CN110106082A - 内嵌式细胞缺氧培养盒 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及内嵌式细胞缺氧培养盒，属于医疗实验用具技术领域；所述进气口、出气口、氧气传感器和二氧化碳传感器开口向盒内；所述控制器通过管道和电线分别与盒体和氮气钢瓶、二氧化碳钢瓶连接；所述控制器上设有进气端、出气端；且控制器上连接有交流电源；所述控制器与盒体之间设有中部过渡件；所述进气端设有过滤器，所述过滤器与空气泵连接；所述进气端、氮气钢瓶和二氧化碳钢瓶处均设有电磁阀；所述三个电磁阀与控制器之间分别设有三个对应的循环时间继电器。操作方便，灵活性好，稳定性高，氧气浓度可以精确控制，细胞的生理状态无差异，实验效果佳；操作时，氧气可达到完全无氧状态；实验过程中的变量可以严格控制，实验结果准度高。
Description
技术领域
本发明涉及内嵌式细胞缺氧培养盒，属于医疗实验用具技术领域。
背景技术
缺氧是一种极为常见的病理过程，是很多疾病发生发展的关键环节。比如多种病因导致的血管痉挛、血管硬化、异物压迫或者心脏和中枢神经系统的急性坏死，因此在体外研究各种细胞缺氧后的病理生理变化，对阐明不同疾病模型中病灶内组织缺血缺氧的影响和机制有着重要的科研意义。目前已有文献报道的比较完善的缺氧培养方法如下：
1、将培养皿放入密闭小型盒状容器内，使用95％N2+5CO2％预混气体充入排出氧气，然后置于37℃培养箱中进行缺氧培养；
2、使用具有O2和CO2浓度传感器的三气培养箱，通过接入N2和CO2气瓶供气调节培养箱内的O2和CO2含量，从而模拟缺氧环境。
在科研实践中，以上方法在使用中都有着较大的问题。通过预混气体填充的培养盒，盒内的氧气浓度无法精确控制，而在很小的氧气浓度差异下，细胞的生理状态可能差异巨大，导致实验效果不佳或者没有可重复性；因为氧气未排空或者培养液内溶氧导致系统内无法达到完全无氧状态；由于细胞呼吸导致CO2浓度升高，培养基酸碱度改变，增加了实验过程中的变量，导致实验结果不可信。
在实际科研过程中，由于专用于缺氧培养的三气培养箱内部体积巨大，大部分品牌都难以将氧气浓度降到完全无氧甚至3％以下，而且价格昂贵，使用频率较小，只有极少数实验室采购三气培养箱用于缺氧实验；而且由于三气培养箱气体消耗量巨大，缺氧实验无需像普通细胞培养一样长期维持实验，因而每次使用必须重新开机，导致使用成本高昂；而且培养箱在同一时刻只能维持一种氧气浓度进行一项实验内容，然而一项实验内容往往只会使用培养箱空间的很小一部分，造成了极大的浪费，因而三气培养箱在实际使用过程中并不实用，进而造成大多数实验室并不愿意花高昂的价钱购买，严重的限制了细胞缺氧实验的开展。
细胞耐缺氧实验是许多重要器官损伤修复模型(比如：心肌缺血再灌注损伤、脑梗死、脊髓损伤等)中的关键实验，因而开发出一种能精准控制氧气浓度、使用方便且购买和使用价格低廉的细胞缺氧培养装置具有重要的科研价值。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的内嵌式细胞缺氧培养盒。