CN204174217U - 一种多通道离体代谢实时监测装置 - Google Patents
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Abstract
一种多通道离体代谢实时监测装置，其包括两组辐射探测装置、恒流培养装置，恒流培养装置包括供液瓶、废液瓶、多通道恒流输液装置及多通道液体分流装置，两组辐射探测装置为分别置于多通道生化培养器具两侧并实时记录各个多通道生化培养器具中的放射性活度的平板结构的探测模块。本实用新型采用恒流培养方案实现离体组织的自动化长期培育，同时，利用开放式平板结构的探测模块实现对实验对象放射活度的高灵敏度探测并采取符合探测区分不同区域的活度计数，从而可采用标准生化多通道培养器具进行高通量、微量化、高组间实验条件一致性的离体代谢实时监测实验，实时获取和显示放射性活度分布信息，反映实验对象更真实全面的代谢变化信息。
Description
技术领域
本实用新型涉及辐射探测及生物医学代谢分析领域，尤其涉及一种基于实时符合探测和连续培养的多通道离体代谢实时监测装置。
背景技术
目前生物、医学等领域为进行细胞、组织和器官等生物体的有关生物学行为，如摄取葡萄糖、氨基酸、脂肪酸等生物体代谢物质的特性，广泛地采用在生化培养器具中加入放射性核素标记的上述代谢物质对活体生物组织进行离体培养，再通过辐射探测器检测样本放射性活度分布信息以反映样本对标记物摄取量的检测方案。相比另一类常用的基于荧光成像的离体组织生理活动探测方案，该方案具有的显著优势是：由于临床上可采用PET，SPECT等采用同样标记物和监测手段的成像方法，因此离体实验所得出的结论对在体实验具有更好的指导意义和互相印证能力。
例如，目前肿瘤学研究的重要方法之一是通过对离体培养的肿瘤细胞株加入不同药物并观察其对生化活动的影响以评估疗效，而肿瘤细胞摄取代谢物质特别是葡萄糖的速率与肿瘤细胞的生物学行为密切相关，在临床上表现为与肿瘤对药物的敏感性相关，结合离体实验和临床实验监测肿瘤细胞摄取葡萄糖的过程对研究肿瘤生理机制和药物评估至关重要。对于同一施药个体，通过离体培养和监测来源于本体的组织以进行细胞和组织层面的生化行为的研究，再通过在体成像完成器官和生物体层面的生物学研究，可实现同一受体来源、同一监测手段和评价体系下，对药物效果的多层次评估，并真正意义上实现了个体化医疗。
为完成对离体代谢过程的定量监测，当前方法之一是在培养皿中培养多批相同的肿瘤细胞株，并加入放射性核素标记的葡萄糖或其类似物，如18F-氟代脱氧葡萄糖(18F-FDG)溶液后，在细胞培养箱内培育，然后在若干时间点收集不同批次的细胞，去除培养液，置入全封闭式伽马计数器中监测细胞 中保留的放射性剂量，从而计算出该肿瘤细胞株在不同时间点摄取的葡萄糖的量[1][2]。
上述采用静态的培养装置与全封闭式伽马计数器的方案实质上是采用增加相同的一次性样本个数来换取时间上的多个样本点，其显而易见的缺点是只能得到某几个离散时刻的代谢物积累剂量信息，无法对组织的摄取速率进行动态、连续的测量，因此所得信息不能反映生化过程的全貌。由于全封闭式伽马计数器一次只容许对一个样本进行监测，且监测前需要洗除培养液只保留贴壁细胞，导致监测过后样品不能再次利用，为获取更为精确的活度-时间信息就需要培育大量的样本进行密集的监测操作，且每次监测都要求同批次样本尽量同时操作以保证样本测试条件保持一致。总之，若采用该方案进行连续监测，实验成本和操作复杂度难以承受，操作人员所受到的辐射伤害比起单次实验而言成百倍增长，更容易因不同批次样本差异及多次人工操作引入误差。
