CN108587906A - 一种高精度快速改变氧环境的细胞培养装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度快速改变氧环境的细胞培养装置，属于医药器械技术领域。其包括恒温箱（10）、加热器（12）和细胞培养室（20）以及单片机控制器（10），所述细胞培养室（20）设置于恒温箱（10）内部，所述氮气质量流量计（32）、氧气质量流量计（33）、二氧化碳质量流量计（34）在单片机控制器（10）的控制下将周期性变化的混合气体通过气管（51）输送至恒温箱（10）内的加湿水瓶（40）中，获得的恒温恒湿混合气体再通过短气管（53）输送至细胞培养室（20）内。本发明提供了一种高精度快速改变氧环境的细胞培养装置，结构简洁，可以创建间歇缺氧的环境，进行间断缺氧细胞的研究。

Description

一种高精度快速改变氧环境的细胞培养装置

技术领域

本发明涉及一种高精度快速改变氧环境的细胞培养装置，属于医药器械技术领域。

背景技术

睡眠呼吸暂停综合征（sleep apnea syndrome，SAS），尤其是阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征（obstructive sleep apnea-hyponea syndrome, OSAHS），是一种发病率较高的慢性睡眠呼吸疾患，严重影响人们的身心健康。SAS 系指每晚7h 睡眠，呼吸暂停反复发作在30 次以上或睡眠呼吸紊乱时间指数（respiratory impair time index，RIT，即平均每小时睡眠呼吸暂停次数+ 低通气次数）≥ 5 次。由此导致反复发生的低氧血症及高碳酸血症，对机体可产生多方面的影响：如嗜睡、头晕乏力、精神行为异常、晨起头痛等。随病情进展，可出现肺动脉高压、肺心病、呼吸衰竭、高血压、心率失常等严重并发症。

目前国内外对SAS 的研究通常都是建立在间歇低氧的动物模型上，尚未进一步进行间断缺氧细胞的研究。由于细胞间歇缺氧实验，需要气体频繁流动和交换，气体流动时会带走实验舱内的水份和热量，此时保持实验舱内湿度、温度的恒定极为重要，以保障细胞能正常存活和生长，因此，急需研发一种细胞间歇缺氧的实验装置。

发明内容

承上所示，本发明的目的在于克服上述的不足，提供一种能进行间断缺氧细胞研究的高精度快速改变氧环境的细胞培养装置。

本发明的目的是这样实现的：

一种高精度快速改变氧环境的细胞培养装置，其包括恒温箱、加热器和细胞培养室以及单片机控制器，所述细胞培养室设置于恒温箱内部，所述单片机控制器设置在恒温箱外部，所述加热器设置在恒温箱的顶部，其通过电缆与单片机控制器连接，在单片机控制器的控制下为恒温箱提供摄氏度恒温。

其还包括氮气质量流量计、氧气质量流量计、二氧化碳质量流量和加湿水瓶，所述加湿水瓶设置于恒温箱内的细胞培养室旁边，两者通过短气管连接，所述氮气质量流量计、氧气质量流量计、二氧化碳质量流量计设置于恒温箱的外部，其通过电缆与单片机控制器连接，并在单片机控制器的控制下将周期性变化的混合气体通过气管输送至恒温箱内的加湿水瓶中，获得的恒温恒湿混合气体再通过短气管输送至细胞培养室内；

所述恒温箱的一侧壁设置有出气口，通过气管将细胞培养室内的混合气体溢出恒温箱。

进一步地，所述周期性变化的混合气体的二氧化碳含量为5%、氧气含量在21% 和1% 之间变化。

进一步地，所述周期性变化的混合气体的浓度变化的周期最小为8秒。

进一步地，所述电缆为八芯线。

进一步地，所述电缆为八芯线。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种高精度快速改变氧环境的细胞培养装置，结构简洁，其通过加热器和加湿水瓶可以获得稳定温度和湿度的气体，使得细胞培养室内环境适合细胞生长，并通过单片机控制器周期性调节细胞培养箱中氧气含量在高低两个状态之间变化形成周期缺氧环境，可以创建间歇缺氧的环境，进行间断缺氧细胞的研究。

附图说明

图1为本发明的一种高精度快速改变氧环境的细胞培养装置的示意图；

其中：

恒温箱10

加热器 12

出气口14

细胞培养室20

氮气质量流量计32

氧气质量流量计33

二氧化碳质量流量计 34

加湿水瓶40

气管51

短气管53

电缆61

电缆63

单片机控制器60。

具体实施方式

参见图1，实施例

本发明一种高精度快速改变氧环境的细胞培养装置，恒温箱10是一密闭箱体，加热器12设置在恒温箱10的顶部，其通过电缆63与单片机控制器10连接，在单片机控制器10的控制下为恒温箱10提供37摄氏度恒温。电缆63采用电源、信号输入/输出一体的八芯线。细胞培养室20设置于恒温箱10内，可以有效的保持细胞培养室20内温度的恒定，以保证细胞的温度培养条件。一般地，培养室以200mL为宜，其较小的体积可以快速改变细胞的培养环境。

