞光毒性实验检测装置，其特征是 ：所述计算机控制仪（31）分别电连接到 UVA 光源（2）、温度传感器（29）、CO2 传感器（30）、暴露舱 UVA+UVB光度传感器（28）、避光舱 UVA+UVB 光度传感器（25）、步进电机（22）、气体搅匀风机（18）、温度控制器（19）和 CO2进气阀（15），可以根据预先输入设定的程序要求控制整个光毒性实验检测。