另一种解决方案是采用正电子发射断层成像仪(Positron Emission Tomography，以下简称PET)进行探测[1]：PET仪器通过探测每一次放射性核素正电子衰变所产生的一对伽马光子的位置信息，可重建出反映成像区域内放射性活度分布的图像。将含放射性代谢物的培养皿置入PET探测器环内并进行成像，由于PET图像上明暗不同表征放射性活度的不同，因此可通过计算培养孔内部的像素值之和来获取活度信息。
在采用PET的方案中，首先要面临的是灵敏度问题，由于PET仪器的成像对象为人体或动物，其探测器结构为环形，环径一般为数十厘米，对于平板结构的培养皿而言探测角度小，导致探测灵敏度低；其次，由于PET仪器需要进行成像，而离体培养时细胞数目少(105～106个/培养孔)，所注入的放射性标记物量小(10～104Bq)，为获取足够的成像数据就需要延长成像时间，再加上图像重建和处理的时间消耗，无法达到实时监测的要求，且PET仪器的空间分辨率通常为几个毫米，对来自不同培养孔的放射性事件区分能力有限；最后，PET仪器体积庞大，购置和维护费用昂贵，不适于作为离体代谢级别研究的分析工具。
最后一种常用方法是采用伽马相机[2]，伽马相机基本结构跟单个PET探测模块相同，但需要在闪烁晶体前面安装准直器，使非规定范围和方向的伽马射线不能射入晶体，起到定向采集信息的作用，工作时，将伽马相机放置于被探测对象的正上方，经过准直器筛选后的伽马射线通过闪烁晶体和光电转换器件以及后端电子学被探知，并求取其位置信息，数据采集完成后，根据伽马射线入射位置分布将得到一幅表征被探测对象放射性活度分布的二维投影图像。
在伽马相机的方案中，仍然要面对灵敏度的问题，由于伽马相机需要采用准直器，使得探测器不能紧贴被探测对象，探测角度小，导致灵敏度小(对单个培养孔约为1％)，需要较长的采集时间才能获取一帧图像，同样无法完成实时监测的要求。此外准直器的存在和位置信息的求取过程恶化了探测器的空间分辨率[3][4]，导致不能精确求取伽马光子的来源，使得最终所得到的各个培养位置放射性活度计数出现误差。
此外，当前细胞和分子水平的实验设计趋向于高通量化，即一次实验中同时进行大量样本的监测，为此通常采用多孔细胞培养板等多通道培养器具，多孔细胞培养板由多个同规格培养皿在同一平板上阵列排布而成，其高集成度、规范性和操作便捷性使其成为生化领域广泛使用的培养器具。而以上三种检测方法中，全封闭式伽马计数器一次只能监测一个样本，完全不能进行多个培养皿的区分监测；PET和伽马相机则存在不能准确区分两个培养通道相邻区域的计数，以及对不同的培养通道探测灵敏度不同的问题，均不适合作为高通量实验时的监测装置。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种新的多通道离体代谢实时监测装置，以克服上述缺陷。
[1]Fischer B M,Olsen M W B,Ley C D,et al.How few cancer cells can be detected by positron emission tomography？A frequent question addressed by an in vitro study[J].Europeanjournal ofnuclear medicine and molecular imaging,2006,33(6):697-702.
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[4]李小华,高汝桢,刘福祥.探测距离对γ照相机系统空间分辨率的影响[J].医疗卫生装备,1990,03:6-8.