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它包含盒体、湿化盒、盒盖和功能模块；它还包含出气口、二氧化碳传感器、氧气传感器、进气口、中部过渡件、交流电源、控制器、进气端、出气端、管道、氮气钢瓶、二氧化碳钢瓶、空气泵、过滤器、电磁阀、电线、循环时间继电器；所述盒体、湿化盒相通；所述盒体和盒盖通过硅胶密封条密封，通过卡扣加压固定；功能模块与盒盖通过硅胶密封条密封，通过卡扣加压固定；功能模块内嵌进气口、出气口、氧气传感器和二氧化碳传感器，所述进气口、出气口、氧气传感器和二氧化碳传感器开口向盒内；所述控制器通过管道和电线分别与盒体和氮气钢瓶、二氧化碳钢瓶连接；所述控制器上设有进气端、出气端；且控制器上连接有交流电源；所述控制器与盒体之间设有中部过渡件；所述进气端设有过滤器，所述过滤器与空气泵连接；所述进气端、氮气钢瓶和二氧化碳钢瓶处均设有电磁阀；所述三个电磁阀与控制器之间分别设有三个对应的循环时间继电器。
作为优选，所述中部过渡件采用梭形软质硅胶套，使之被培养箱门夹住的时候仍能保持培养箱的封闭状态，进出气管道在此部分使用硬质细管道，以及管道两侧使用硬质支撑块，防止在培养箱门夹闭时管道被夹扁影响通气。
作为优选，所述盒体使用透明有机玻璃盒体，可将培养盒整体置于倒置显微镜上对细胞状态进行观察，且无需打开盒体，从而避免氧气含量波动和细胞污染。
作为优选，所述盒盖分为功能模块和普通部分，普通部分使用无色有机玻璃制作，和对应尺寸的盒体保持一致，通过卡口和密封条与盒体对合密封，边缘留一开口安装功能模块；功能模块中传感器将气体浓度信息反馈给控制模块后，通过进气口注入相应气体调节浓度，出气口用于排出气体以及平衡培养盒内气压。
作为优选，所述功能模块通过含有硅胶密封条的卡扣安装在盒盖边缘位置，因而对于不同培养空间的需求只需更换不同尺寸的盒体；气口和传感器通过管道和电线与外部连接。
作为优选，所述盒体与控制模块通过一根进气管、一根出气管和传感器电线组成，气管和电线在中部采用极细的线状并列排列，气管在此处使用硬质细管，并用橡胶包裹；由于普通恒温培养箱门通过橡胶门缘与外界密封，因此扁形设计的连接模块可在培养箱关门状态下不影响培养箱门的气密性，同时也不影响培养盒的进气和出气。
本发明中控制器通过传感器探头接受气体浓度信息，若氧气或二氧化碳浓度高于设定值，则电磁阀控制氮气钢瓶供气进入培养盒，若二氧化碳浓度低于5％,则通过电磁阀控制二氧化碳钢瓶供气进入，若氧气浓度低于设定值，则由气泵泵入空气。
本发明的原理：通过包含氧气和二氧化碳传感器的小型培养盒置于普通二氧化碳培养箱甚至普通37℃恒温培养箱或者37℃水浴锅中进行细胞培养。
采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的内嵌式细胞缺氧培养盒，结构设计合理，操作方便，灵活性好，稳定性高，氧气浓度可以精确控制，细胞的生理状态无差异，实验效果佳；操作时，氧气可达到完全无氧状态；实验过程中的变量可以严格把控，实验结果准度高，本发明具有结构简单，设置合理，制作成本低等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本本发明中控制器的示意图；
图3是本发明中中部过渡件的示意图；
附图标记说明：
盒体1、湿化盒2、盒盖3和功能模块8；它包含出气口4、二氧化碳传感器5、氧气传感器6、进气口7、中部过渡件9、交流电源10、控制器11、进气端12、出气端13、管道14、氮气钢瓶16、二氧化碳钢瓶17、空气泵19、过滤器20、电磁阀21、软质硅胶套23、电线25、硬质支撑块27、循环时间继电器29。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
