CN1180847C - 引射式气动基因枪 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物技术领域，涉及引射式气动基因枪。包括高压气源、气流控制器、加速器、微弹、微弹载片库和定位及靶距调整单元，其特征在于，所说的加速器是由连成一体的一级气嘴和二级气嘴(两级气嘴)组成的引射加速器，靠近该二级气嘴的入口开有一个径向的负压口；所说的微弹设置在该负压口处，通过负压引入所说的二级气嘴中。本发明不仅可以将微弹加速到足够高的速度，满足射击不同靶细胞的要求，而且基因微弹制备简单，无需专用设备。
Description
技术领域 本发明属于生物技术领域，特别涉及用来将基因疫苗(又称DNA疫苗)在体导入人或动物的表皮或组织细胞的专用设备。
背景技术 基因疫苗是新一代疫苗，由来源于病原体的一个抗原编码基因及作为基因载体的质粒DNA组成。这段抗原编码基因可在活体细胞中控制合成抗原蛋白，从而引起免疫反应，是在分子水平上对病毒进行抑制，使之失活，提高人体免疫力，与普通疫苗的区别在于基因疫苗的抗原蛋白是在免疫对象的体内产生的。基因疫苗打开了通往新的免疫途径的大门。如何将基因疫苗导入细胞，并得到有效表达，是发挥基因疫苗作用的关键技术之一。传统的方法是用注射器直接将裸DNA的盐溶液注入动物体内，通过对注射部位的肌肉或皮肤组织造成损伤，如局部冷冻、注射麻醉药物或蛇毒，使组织处于再生状态，就可进一步提高DNA的转化率。这种方法用量大，转染率低，还有痛苦，因而急待改进。美国BIO-RAD公司前几年推出了一种手持式基因枪，其结构及工作原理如图1所示，高压氦气源1中的氦气通过装弹盘座2，进入装在装弹盘3中的塑料短管4。裹着基因的微弹5吸附在短管4的内壁上。当高压气体进入短管4后，将微弹5吹走，进入加速通道6。微弹5在加速通道6中加速后，再经过喇叭形通道8去射击靶细胞。调节件9既可以定位，又可以调整射击距离；O型圈7起密封作用，防止漏气。这种结构的优点是微弹置于高压气体的通道内，易于加速和发散。存在的缺点是制备复杂，需要专用设备先将微弹吸附在细管内壁上，再切成标准长度。同时，由于管壁的湍流附壁效应，往往微弹不能全被吹走，还有残留。
发明内容 本发明的目的在于克服上述技术的缺点和不足，提供一种新型的引射式气动基因枪。本发明不仅可以将微弹加速到足够高的速度，满足射击不同靶细胞的要求，而且基因微弹制备简单，无需专用设备。
本发明提出一种引射式气动基因枪，包括高压气源、气流控制器、加速器、微弹、微弹载片库和定位及靶距调整单元，其特征在于，所说的加速器是由连成一体的一级气嘴和二级气嘴(两级气嘴)组成的引射加速器，靠近该二级气嘴的入口开有一个径向的负压口；所说的微弹设置在该负压口处，通过负压引入所说的二级气嘴中。
所说的一级气嘴入口可为圆柱孔，入口直径可为3～8mm，出口可为圆锥，镀度可为1∶10～1∶50，最小孔径可为2～6mm，两者之间的过渡可为维多辛斯基曲线构成的加速通道；该二级气嘴的入、出口都可为锥孔；该负压孔直径可为1～3mm。
所说的一级气嘴与二级气嘴之间可为圆锥面的负压通道，间隙可为0.1～0.3mm。
所说的微弹可吸附在筛状微弹载片的细网上，所说的载片可放置在圆盘状的微弹载片库上。
所说的定位及靶距调整单元可由靶距调整件和定位器组成。
所说的气流控制器可包括根据需要选择高压气源输出的压力调压阀(调压阀)、控制高压气体通与断的电磁阀和控制电磁阀通断时间的时间控制器。
所说的时间控制器可由启动按钮、时间选择开关、定时器和电子开关组成。
本发明的载片库一次能放置多片，可以根据设计任意选择，将载有所需发射微弹的载片准确地定位在待射位置上(正对并紧贴着负压吸入口)。
