CN110358677B - 同源多浓度细胞暴露系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同源多浓度细胞暴露系统，包括受试物源、气源和多个细胞暴露单元，还包括与受试物源相连的第一稀释器和多个第二稀释器，内设有与受试物源相连通的第一毛细管，且第二稀释器还与气源相连通，每个第二稀释器中设有多个与气源相连通的第二毛细管，且第二毛细管数量均不相同，受试物通过第一毛细管进入第一稀释器和第二稀释器，气源产生的洁净空气通过第二毛细管进入第二稀释器对受试物进行稀释，由于第二毛细管数量不同，使得第二稀释器的稀释比例各不相通，因此进入到各个细胞暴露单元的受试物的浓度不同，该发明可以实现同一个细胞暴露系统多个浓度染毒且保证不同浓度实验受试物的同源性，保证不同浓度受试物理化特性的一致性。

Description

同源多浓度细胞暴露系统

技术领域

本发明涉及细胞暴露领域，尤其是涉及一种同源多浓度细胞暴露系统，该系统可广泛应用于环境与健康影响研究、室内空气污染评价研究、呼吸道相关疾病和药物筛选研究等。

背景技术

有害气体是指在一般或者一定条件下有损人体健康，或危害作业安全的气体；包括有毒气体、可燃性气体和窒息性气体等。有害气体对人类的危害是有目共睹的。以香烟的烟气为例，烟气中含有大量的有害物质。这些有害物质被吸入人体后，对人体活细胞产生毒害，从而诱发细胞癌变。因此，各卷烟厂技术中心需要研究香烟烟气对细胞生长的具体影响，以进行香烟烟气细胞暴露实验，得到不同烟丝或者香精香料不同浓度对细胞生长，对人体健康的具体影响，以达到降焦和改变香烟品味的目的。为了更深入的研究有害气体对人体的危害，需要一种能够对有害气体进行细胞染毒的气体染毒设备。

而目前国内外现有的细胞暴露系统均是单浓度的细胞暴露系统，一次实验只能完成一个受试物浓度的细胞染毒，无法保证受试物同源性，实验效率低，样品消耗量大。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种同源多浓度细胞暴露系统，包括提供洁净空气的气源、提供受试物的受试物源和细胞暴露单元，还包括多个稀释器，所述多个稀释器包括第一稀释器和第二稀释器组，所述第二稀释器组包括多个第二稀释器；

所述第一稀释器与所述受试物源相连通，所述多个第二稀释器均与所述气源和所述受试物相连通，所述多个第二稀释器的稀释比例分别为N1、N2、N3……Na-1、Na，其中，所述多个第二稀释器的稀释比例中，Na<Na-1<……<N3<N2<N1；

所述多个所述稀释器配置成稀释所述受试物；

所述细胞暴露单元设置为多个，多个所述细胞暴露单元与多个所述稀释器一一对应相连通；

多个所述细胞暴露单元均连接有废气排出装置。

通过采用上述技术方案，第一稀释器直接与受试物源相连通，第二稀释器组与气源和受试物源相连通，且第二稀释器的稀释比例均不同，一方面可以实现同一个细胞暴露系统多个浓度染毒，从而提高实验效率；另一方面节省实验样品，保证不同浓度实验受试物的同源性，从而保证不同浓度受试物理化特性的一致性，提高实验准确度。

本发明进一步设置为：所述多个稀释器内均安装有第一毛细管；

所述多个第二稀释器内均安装有第二毛细管组，所述第二毛细管组包括多根第二毛细管，其中，所述稀释比例越大的所述第二稀释器中，所述第二毛细管的数量越多；

所述第一毛细管与所述受试物源相连通，所述第一毛细管配置成流通所述受试物；

所述多个第二毛细管均与所述气源相连通，所述第二毛细管配置成流通所述洁净空气。

通过采用上述技术方案，第二毛细管内流通的洁净空气进入到第二稀释器中，与第二稀释器中的第一毛细管流通的受试物相接触，从而使得洁净空气对受试物进行稀释，降低受试物的浓度，从而实现同一受试物不同浓度的染毒实验，结构简单紧凑。