参看如图1--图3所示，本具体实施方式包含盒体1、湿化盒2、盒盖3和功能模块8；它包含出气口4、二氧化碳传感器5、氧气传感器6、进气口7、中部过渡件9、交流电源10、控制器11、进气端12、出气端13、管道14、氮气钢瓶16、二氧化碳钢瓶17、空气泵19、过滤器20、电磁阀21、电线25、循环时间继电器29；所述盒体1、湿化盒2相通；所述盒体1和盒盖3通过硅胶密封条密封，通过卡扣加压固定；功能模块8与盒盖3通过硅胶密封条密封，通过卡扣加压固定；功能模块内嵌进气口7、出气口4、氧气传感器6和二氧化碳传感器5，所述进气口7、出气口4、氧气传感器6和二氧化碳传感器5开口向盒内；所述控制器11通过管道14和电线25分别与盒体1和氮气钢瓶16、二氧化碳钢瓶17连接；所述控制器11上设有进气端12、出气端13；且控制器11上连接有交流电源10；所述控制器11与盒体1之间设有中部过渡件9；所述进气端12设有过滤器20，所述过滤器20与空气泵19连接；所述进气端12、氮气钢瓶16和二氧化碳钢瓶17处均设有电磁阀21；所述三个电磁阀21与控制器11之间分别设有三个对应的循环时间继电器29。
其中，所述中部过渡件9采用梭形软质硅胶套23，使之被培养箱门夹住的时候仍能保持培养箱的封闭状态，进出气管道在此部分使用硬质细管道，以及管道两侧使用硬质支撑块27，防止在培养箱门夹闭时管道被夹扁影响通气。
本具体实施方式通过包含氧气和二氧化碳传感器的小型盒体置于普通二氧化碳培养箱甚至普通37℃恒温培养箱或者37℃水浴锅中进行细胞培养；外部控制模块通过管道连接氮气和二氧化碳气罐；盒体与控制模块以细管和细线相连。
盒体包含培养区和湿化室，培养区内放置需要培养皿或培养瓶等实验细胞，湿化室和培养区相通，内部加入无菌水，通过蒸发水分保证培养环境的湿度，培养区开口处通过硅胶条与盒盖进行密封；盒体使用透明有机玻璃根据需要制作成不同尺寸，可将培养盒整体置于倒置显微镜上对细胞状态进行观察，且无需打开盒体，从而避免氧气含量波动和细胞污染。
盒盖分为功能模块和普通部分，普通部分使用无色有机玻璃制作，和对应尺寸的盒体保持一致，通过卡口和密封条与盒体对合密封，边缘留一开口安装功能模块；功能模块的传感器将气体浓度信息反馈给控制模块后，通过进气口注入相应气体调节浓度，出气口用于排出气体以及平衡培养盒内气压。功能模块通过含有硅胶密封条的卡扣安装在盒盖边缘位置，因而对于不同培养空间的需求只需更换不同尺寸的盒体和普通盒盖。气口和传感器通过管道和电线与外部连接。
整个盒体高度控制在6-10cm以内，以保证能将培养盒置于大多数倒置显微镜上进行观察；盒底的厚度在强度允许的情况下尽量薄，以方便显微镜物镜能聚焦培养皿内的细胞层面。盒体大小可根据实验需求选择合适的大小，盒体内部空间相较于整个培养箱来说相对较小，通过少量的气体注入即能维持盒内的相应气体浓度，极大的节省了气体的使用量，也更容易达到极低氧浓度以及完全无氧状态；整个培养盒置于普通恒温培养箱内，培养箱内其他空间依旧可用于其他细胞培养，也可将盒体置于37℃水浴锅内，因而不受空间限制，无需安装恒温模块。