氮气质量流量计32、氧气质量流量计33、二氧化碳质量流量计34设置于恒温箱10的外部，其通过电缆61与单片机控制器10连接。电缆61也采用电源、信号输入/输出一体的八芯线。氮气质量流量计32、氧气质量流量计33、二氧化碳质量流量计34，是三只高精度微流量气体质量流量计，其可以将气体的浓度进行实时的精确控制。其分别与氮气气源、氧气气源和二氧化碳气源连接，氮气气源、氧气气源和二氧化碳气源可以分别采用医用高纯度气体钢瓶提供。再由单片机控制器10分别控制氮气质量流量计32、氧气质量流量计33、二氧化碳质量流量计34的流量，使其周期改变各自的流量达到不同浓度的混合气体。加湿水瓶40就近设置于恒温箱10内的细胞培养室20旁边，两者通过短气管53连接，短气管53的连接长度尽可能的短些、粗些，以有利于气体浓度的快速变化。

在单片机控制器10的控制下将氮气、氧气、二氧化碳的混合气体通过气管51输送至恒温箱10内的加湿水瓶40中，再通过短气管53与细胞培养室20连通。单片机控制器10周期性调节细胞培养箱中氧气含量在高低两个状态之间变化形成周期缺氧环境，可以创建间歇缺氧的环境，进行间断缺氧细胞的研究。间断缺氧细胞研究的周期性变化的混合气体的二氧化碳含量恒定在5%为宜、氧气含量在21% 和1%（根据不同要求设置） 之间变化，浓度变化周期最小为8秒，可以探索性调节周期时长。加湿水瓶40里面的水会升温到37摄氏度，混合气体经过加湿水瓶后，混合气体的温度达到37摄氏度，同时增加混合气体的湿度，获得稳定温度和湿度的气体。具有恒定温度和湿度的混合气进入培养室，在单片机控制器10的控制下可以快速改变培养室的环境，进而改变了细胞生长环境，更加精确地模拟了疾病的模型。利用独立的加湿水瓶40给细胞培养室20提供水分，可以有效的保持细胞培养室20内湿度的恒定，以保障细胞能正常存活和生长。

在恒温箱10的一侧壁还设置有出气口14，通过气管55将细胞培养室20内的混合气体溢出恒温箱10，使细胞培养室20内保持一个流动的气体环境。

本发明一种高精度快速改变氧环境的细胞培养装置可以应用于模拟临床上睡眠呼吸暂停患者出现慢性间歇低氧状态的体外细胞模型构建，可以根据实验设计调整低氧/复氧时间，低氧浓度及循环周期，很好的在体外模拟慢性间歇低氧的轻中重程度，适用于包括血管内皮细胞，平滑肌细胞等的慢性间歇低氧损伤模型的构建。甚至可以根据实验调整，体外构建持续性低氧细胞损伤模拟临床上出现的缺血缺氧损伤，如心肌梗死，脑梗死，血栓性疾病等。亦或应用于模拟肿瘤细胞进行无氧酵解生存等的实验研究。

需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (5)

1.一种高精度快速改变氧环境的细胞培养装置，其特征在于：其包括恒温箱（10）、加热器（12）和细胞培养室（20）以及单片机控制器（10），所述细胞培养室（20）设置于恒温箱（10）内部，所述单片机控制器（10）设置在恒温箱（10）外部，所述加热器（12）设置在恒温箱（10）的顶部，其通过电缆（63）与单片机控制器（10）连接，在单片机控制器（10）的控制下为恒温箱（10）提供37摄氏度恒温，

其还包括氮气质量流量计（32）、氧气质量流量计（33）、二氧化碳质量流量（34）和加湿水瓶（40），所述加湿水瓶（40）设置于恒温箱（10）内的细胞培养室（20）旁边，两者通过短气管（53）连接，所述氮气质量流量计（32）、氧气质量流量计（33）、二氧化碳质量流量计（34）设置于恒温箱（10）的外部，其通过电缆（61）与单片机控制器（10）连接，并在单片机控制器（10）的控制下将周期性变化的混合气体通过气管（51）输送至恒温箱（10）内的加湿水瓶（40）中，获得的恒温恒湿混合气体再通过短气管（53）输送至细胞培养室（20）内；

所述恒温箱（10）的一侧壁设置有出气口（14），通过气管（55）将细胞培养室（20）内的混合气体溢出恒温箱（10）。

2.根据权利要求1所述的高精度快速改变氧环境的细胞培养装置，其特征在于：所述周期性变化的混合气体的二氧化碳含量为5%、氧气含量在21% 和1% 之间变化。

3.根据权利要求1或2所述的高精度快速改变氧环境的细胞培养装置，其特征在于：所述周期性变化的混合气体的浓度变化的周期最小为8秒。

4.根据权利要求1所述的高精度快速改变氧环境的细胞培养装置，其特征在于：所述电缆（61）为八芯线。

5.根据权利要求1所述的高精度快速改变氧环境的细胞培养装置，其特征在于：所述电缆（63）为八芯线。