CN204550600U - 一种afm专用的实时控温配气细胞培养装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种AFM专用的实时控温配气细胞培养装置，包括带有气体精确控制阀的混合气瓶、上下通过固定螺纹密封的35mm直径的基底中心部位为玻片的改良培养皿、与培养皿底部联在一起的有位于其底部的压力传感器控制的玻璃弹簧牵引的翼护板、红外热传感底座、带有气体输入/输入导管的流体蠕动泵配合培养皿内壁固定安装在标定刻度的液位传感器、带有固定螺纹的皿的上盖部分与带有玻璃翼板的皿的下盖部分组成了液体池的密闭腔室部分、培养皿的固定移动系统，该装置可实时温控以及氧饱和调节下的样品微纳米尺度力学性能测试以及形貌解析的装置，能够动态连续长时间的光学成像以及荧光成像捕获，实现精确力学参数测量。
Description
技术领域
本实用新型属于生物力学技术领域，涉及一种AFM专用的实时控温配气细胞培养装置。
背景技术
原子力显微镜(AFM)是当今生物力学研究的重要工具之一，而温控以及氧饱和装置是AFM工作中必不可少的组成部分，因此，在使用AFM进行微纳米尺度的操控过程中对于如何获得精确的控温以及稳定的氧饱和调节，对AFM长时间的数据精确可靠地测量过程至关重要。传统AFM在做活体测量时，通常都会配有相应的控温装置，但是它们普遍来说都存在只考虑控温、不能配气、探针工作操作空间狭小、操作时间短暂以及不能保持无菌等不足，这给AFM进行精确长时间的测量带来了巨大的挑战，故为彻底解决AFM操作中的模拟机体体温控温以及氧饱和的内环境稳态状态，开展AFM活体细胞、组织以及微生物等的深入研究工作。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述技术存在的只能控温、不能配气、探针工作操作空间狭小、操作时间短暂以及不能保持无菌等缺陷，提供一种AFM专用的实时控温配气细胞培养装置，应用于日益深入的生物力学研究中AFM的辅助微纳米操作，从而全面准确地认识机体细胞、组织以及微生物的固有力学性质以及形貌解析。该装置可实时温控以及氧饱和调节下的样品微纳米尺度力学性能测试以及形貌解析的装置，能够动态连续长时间的光学成像以及荧光成像捕获，实现精确力学参数测量。其具体技术方案为：
一种AFM专用的实时控温配气细胞培养装置，包括1个带有气体精确控制阀的混合气瓶、1个上下通过固定螺纹19密封的35mm直径的基底中心部位为玻片的改良培养皿7、2个与培养皿底部联在一起的有位于其底部的压力传感器12控制的玻璃弹簧牵引的翼护板6、4个有半导体温控模块控制的红外热传感底座10、1个带有气体输入/输出导管的流体蠕动泵配合培养皿内壁13固定安装在标定刻度14的1个液位传感器15用以控制35mm改良皿中液体平面高度以及盐离子浓度、1个带有固定螺纹19的皿的上盖部分与带有玻璃翼板的皿的下盖部分组成了液体池的密闭腔室部分、2个带有制锁功能的两侧滑杆8以及热传导底座20 延伸部9和滑道4共同组成的培养皿的固定移动系统，用以调节并制动皿在AFM光学观察视场下的操作观察范围大小。而在滑道4、滑杆8体系之外的半导体导热盘5能为改良的培养液体腔室系统提供一个恒定的温度场。
所述1个带有气体精确控制阀的混合气瓶为密闭的35mm直径的改良液体池式培养腔室系统提供不间断地饱和培养气体。
所述改良的液体池式培养腔室中的双层(夹层)气腔室17预能冲入饱和培养气体，通过培养皿内壁13的气体扩散孔11使培养皿内持续性充满一层均匀的气体保护层，并且使得培养液内有足够的饱和气体溶入，刚好使液体内气体溶入与溶出气体平衡被保持，这就能够满足培养条件下的气体饱和状态，而由于是自由扩散又不至于产生声振影响。
所述2个与培养皿底部联在一起的有位于其底部的压力传感器12控制的玻璃弹簧牵引的翼护板6，通过压力传感器12感应微力引起的玻璃的破裂冲击，而启动压力传感器12控制的玻璃弹簧牵引的翼护板6，使其关闭，从而避免了在AFM操作不当时，由于压破培养皿而造成液体外漏而损坏显微镜镜头的问题。
所述4个有半导体温控模块控制的红外热传感底座10与连接的热传导底座20延伸部9，配合半导体导热盘5构成的培养控温调节系统，能够为培养皿提供一个可调的恒定温度场。
所述带有固定螺纹19的培养皿上盖18与改良培养皿7下半部分构成一个密闭含气体可承受特定压强的饱和培养系统。
所述1个带有气体输入/输出导管的流体蠕动泵配合培养皿内壁13固定安装在标定刻度14的1个液位传感器15，用以微控补给定量新鲜的培养液，从而控制35mm改良皿中液体平面高度、盐离子浓度以及溶液pH值改变。
所述2个具有制锁功能的两侧滑杆8、热传导底座20延伸部9以及滑道4共同组成的培养皿的固定移动系统，用以调节并制动改良培养皿7在AFM光学视场下观察者的操作范围大小或是AFM探头移动范围的大小。
优选地，带有精确阀控制的气体配气系统。
优选地，带有压力传感器12控制的左右对称的翼护板6，由压力传感器12感应微力引起的玻璃的破裂冲击，控制玻璃弹簧触发翼护板6，使其关闭，而保护显微镜镜头的装置。