本发明提供的这种引射式气动微弹加速方法及专用于该方法的基因枪，它能在体操作，将裹着基因的金微粒加速，使之获得足够的动能，射击靶细胞，将外源基因导入细胞。本发明可以通过气流控制单元调整气压的大小和通气时间来控制微弹的射击速度和射击时间，满足不同靶细胞的要求，只需将微弹吸附在筛状载片上，无需专用设备，操作简单，具有灵活、简便和效率高等优点。
附图说明
图1为已有的气动基因枪结构原理示意图。
图2为本发明的一种实施例总体结构示意图。
图3为本发明的引射式气动微弹加速原理示意图。
图4为本实施例微弹载片库的结构示意图。
图5为本实施例微弹载片结构示意图。
图6为本实施例电磁阀通断时间控制电路原理图。
具体实施方式 下面结合附图对本发明的引射式气动基因枪的实施例加以说明。
本实施例由高压气源、气流控制单元、引射加速器、微弹、微弹载片库和定位及靶距调整单元组成，如图2所示。其中，高压气源10是市场上的高压氦气气瓶，气流控制单元由调压阀11，电磁阀14和时间控制器25组成，引射加速器由一级气嘴15，O型圈17，二级气嘴18、负压气嘴19和微弹载片21组成；微弹载片库由载片库圆盘座16和载片库圆盘22等组成(具体结构如图4所示)，定位及靶距调整单元由靶距调整件23和定位器24组成。各部件的连接关系为：高压气源10与调压阀11相连，调压阀11通过高压气管12和管接头13与电磁阀14相接，电磁阀14与时间控制器25相连并受其控制，一级气嘴15直接与电磁阀14相接，二级气嘴与一级气嘴相连，靶距调整件23与二级气嘴18相连，定位器24与靶距调整件23相连，微弹载片库与一级气嘴15相连，载有需要发射微弹20的微弹载片21定位在紧贴负压气嘴19的位置上。
本实施例的实现方法为：将制备好的裹着基因的微弹20吸附在微弹载片21上，放置在载片库圆盘22中，定位在负压气嘴19的正上方且紧贴着。用靶位定位器24将本发明的实施例基因枪定位在所要射击靶位上，调节调压阀11，把输出高压气体调到所需要的压力上，将时间控制器25选择在所需要的时间上，按下启动按钮(见图6)，电磁阀14打开，高压气体进入一级气嘴15。高压气体通过一级气嘴15后，加速成超音速气流，进入二级气嘴18，在负压气嘴19产生负压。吸附在微弹载片21上的微弹20在负压的作用下，脱离载片20，从负压气嘴19引入，通过一级气嘴15与二级气嘴18之间的负压通道，进入二级气嘴18的加速通道，随超音速气流被加速，达到预定理想的速度后去射击靶细胞。调节调压阀11，可以选择不同压力的高压气体，使微弹20获得不同的速度，满足不同靶细胞的射击要求。通过时间控制器25选择电磁阀14不同的通断时间，可以提高射击效果。微弹载片库一次可以放置6-12个载片，转动载片圆盘22，可以任意选择所需要的载片，将之定位在负压气嘴19上面。射击一次，转动一次圆盘22，换一种载片，可以连续射击。调节定位器24，可以改变微弹20的射击距离，调节距离可为10-30mm，获得不同的射击效果。
本实施例各部分组成及功能分别详细说明如下：
本实施例的引射加速器如图3所示，它由一级气嘴15，O型圈17，二级气嘴18和负压气嘴19组成。二级气嘴18与一级气嘴15相连，O型圈17位于两级气嘴之间，起密封作用。工作时，吸附微弹20的微弹载片贴在负压气嘴19上。其工作原理是，一级气嘴15的入口为圆孔，直径可为3-8mm，高压气体进入一级气嘴15后，通过其中的形状为维多辛斯基曲线的加速通道部分后加速成超音速气流，经锥度可为1∶10-1∶50和最小口径可为2-6mm的锥孔进入二级气嘴18。进入二级气嘴18后，在入口的负压口形成负压，负压口直径可为1-3mm，微弹载片21贴着负压气嘴19，吸附在载片21上的微弹20在负压的作用下被吸入，经过一级气嘴和二级气嘴之间间隙可为0.1-0.3mm的负压通道后，进入二级气嘴18的加速通道加速。