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种多通道离体代谢实时监测装置，该多通道离体代谢实时监测装置能实时获取和显示多个培养通道的放射性活度分布信息，可得到整个实验过程中的代谢物摄取曲线，从而更完备的反映了待研究参量对目标生物组织的影响，并可进行高通量实验。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种多通道离体代谢实时监测装置，用于完成多通道离体生物样品的连续培养并分别对其代谢信息进行监测，所述的多通道离体代谢实时监测装置包括恒流培养装置和辐射探测装置，其中，
所述恒流培养装置用以完成对多通道生化培养器具中的生物样品进行连续培养；
所述辐射探测装置用以完成对各个通道放射性活度的实时监测，
所述恒流培养装置包括供液瓶、废液瓶、多通道恒流输液装置及多通道液体分流装置，其中，
所述供液瓶用以提供新鲜的含放射性标记物的培养液；
所述废液瓶用以收集经过多通道生化培养器具中组织培养代谢后回流的培养液；
所述多通道恒流输液装置用以向多通道生化培养器具中各个通道输入和输出含放射性代谢底物的培养液，为培养对象提供恒定流量的培养液更新；
所述多通道液体分流装置用以以互不干涉的通道将培养液均匀的分配到每个培养孔并从各个培养孔收集废液；
所述供液瓶及废液瓶分别与多通道恒流输液装置连接，所述多通道恒流输液装置与多通道液体分流装置连接以进行培养液的供给和废液的回收，所述多通道液体分流装置与多通道生化培养器具连接；
所述辐射探测装置包括两组平板结构的探测模块，该两组平板结构的探测模块分别置于多通道生化培养器具两侧，所述两组探测模块用以对多通道生化培养器具进行符合探测、实时记录多通道生化培养器具中各个培养孔的放射性活度、对各个培养孔的代谢底物总量信息进行连续监测，所述探测模块由闪烁晶体、光电转换器件以及数据处理传输模块组成，所述每组探测模块包括若干探测单元，两组探测模块对应位置的每对探测单元恰好且只能将其对应的培养孔囊括其中。
优选的，在上述多通道离体代谢实时监测装置中，所述多通道恒流输液装置为一恒流泵。
优选的，在上述多通道离体代谢实时监测装置中，所述两组探测模块完全相同且相互正对。
优选的，在上述多通道离体代谢实时监测装置中，所述探测单元由固定不变的阵列探测器组成，再在后续数据处理流程上将其组合成与实际使用的培养孔大小相同的探测单元。
优选的，在上述多通道离体代谢实时监测装置中，所述探测单元为专用的探测单元，所述每个探测单元与培养孔一对一，根据不同培养孔规格更换专用的探测单元。
优选的，在上述多通道离体代谢实时监测装置中，所述每个探测单元的中心与其所对应的培养孔圆心对齐，所述每个探测单元的边长等于与其所对应的培养孔直径。
优选的，在上述多通道离体代谢实时监测装置中，所述每组探测模块包括若干固定尺寸非专用的探测单元，所述固定尺寸非专用的探测单元由固定不变的阵列探测器组成，再在后续数据处理流程上将其组合成与实际使用的培养孔大小相同的探测单元。
优选的，在上述多通道离体代谢实时监测装置中，所述多通道离体代谢实时监测装置设有调节两组探测模块与多通道生化培养器具之间相对位置的位置调节装置。
优选的，在上述多通道离体代谢实时监测装置中，所述多通道离体代谢实时监测装置还包括与辐射探测装置连接的数据处理传输模块。
优选的，在上述多通道离体代谢实时监测装置中，所述采用的多通道生化培养器具为生物医学领域标准化器具。
优选的，在上述多通道离体代谢实时监测装置中，所述采用的多通道生化培养器具的各通道规格相同，所述每个通道输入的培养液流量相同，且放射性代谢底物浓度相同。
从上述技术方案可以看出，本实用新型采用恒流培养方案实现离体组织长期培育的自动化，实时获取和显示多个培养通道的放射性活度分布信息，能获取更真实全面的代谢变化信息，同时，利用开放式平板结构的探测模块实现符合探测，从而可采用标准生化多孔培养器具进行多通道并行实验，可设置多组别多样本同时实验，实验通量大，效率高，且组间条件一致性好。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
(1)采用恒流培养方案实现离体组织长期培育的自动化，并且实时获取和显示放射性活度分布信息，从而能对离体代谢过程进行长时间的实时监测，使离体代谢研究的数据对象由几个离散的点到连续实时的曲线，获取更真实全面的代谢变化信息；