本发明进一步设置为：还包括二氧化碳罐，所述二氧化碳罐与所述气源和所述受试物源均连通，所述二氧化碳罐配置成向实验所需的受试物和洁净空气中通入二氧化碳。

通过采用上述技术方案，二氧化碳可以提高受试物中细胞的存活率，通入二氧化碳，避免受试物中细胞大量死亡，从而影响染毒实验的准确度。

本发明进一步设置为：所述受试物源和所述多个稀释器之间设置有第一缓冲罐，所述多个稀释器中的所述第一毛细管和所述受试物源通过所述第一缓冲罐相连通；

所述气源和所述第二稀释器组之间设置有第二缓冲罐，所述多个第二稀释器中的所述多个第二毛细管和所述气源通过所述第二缓冲罐相连通。

通过采用上述技术方案，缓冲罐可以缓解受试物和二氧化碳、洁净空气和二氧化碳的整体压力，减少压力波动，避免在实验过程中因压力过大影响实验结果等。

本发明进一步设置为：所述二氧化碳罐和所述气源之间安装有混合器，所述混合器配置成混合所述二氧化碳罐产生的二氧化碳和所述气源产生的洁净空气。

通过采用上述技术方案，混合器使二氧化碳和洁净空气充分混合，可以准确测量稀释空气中二氧化碳的浓度，进而调节二氧化碳的进气流量，便于控制。

本发明进一步设置为：所述二氧化碳罐和所述混合器之间设置有气体流量控制器；

所述二氧化碳罐和所述受试物源之间设置有气体流量控制器。

通过采用上述技术方案，便于控制通二氧化碳的流量，从而控制混合受试物的浓度以及洁净空气中二氧化碳的浓度；还可以通过调节其流量来控制第二缓冲罐的压强，使得第二缓冲罐的压强与第一缓冲罐的压强一致。

本发明进一步设置为：所述混合器和所述气源之间设置有过滤器。

通过采用上述技术方案，过滤器对气源产生的洁净空气进行过滤，避免杂质进入混合器，从而提高与二氧化碳混合的气体的洁净度。

本发明进一步设置为：所述混合器和所述气源之间设置有气体流量控制器。

通过采用上述技术方案，气体流量控制器可以对气源产生的洁净空气的流量进行控制，进而控制第二稀释器的稀释速率和稀释比例。

本发明进一步设置为：所述细胞暴露单元和所述废气排出装置之间设置有气体流量控制器和过滤器。

通过采用上述技术方案，气体流量控制器可以对实验后的废气进行流量控制，过滤器可以对实验后的废气进行过滤，避免泄漏到空气中造成空气污染。

本发明进一步设置为：所述多个第二稀释器均与所述废气排出装置连通，且所述多个第二稀释器和所述废气排出装置之间均设置有过滤器和气体流量控制器。

通过采用上述技术方案，一方面可以避免第二稀释器中的多余气体泄漏影响实验，另一方面可以对多余气体进行过滤和流量控制，便于对多余气体的回收处理等。

本发明所述的同源多浓度细胞暴露系统与现有技术相比，具有以下几个优点：

1）多个稀释器且稀释比例不同，可以对受试物进行不同稀释比例的稀释，从而使得进入细胞暴露实验的受试物的浓度不同，可完成依次实验实现多个浓度的染毒，提高实验效率；

2）进入到不同稀释器的受试物源一致，保证了不同浓度受试物的同源性，从而保证了不同浓度受试物理化特性一致，节省实验样品，提高实验准确度；

3）增加缓冲罐，可以缓冲实验过程中的气体压力，减少气体波动；

4）各个气体流路上设置气体流量控制器，可以控制各路气体流量，保证实验的精准性。

附图说明

后文将参照附图以及实施例而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按照比例绘制的。

图1为本发明同源多浓度细胞暴露系统的工作流程原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将参照图1对本发明多连杆开合机构的实施例做进一步说明。

如图1所示，本发明所述的同源多浓度细胞暴露系统包括气源、受试物源、细胞暴露单元和废气处理装置。其中，气源用于提供洁净空气，可采用压缩泵来提供；受试物源提供受试物，如需要实验的有害气体，可选用气溶胶，受试物源可采用气溶胶发生装置。