本实施例的微弹载片库如图4所示，它由微弹载片库基座16、弹簧26、钢球27、短轴28、螺母29、垫片30、圆盘22、螺钉31、垫片32、压簧片33和微弹载片21组成。载片库基座16安装在一级气嘴15上，弹簧26安装在载片基座16的小孔内，钢珠27放在弹簧26上。短轴28安装在载片库基座16上，圆盘22安装在短轴28上，垫片30通过短轴28安装在圆盘22上，螺母29安装在短轴28上，用于调节圆盘22的轴向间隙，保证转动灵活、平稳。微弹载片21安放在圆盘22的台阶孔内，圆盘22上有多个台阶孔(具体由设计时定)，一次可以放置多个微弹载片。垫片32和压簧片33通过螺钉31安装在圆盘22上，压簧片33压住微弹载片21，使之不动。压簧片33可以转动，便于微弹载片21的装卸，调整垫片32的厚度，可以改变压簧33的压力。在圆盘22的台阶孔小孔面上有多个小凹窝(与可放置的微弹载片数对应)，每个凹窝都与一个台阶孔对应，即对应一个微弹载片的位置。在安装圆盘22时，使钢珠27正好嵌入一个小凹窝内，调整弹簧26，使圆盘22转动灵活，又保证钢珠27能起定位作用。可以根据需要转动圆盘22，使待发射的微弹载片21定位在发射工位上。
本实施例的微弹载片21的结构如图5所示，它由大圆片34、细网35和小圆片36组成，两种圆片中间都有圆孔，细网35放在大圆片34和小圆片36之间，三者全为不锈钢材料，焊成一体。
本实施例气流时间控制器用硬件实现，如图6所示，它由启动按钮、时间选择开关、定时器、电子开关组成。时间选择开关与定时器相连，将定时器设定在所需要的时间上；启动按钮与定时器相连，启动定时器工作；定时器与电子开关相连，控制电子开关的工作。工作时，通过时间选择开关选定所需时间，按下启动按钮，定时器工作，输出一个信号，打开电子开关，接通电磁阀14的电源，电磁阀14打开，高压气体流过，进入一级气嘴15。当定时时间到，定时器又发出一个信号，关闭电子开关，切断电磁阀15的电源，电磁阀关闭，高压气流切断。
Claims (7)
1、一种引射式气动基因枪，包括高压气源、气流控制器、加速器、微弹和定位及靶距调整单元，其特征在于，所说的加速器是由连成一体的一级气嘴和二级气嘴组成的引射加速器，靠近该二级气嘴的入口开有一个径向的负压口；所说的微弹设置在该负压口处，通过负压引入所说的二级气嘴中。
2、按照权利要求1所述的引射式气动基因枪，其特征在于，所说的一级气嘴入口为圆柱孔，入口直径为3～8mm，出口为圆锥，镀度为1∶10～1∶50，最小孔径为2～6mm，两者之间的过渡为维多辛斯基曲线构成的加速通道；该二级气嘴的入、出口都为锥孔；该负压孔直径为1～3mm。
3、按照权利要求1所述的引射式气动基因枪，其特征在于，所说的一级气嘴与二级气嘴之间为圆锥面的负压通道，间隙为0.1～0.3mm。
4、按照权利要求1所述的引射式气动基因枪，其特征在于，所说的微弹吸附在筛状微弹载片的细网上，所说的载片放置在圆盘状的微弹载片库上。
5、按照权利要求1所述的引射式气动基因枪，其特征在于，所说的定位及靶距调整单元由靶距调整件和定位器组成。
6、按照权利要求1所述的引射式气动基因枪，其特征在于，所说的气流控制器包括根据需要选择高压气源输出的调压阀、控制高压气体通与断的电磁阀和控制电磁阀通断时间的时间控制器。
7、按照权利要求6所述的引射式气动基因枪，其特征在于，所说的时间控制器由启动按钮、时间选择开关、定时器和电子开关组成。
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