(2)利用一对开放式平板结构的探测模块对放射性标记物衰变产生的伽马光子采取符合探测方案，可完全准确的区分同一平面上不同培养通道的放射性活度，从而可采用标准生化多孔培养器具进行多通道并行实验，具有高通量，高灵敏度，组间条件一致性好等优点；
(3)采取非侵入式的符合探测方案，容许开放式的探测器结构，完全不破坏被探测样品的正常代谢过程，样品可重复利用，无需像现有监测方法一样培养大量不同批次的样本；
(4)由于采用连续恒流培养和实时探测方案，实验过程全自动化，使用人员可远离辐射源进行远程操作；
(5)采用符合探测方案，可通过调节探测器或培养皿的相对位置调节视场内的不同区域的灵敏度，达到给予上层培养液和底层培养细胞不同权重的目的，而底层细胞对放射性标记物的摄取量是实验关注的重点，该特点使得测量结果更加精确显著；
(6)采用生物医学领域通用的培养器具作为实验对象载体，方便与其他生化分析仪器偶联使用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的有关本实用新型的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型多通道离体代谢实时监测装置中恒流培养装置、辐射探测装置及多通道生化培养器具的连接示意图；
图2为本实用新型辐射探测装置与12孔的多通道生化培养器具的位置示意图；
图3为本实用新型多通道离体代谢实时监测装置的系统框图。
具体实施方式
本实用新型公开了一种多通道离体代谢实时监测装置，该多通道离体代谢实时监测装置能实时获取和显示多个培养通道的放射性活度分布信息，可 得到整个实验过程中的代谢物摄取曲线，从而更完备的反映了待研究参量对目标生物组织的影响，并可进行高通量实验。
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型公开的多通道离体代谢实时监测装置，用于完成多通道离体生物样品的连续培养并分别对其代谢信息进行监测，所述的多通道离体代谢实时监测装置包括恒流培养装置和辐射探测装置，其中，
所述恒流培养装置用以完成对多通道生化培养器具中的生物样品进行连续培养；
所述辐射探测装置用以完成对各个通道放射性活度的实时监测。
如图1所示，所述恒流培养装置包括供液瓶400、废液瓶500、多通道恒流输液装置200及多通道液体分流装置300，其中，
所述供液瓶400用以提供新鲜的含放射性标记物的培养液；
所述废液瓶500用以收集经过多通道生化培养器具100中组织培养代谢后回流的培养液；
所述多通道恒流输液装置200用以向多通道生化培养器具100中各个通道输入和输出含放射性代谢底物的培养液，为培养对象提供恒定流量的培养液更新；
所述多通道液体分流装置300用以以互不干涉的通道将培养液均匀的分配到每个培养孔并从各个培养孔收集废液。
所述多通道恒流输液装置200为一恒流泵。
所述供液瓶及废液瓶分别与多通道恒流输液装置连接，所述多通道恒流输液装置与多通道液体分流装置连接以进行培养液的供给和废液的回收，所述多通道液体分流装置与多通道生化培养器具连接。
如图1及图2所示，所述辐射探测装置包括两组平板结构的探测模块600，该两组平板结构的探测模块600分别置于多通道生化培养器具100两侧，两组探测模块600用以对多通道生化培养器具100进行符合探测、实时记录多通道生化培养器具100中各个培养孔的放射性活度、对各个培养孔的代谢底物总量信息进行连续监测。所述两组探测模块600完全相同且相互正对。
所述每组探测模块600包括若干专用的探测单元，所述每个探测单元与培养孔一对一，根据不同培养孔规格更换专用的探测单元。
所述每个探测单元的中心与其所对应的培养孔圆心对齐，所述每个探测单元的边长等于与其所对应的培养孔直径。
除了上面的专用探测单元，当然，也可以采用非专用的探测单元。即所述每组探测模块包括若干固定尺寸非专用的探测单元，所述固定尺寸非专用的探测单元由固定不变的阵列探测器组成，再在后续数据处理流程上将其组合成与实际使用的培养孔大小相同的探测单元。
多通道生化培养器具是生物医学领域进行离体培养的通用器具，多通道生化培养器具根据孔的数量的不同有6孔、12孔、24孔、48孔、96孔等多个规格，但每个规格的尺寸参数是确定不变的。