本发明的同源多浓度细胞暴露系统中，受试物源和气源均连通有缓冲罐，其中，受试物源连通第一缓冲罐，气源连通第二缓冲罐；第一缓冲罐和第二缓冲罐可以对管路中的受试物和洁净空气进行缓冲，调节其压力，从而减少受试物和洁净空气流动时的气体波动。

该同源多浓度细胞暴露系统还包括多个稀释器，多个稀释器分为第一稀释器和第二稀释器组，第二稀释器组由多个第二稀释器组成，第一稀释器与第一缓冲罐连通，即第一稀释器通过第一缓冲罐与受试物源连通；多个第二稀释器即与第一缓冲罐连通，又与第二缓冲罐连通，即多个第二稀释器即与受试物源连通，又与气源连通。而第一稀释器和多个第二稀释器均与细胞暴露单元连通，且为一一对应连通，每个稀释器对应一个细胞暴露单元。

第一稀释器内设有一根第一毛细管，第二稀释器内除了设有第一毛细管以外，还设有多根第二毛细管组成的第二毛细管；第一稀释器和第二稀释器内的第一毛细管均与第一缓冲罐连通，使得受试物源产生的受试物经过第一毛细管；多根第二毛细管均与第二缓冲罐相连通，使得气源产生的洁净空气经过第二毛细管。第一毛细管和多根第二毛细管的直径、长度、材料均一致。本发明优选为将每个第二稀释器中的第二毛细管的数量设置不一样，使得多个第二稀释器的稀释比例分别为N1、N2、N3……Na-1、Na，其中，所述多个第二稀释器的稀释比例中，Na<Na-1<……<N3<N2<N1；受试物源产生的受试物进入第一稀释器，而气源和第二缓冲罐与第一稀释器不相通，因此，经过第一稀释器的受试物浓度与受试物源产生的受试物浓度一致，即第一稀释器的稀释比例为1；假设第二稀释器组中的一个第二稀释器中，包括x根第二毛细管，则经过该第二稀释器的受试物为一份，经过该第二稀释器的洁净空气为x份，因此，该第二稀释器的稀释比例为1/（1+x），因此，第二稀释器中的第二毛细管的数量越多，对受试物的稀释程度越大。这样设计，使得受试物被稀释成不同的浓度，不同浓度的受试物又分别进入细胞暴露单元中进行染毒实验，从而使得一个细胞暴露系统可以实现多个浓度的染毒，提高了实验效率。此外，由于多个稀释器的受试物均是来自同一个受试物源，因此，保证了不同浓度受试物的同源性，保证了不同浓度受试物的理化特性的一致性，进而提高了实验的准确度。

由于二氧化碳有利于细胞的存活，为了避免受试物中细胞的死亡影响实验结果，本发明的进一步实施例为：包括二氧化碳罐，二氧化碳罐用于产生二氧化碳，二氧化碳罐连接的气流管路分为两个支路，其中一支路与受试物源和第一缓冲罐之间的管路相连通，另一支路与气源和第二缓冲罐之间的管路相连通，二氧化碳一方面与受试物进行接触混合，提高受试物的细胞的存活率，另一方面与洁净空气混合，对受试物进行稀释；本发明优选为受试物与二氧化碳混合成二氧化碳浓度为5%的混合受试物，且洁净空气和二氧化碳混合成二氧化碳浓度5%的稀释空气。为了控制二氧化碳的浓度，在二氧化碳罐上的两个支路上均安装有流量控制器来控制二氧化碳的流量，进而控制混合受试物和稀释气体中的二氧化碳的浓度。

本发明的进一步实施例为，气源和第二缓冲罐之间依次设置有过滤器、流量控制器和混合器；过滤器对气源产生的洁净空气进行过滤，流量控制器控制气源产生的洁净空气的流量，混合器安装在连接二氧化碳罐的气体管路上的流量控制器和连接气源管路上的流量控制器之间，对二氧化碳罐产生的二氧化碳和气源产生的洁净空气进行充分混合形成稀释气体。还可以通过调节与气源连接的气体流量稀释器和与二氧化碳罐连接的气体流量稀释器来控制二氧化碳和洁净空气的流量，调节第二缓冲罐的压强，使得第二缓冲罐的压强与第一缓冲罐的压强一致。