本具体实施方式操作时，当氧气传感器6将氧气浓度信号转化为电压信号，传入电压低于设定值时，控制器11打开空气泵19和与空气泵19对应的电磁阀，将空气通过过滤器20泵入培养盒；当氧气浓度高于设定值或二氧化碳浓度高于5％时，控制器11打开氮气钢瓶对应的电磁阀使氮气钢瓶16内氮气通过压力充入培养盒内；当培养盒内二氧化碳浓度低于5％时，控制器控制二氧化碳对应的电磁阀打开，使二氧化碳气体通过钢瓶17压力冲入培养盒内，循环时间继电器29用于控制各个气道的开放频率；控制模块由220V交流电源10供电。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.内嵌式细胞缺氧培养盒，其特征在于：它包含盒体、湿化盒、盒盖和功能模块；它还包含出气口、二氧化碳传感器、氧气传感器、进气口、中部过渡件、交流电源、控制器、进气端、出气端、管道、氮气钢瓶、二氧化碳钢瓶、空气泵、过滤器、电磁阀、电线、循环时间继电器；所述盒体、湿化盒相通；所述盒体和盒盖通过硅胶密封条密封，通过卡扣加压固定；功能模块与盒盖通过硅胶密封条密封，通过卡扣加压固定；功能模块内嵌进气口、出气口、氧气传感器和二氧化碳传感器，所述进气口、出气口、氧气传感器和二氧化碳传感器开口向盒内；所述控制器通过管道和电线分别与盒体和氮气钢瓶、二氧化碳钢瓶连接；所述控制器上设有进气端、出气端；且控制器上连接有交流电源；所述控制器与盒体之间设有中部过渡件；所述进气端设有过滤器，所述过滤器与空气泵连接；所述进气端、氮气钢瓶和二氧化碳钢瓶处均设有电磁阀；所述三个电磁阀与控制器之间分别设有三个对应的循环时间继电器。
2.根据权利要求1所述的内嵌式细胞缺氧培养盒，其特征在于：所述中部过渡件采用梭形软质硅胶套，使之被培养箱门夹住的时候仍能保持培养箱的封闭状态，进出气管道在此部分使用硬质细管道，以及管道两侧使用硬质支撑块，防止在培养箱门夹闭时管道被夹扁影响通气。
3.根据权利要求1所述的内嵌式细胞缺氧培养盒，其特征在于：所述盒体使用透明有机玻璃盒体，可将培养盒整体置于倒置显微镜上对细胞状态进行观察，且无需打开盒体，从而避免氧气含量波动和细胞污染。
4.根据权利要求1所述的内嵌式细胞缺氧培养盒，其特征在于：所述盒盖分为功能模块和普通部分，普通部分使用无色有机玻璃制作，和对应尺寸的盒体保持一致，通过卡口和密封条与盒体对合密封，边缘留一开口安装功能模块；功能模块中传感器将气体浓度信息反馈给控制模块后，通过进气口注入相应气体调节浓度，出气口用于排出气体以及平衡培养盒内气压。
5.根据权利要求1所述的内嵌式细胞缺氧培养盒，其特征在于：所述功能模块通过含有硅胶密封条的卡扣安装在盒盖边缘位置，因而对于不同培养空间的需求只需更换不同尺寸的盒体；气口和传感器通过管道和电线与外部连接。
6.根据权利要求1所述的内嵌式细胞缺氧培养盒，其特征在于：所述盒体与控制模块通过一根进气管、一根出气管和传感器电线组成，气管和电线在中部采用极细的线状并列排列，气管在此处使用硬质细管，并用橡胶包裹。
7.根据权利要求1所述的内嵌式细胞缺氧培养盒，其特征在于：所述培养盒操作时，当氧气传感器将氧气浓度信号转化为电压信号，传入电压低于设定值时，控制器打开空气泵和与空气泵对应的电磁阀，将空气通过过滤器泵入培养盒；当氧气浓度高于设定值或二氧化碳浓度高于5％时，控制器打开氮气钢瓶对应的电磁阀使氮气钢瓶内氮气通过压力充入培养盒内；当培养盒内二氧化碳浓度低于5％时，控制器控制二氧化碳对应的电磁阀打开，使二氧化碳气体通过钢瓶压力冲入培养盒内，循环时间继电器用于控制各个气道的开放频率；控制模块由220V交流电源供电。
8.根据权利要求1所述的内嵌式细胞缺氧培养盒，其特征在于：所述培养盒是通过包含氧气和二氧化碳传感器的小型盒体置于普通二氧化碳培养箱甚至普通37℃恒温培养箱或者37℃水浴锅中进行细胞培养。
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