综上所述，本实用新型的探测模块部分可以是探测单元与培养孔一对一的专用探头，根据不同培养孔规格更换探头；也可以是由固定不变的细微的阵列探测器组成，再在后续数据处理流程上将其组合成与实际使用的培养孔大小相同的探测单元。但探测原理是一致的，都满足每对探测单元恰好且只能将其对应的培养孔囊括其中。本实用新型图2中的12孔圆形多通道生化培养器具100只是用来举例说明，本实用新型的原理上并不限定培养孔的形状和数目。
所述多通道离体代谢实时监测装置设有调节两组探测模块与多通道生化培养器具之间相对位置的位置调节装置。
如图3所示，所述多通道离体代谢实时监测装置还包括与辐射探测装置连接的数据处理传输模块700，所述数据处理传输模块700用以将获取的探测 信息封装成单事件数据帧，并将单事件数据帧传输到一上位机901，通过上位机上的分析软件进行后续处理分析。
图1中，800代表含放射性标记物的培养液，900代表单伽马光子数据。
图2中101代表拒绝，102代表接收，103代表每个培养孔与上下一对探测单元对应。
图3中，902代表单伽马光子信息数据包，903代表传输方式，904代表符合计数，905代表每个培养单元的放射性活度-时间曲线。
所述分析软件完成以下功能：将接受到的来自两个平板结构的探测模块600的单伽马光子数据帧进行实时的位置符合和时间符合以得到每个多通道生化培养器具中每个通道的衰变事件计数信息，进而得到每个通道的时间-计数率曲线，完成后续的数据处理分析功能。
所述采用的多通道生化培养器具为生物医学领域标准化器具。
所述采用的多通道生化培养器具的各通道规格相同，所述每个通道输入的培养液流量相同，且放射性代谢底物浓度相同。
本实用新型旨在对多个离体培养的生物样本的代谢过程进行并行、实时的监测。其原理如下所述：采用多通道恒流输液装置向多通道生化培养器具的各个通道输入和输出含放射性代谢底物的培养液，每个通道输入的培养液流量相同，且放射性代谢底物浓度相同；每个通道输出的培养液流量相同，但放射性代谢底物浓度则取决于在培养器具期间参与组织代谢被摄取的程度。因此培养器具中放射性代谢底物总量将取决于组织摄取量。置于培养器具两侧的平板结构的探测模块(即辐射探测器阵列)分别实时记录各个培养器具中的放射性活度，监测其代谢底物总量信息。在培养过程中向实验组注入待研究药物，后者将对所培养的生物组织对代谢底物的摄取量产生影响，实时反映在其对应培养器具的放射性活度中。通过对比实验组与对照组间或不同实验组间的活度计数相对曲线变化，可判断药物作用为促进或抑制代谢或比较不同药物效果差异，更可进一步的引入数理分析工具对所获取的实时计数率曲线进行数据拟合、定量分析等深度研究。
连续实时监测的实现基础为恒流培养装置。恒流培养装置能为培养对象提供恒定流量的培养液输入和输出，从而可在不断更新培养设备中液体的同时保持液量恒定，该功能不仅是进行长时间离体组织培养的必备条件，同时也是利用输入输出的放射性代谢底物浓度差获取摄取信息的探测原理的实现前提。利用一对平板结构的探测器对其间的培养装置进行符合探测，可对培养装置中的放射性剂量进行连续实时的监测。
多通道监测的实现基础为平板探测器的开放式结构和符合探测原理的应用。平板探测器的开放式结构使得采用标准化的多通道生化培养器具(如十二孔培养板)作为培养载体成为可能。而符合探测原理的应用利用正电子核素衰变产生的一对伽马光子发射方向相反的原理，可通过时间和位置的双重符合对不同培养孔发出的伽马光子分别计数。将培养装置置入平板探测区域后，即可启动连续培养和连续监测，实验过程无需人工介入，实现了多通道、非侵入式、全自动化等要求。
辐射探测装置的探测原理为：辐射探测装置所包含的探测模块由闪烁晶体、光电转换器件以及数据处理传输模块组成。当多通道生化培养器具中放射性标记物所发出的伽马光子入射到闪烁晶体时，将在其中沉积能量并产出大量可见光光子，可见光光子被光电转换器件探知并转换为闪烁脉冲电信号，再通过数据处理传输模块获取该伽马光子的时间、位置和能量等信息，并封装成单事件数据帧，通过以太网络发送到计算机上以供后续处理分析。