本发明的进一步实施例为，每个细胞暴露单元均一一对应连接有过滤器、流量控制器，然后与废气处理装置连通，废气处理装置包括缓冲罐和真空泵，主要是对进行细胞染毒暴露实验后的废气进行过滤，并由真空泵抽出进行处理。而为了避免第二稀释器中废气泄露排出，本发明优选为第二稀释器连接有过滤器和流量控制器，然后与废气处理装置连通，可以对第二稀释器内的废气进行处理，提高实验准确度。

本发明中，可优选同源多浓度细胞暴露系统包括两个第二稀释器，其中一个第二稀释器中的第二毛细管数量为n，另一个第二稀释器中第二毛细管的数量为m，则三个稀释器对受试物的稀释浓度比分别为1、1/（1+n）、1/（1+m），一次能进行三个不同浓度的染毒实验；还可以通过增加第二稀释器（内设不同的第二毛细管）或者改变第二稀释器内第二毛细管的数量来得到任意的不同受试物的稀释浓度，来满足不同的实验需求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，所作出的任何改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种同源多浓度细胞暴露系统，包括提供洁净空气的气源、提供受试物的受试物源和细胞暴露单元，其特征在于：还包括多个稀释器，所述多个稀释器包括第一稀释器和第二稀释器组，所述第二稀释器组包括多个第二稀释器；

所述第一稀释器与所述受试物源相连通，所述多个第二稀释器均与所述气源和所述受试物源相连通，所述多个第二稀释器的稀释比例分别为N1、N2、N3……Na-1、Na，其中，所述多个第二稀释器的稀释比例中，Na<Na-1<……<N3<N2<N1；

所述多个所述稀释器配置成稀释所述受试物；

所述细胞暴露单元设置为多个，多个所述细胞暴露单元与多个所述稀释器一一对应相连通；

多个所述细胞暴露单元均连接有废气排出装置；

所述多个稀释器内均安装有第一毛细管；

所述多个第二稀释器内均安装有第二毛细管组，所述第二毛细管组包括多根第二毛细管，其中，所述稀释比例越大的所述第二稀释器中，所述第二毛细管的数量越多；

所述第一毛细管与所述受试物源相连通，所述第一毛细管配置成流通所述受试物；

所述第二毛细管均与所述气源相连通，所述第二毛细管配置成流通所述洁净空气；

所述第一毛细管和所述多根第二毛细管的直径、长度、材料均一致；

所述同源多浓度细胞暴露系统还包括二氧化碳罐，所述二氧化碳罐与所述气源和所述受试物 源均连通，所述二氧化碳罐配置成向实验所需的受试物和洁净空气中通入二氧化碳；

所述受试物源和所述多个稀释器之间设置有第一缓冲罐，所述多个稀释器中的所述第一毛细管和所述受试物源通过所述第一缓冲罐相连通；

所述气源和所述第二稀释器组之间设置有第二缓冲罐，所述多个第二稀释器中的所述多个第二毛细管和所述气源通过所述第二缓冲罐相连通；

所述二氧化碳罐和所述气源之间安装有混合器，所述混合器配置成混合所述二氧化碳罐产生的二氧化碳和所述气源产生的洁净空气；

所述二氧化碳罐和所述混合器之间设置有气体流量控制器；

所述二氧化碳罐和所述受试物源之间设置有气体流量控制器。

2.根据权利要求1所述的同源多浓度细胞暴露系统，其特征在于：所述混合器和所述气源之间设置有过滤器。

3.根据权利要求1所述的同源多浓度细胞暴露系统，其特征在于：所述混合器和所述气源之间设置有气体流量控制器。

4.根据权利要求1所述的同源多浓度细胞暴露系统，其特征在于：所述细胞暴露单元和所述废气排出装置之间设置有气体流量控制器和过滤器。

5.根据权利要求1所述的同源多浓度细胞暴露系统，其特征在于：所述多个第二稀释器均与所述废气排出装置连通，且所述多个第二稀释器和所述废气排出装置之间均设置有过滤器和气体流量控制器。

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