如图2所示，以12孔多通道生化培养器具为例，图中两侧两个长方体结构为完全相同且正对的平板探测模块，中间长方体结构为生化培养通用的标准12孔多通道生化培养器具，组成方式为3个为一排，4个为一列。每个平板探测模块是由12个正方形的探测单元以3*4的规格组成的阵列。每个探测单元的中心与其所对应的培养孔圆心对齐，且探测单元的边长等于培养孔直径，即保证每个培养孔恰好内切其对应的一组探测单元边长的连接面。多通道生化培养器具中核素示踪剂发生衰变时，将产生一对发射方向相反的伽马光子，并以任意角度发出，当且只当上下正对的一组探测单元同时接收到一对伽马光子时，认为从其对应的多通道生化培养器具获取一个计数，否则认 定为其他培养孔中产生的衰变，不予计数，每一个培养孔都对应相同的探测结构，因此探测灵敏度相同。
本实用新型采取符合探测模式而不是传统的单事件探测模式来计算每个样本的放射性活度，符合探测的原理允许采用开放式的平板探测结构对处于探测范围内的多个培养通道区分探测，从而可采用标准多通道生化培养器具进行高通量的离体代谢监测。
本实用新型采用恒流培养模式，对同一样本进行连续培养，可进行连续实时的监测，无需为获取多个采样点培育大量一次性样本。
本实用新型所使用的标准化培养器具除附图中显示的12孔板，还可以是6孔、12孔、24孔、48孔、96孔等常用的生化培养器具。
本实用新型对闪烁脉冲到达时间的求取方法可以是ADC，MVT，CFD等多种时间求取方法。
本实用新型多通道恒流输液装置的实现，可以是泵机，也可以是推动注射式恒流装置，即任何能提供持续恒定液体流量的技术手段都可作为实现方案。
本实用新型辐射探测装置与上位机的数据传输方式，可以是光纤、总线、串口、USB口、蓝牙、wifi，zigbee等常用数据传输方案。
本实用新型对不同培养位置的放射性活度的区分计数方法，可以是根据每对伽马光子的时间飞行信息和位置信息确定湮灭事件发生位置，从而确定其所在的培养位置，分别计算各个培养位置湮灭事件的数量来计算不同培养位置的活度信息(方法1)；也可以是利用该对平板探测器动态成像后，再从图像上进行区域分割后计算总像素值来计算不同培养位置的活度信息(方法2)。
方法实现步骤：
方法1利用每次衰变同时产生的一对伽马光子射出方向相反的原理，获取每个伽马光子入射到探测器上的位置点，从而可获取一条连线，再根据两个伽马光子到达探测器的时间差信息可得知衰变事件在该连线上的具体位 置，从而获得其在探测区域内的实际位置，对每个衰变事件做出这样的区分，最终即可获得不同培养位置的活度信息。
方法2原理与PET相同，即将该对平板探测器作为PET前端探测器使用，所获取的图像上明暗不同即反映了该区域的活度信息，根据多通道生化培养器具几何尺寸和空间位置划分区域，计算各个区域内的总像素值即可得到相应的活度值。
本实用新型进行辐射探测的闪烁晶体可以是BGO、NaI等无背景辐射的晶体，其后端的光电器件可以是SiPM、APD、PMT、CCD等。
本实用新型所研制的多通道离体代谢实时监测装置旨在革新离体药代动力学的研究手段，将先前只能对生化代谢过程进行“拍照”的方法进化为实时监测的“摄像”方法，可得到整个实验过程中的代谢物摄取曲线，从而更完备的反映了待研究参量对目标生物组织的影响，同时相比若干个离散的数据点，对于连续的曲线更容易进行深度的、多重的数据分析。此外，本实用新型所研发的装置还具有高灵敏度、多通道、高组间实验条件一致性、全自动化的特点，方便进行微量化、高通量、多对照的实验。
为实现上述目的，本实用新型采用恒流培养方案完成多通道离体组织的自动化长期培育，为实时获取和显示多个培养通道的放射性活度分布信息奠定实验基础，同时，利用开放式平板结构的探测模块实施符合探测，可对不同培养通道的放射性活度区分计数，即实现对实验对象放射活度的高灵敏度探测并采取符合探测区分不同区域的活度计数，从而可采用标准生化多孔培养器具进行进行高通量、微量化、高组间实验条件一致性的离体代谢实时监测实验，实时获取和显示放射性活度分布信息，反映实验对象更真实全面的代谢变化信息。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
(1)采用恒流培养方案实现离体组织长期培育的自动化，并且实时获取和显示放射性活度分布信息，从而能对离体代谢过程进行长时间的实时监测，使离体代谢研究的数据对象由几个离散的点到连续实时的曲线，获取更真实全面的代谢变化信息；
(2)利用一对开放式平板结构的探测模块对放射性标记物衰变产生的伽马光子采取符合探测方案，可完全准确的区分同一平面上不同培养通道的放射性活度，从而可采用标准生化多孔培养器具进行多通道并行实验，具有高通量，高灵敏度，组间条件一致性好等优点；
(3)采取非侵入式的符合探测方案，容许开放式的探测器结构，完全不破坏被探测样品的正常代谢过程，样品可重复利用，无需像现有监测方法一样培养大量不同批次的样本；
(4)由于采用连续恒流培养和实时探测方案，实验过程全自动化，使用人员可远离辐射源进行远程操作；
(5)采用符合探测方案，可通过调节探测器或培养皿的相对位置调节视场内的不同区域的灵敏度，达到给予上层培养液和底层培养细胞不同权重的目的，而底层细胞对放射性标记物的摄取量是实验关注的重点，该特点使得测量结果更加精确显著；
(6)采用生物医学领域通用的培养器具作为实验对象载体，方便与其他生化分析仪器偶联使用。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (11)
1.一种多通道离体代谢实时监测装置，用于完成多通道离体生物样品的连续培养并分别对其代谢信息进行监测，其特征在于：所述的多通道离体代谢实时监测装置包括恒流培养装置和辐射探测装置，其中，
所述恒流培养装置用以完成对多通道生化培养器具中的生物样品进行连续培养；
所述辐射探测装置用以完成对各个通道放射性活度的实时监测，
所述恒流培养装置包括供液瓶、废液瓶、多通道恒流输液装置及多通道液体分流装置，其中，
所述供液瓶用以提供新鲜的含放射性标记物的培养液；
所述废液瓶用以收集经过多通道生化培养器具中组织培养代谢后回流的培养液；
所述多通道恒流输液装置用以向多通道生化培养器具中各个通道输入和输出含放射性代谢底物的培养液，为培养对象提供恒定流量的培养液更新；
所述多通道液体分流装置用以以互不干涉的通道将培养液均匀的分配到每个培养孔并从各个培养孔收集废液；
所述供液瓶及废液瓶分别与多通道恒流输液装置连接，所述多通道恒流输液装置与多通道液体分流装置连接以进行培养液的供给和废液的回收，所述多通道液体分流装置与多通道生化培养器具连接；
所述辐射探测装置包括两组平板结构的探测模块，该两组平板结构的探测模块分别置于多通道生化培养器具两侧，所述两组探测模块用以对多通道生化培养器具进行符合探测、实时记录多通道生化培养器具中各个培养孔的放射性活度、对各个培养孔的代谢底物总量信息进行连续监测，所述探测模块由闪烁晶体、光电转换器件以及数据处理传输模块组成，所述每组探测模块包括若干探测单元，两组探测模块对应位置的每对探测单元恰好且只能将其对应的培养孔囊括其中。
2.根据权利要求1所述的多通道离体代谢实时监测装置，其特征在于：所述多通道恒流输液装置为一恒流泵。
3.根据权利要求1所述的多通道离体代谢实时监测装置，其特征在于：所述两组探测模块完全相同且相互正对。
4.根据权利要求1所述的多通道离体代谢实时监测装置，其特征在于：所述探测单元由固定不变的阵列探测器组成，再在后续数据处理流程上将其组合成与实际使用的培养孔大小相同的探测单元。
5.根据权利要求1所述的多通道离体代谢实时监测装置，其特征在于：所述探测单元为专用的探测单元，所述每个探测单元与培养孔一对一，根据不同培养孔规格更换专用的探测单元。
6.根据权利要求5所述的多通道离体代谢实时监测装置，其特征在于：所述每个探测单元的中心与其所对应的培养孔圆心对齐，所述每个探测单元的边长等于与其所对应的培养孔直径。
7.根据权利要求1所述的多通道离体代谢实时监测装置，其特征在于：所述每组探测模块包括若干固定尺寸非专用的探测单元，所述固定尺寸非专用的探测单元由固定不变的阵列探测器组成，再在后续数据处理流程上将其组合成与实际使用的培养孔大小相同的探测单元。
8.根据权利要求1所述的多通道离体代谢实时监测装置，其特征在于：所述多通道离体代谢实时监测装置设有调节两组探测模块与多通道生化培养器具之间相对位置的位置调节装置。
9.根据权利要求1所述的多通道离体代谢实时监测装置，其特征在于：所述多通道离体代谢实时监测装置还包括与辐射探测装置连接的数据处理传输模块。
10.根据权利要求1所述的多通道离体代谢实时监测装置，其特征在于：所述采用的多通道生化培养器具为生物医学领域标准化器具。
11.根据权利要求1所述的多通道离体代谢实时监测装置，其特征在于：所述采用的多通道生化培养器具的各通道规格相同，所述每个通道输入的培养液流量相同，且放射性代谢底物浓度相同。
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