优选地，带有双层(夹层)气腔室17预冲入饱和培养气体的改良的液体池式培养腔室，能使培养皿内部以及培养液内保持足够的气体保护层以及液体内气体的饱和状态。
优选地，带有标定液体池内液体平面高度的液位传感器15。
优选地，带有输入与输出导管的蠕动泵。
优选地，带有制锁的滑杆8、滑道4移动固定系统，能满足AFM视场范围以及探头移动范围的改变。
优选地，带有培养皿上盖18、下部系统，闭合后可形成稳定的控温配气培养腔室系统。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
1. 4个红外热传感器连接的热传导底座20延伸部9与半导体导热盘5构成的培养控温调节系统不但能够实时准确测定液体池(改良培养皿7)内的温度，使温度均匀度控制在±0.1℃，而且便于培养皿的加热以及皿本身的固定取拿。
2. 2个分别与培养皿底部联在一起的有位于其底部的压力传感器12控制的玻璃弹簧牵引的翼护板6,能够感受特定范围的压力/压强下，由微力所引起的玻璃的破裂冲击震动，从而启动压力传感器12控制的玻璃弹簧装置使皿基底的翼保护板触发，从而保护液体池中的液体等不致流溅到显微镜的镜头而损坏镜头等，另外，皿底部两侧带有的翼护板6嵌入基底板3取代了以往拿橡皮泥固定的方法，更加牢靠稳定，从而减少了声振的影响。
3.夹层气腔室内可供气体回流后形成稳定的气流，再通过气体扩散孔11均匀地扩散至液体池内，保证在培养液体之上覆盖一层饱和气体层以及有充分地气体溶入到培养液中，而达到气体饱和溶液，这为培养物16的培养提供稳定的内环境。
4. 1个带有气体精确控制阀的混合气瓶组成的配气系统，能为实时培养提供可调的气体供给以及在AFM操作过程的间隔式配气。
5.带有固定螺纹19连接的皿的上盖与下盖部分构成一个密闭含气体可承受特定压强的气体培养小室系统，能创造一个稳定并且可控温、调气的培养内环境。
6. 1个带有输入以及输出导管的流体蠕动泵系统，通过在培养皿内标定位置处连接的液位传感器15的实时监测，定量补给新鲜的培养液至液体池内，这样能够精确地控制35mm直径的培养皿中液体平面高度，盐离子浓度的变化以及液体pH值的改变，使维持在一个较为稳定的范围内。
7.实时控温配气的细胞培养装置在AFM操作时可以更好地配合AFM纳米操作实验，也能单独使用实时光学成像以及荧光成像捕获的优点。
附图说明
图1是AFM专用的实时控温配气细胞培养装置的立体图；
图2是AFM专用的实时控温配气细胞培养装置的俯视图；
图3是改良细胞培养皿结构图；
图4是改良培养皿7上盖部分结构图；
图5是改良培养皿7及翼护板6组装图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本实用新型。
一种AFM专用的实时控温配气细胞培养装置，包括1个带有气体精确控制阀的混合气瓶、1个上下通过丝口螺纹密封的35mm直径的基底中心部位为玻片的改良培养皿7、2个与培养皿底部联在一起的有位于其底部的压力传感器12控制的玻璃弹簧牵引的翼护板6、4个有半导体温控模块控制的红外热传感底座10、1个带有气体输入导管1、气体输出导管2的流体蠕动泵配合培养皿内壁13固定安装在标定刻度14的1个液位传感器15用以控制35mm改良皿中液体平面高度以及盐离子浓度、1个带有固定螺纹19的皿的上盖部分与带有玻璃翼板的皿的下盖部分组成了液体池的密闭腔室部分、2个带有制锁功能的两侧滑杆8以及热传导底座20延伸部9和滑道4共同组成的培养皿的固定移动系统，用以调节并制动皿在AFM光学观察视场下的操作观察范围大小。而在滑道4、滑杆8体系之外的半导体导热盘5能为改良的培养液体腔室系统提供一个恒定的温度场。
所述1个带有气体精确控制阀的混合气瓶为密闭的35mm直径的改良液体池式培养腔室系统提供不间断地饱和培养气体。
所述改良的液体池式培养腔室中的双层(夹层)气腔室17预能冲入饱和培养气体，通过培养皿内壁13的气体扩散孔11使培养皿内持续性充满一层均匀的气体保护层，并且使得培养液内有足够的饱和气体溶入，刚好使液体内气体溶入与溶出气体平衡被保持，这就能够满足培养条件下的气体饱和状态，而由于是自由扩散又不至于产生声振影响。
所述2个与培养皿底部联在一起的有位于其底部的压力传感器12控制的玻璃弹簧牵引的翼护板6，通过压力传感器12感应微力引起的玻璃的破裂冲击，而启动压力传感器12控制的玻璃弹簧牵引的翼护板6，使其关闭，从而避免了在AFM操作不当时，由于压破培养皿而造成液体外漏而损坏显微镜镜头的问题。
所述4个有半导体温控模块控制的红外热传感底座10与连接的热传导底座20延伸部9，配合半导体导热盘5构成的培养控温调节系统，能够为培养皿提供一个可调的恒定温度场。
所述带有固定螺纹19的培养皿上盖18与改良培养皿7下半部分构成一个密闭含气体可承受特定压强的饱和培养系统。
所述1个带有气体输入/输出导管的流体蠕动泵配合培养皿内壁13固定安装在标定刻度 14的1个液位传感器15，用以微控补给定量新鲜的培养液，从而控制35mm改良皿中液体平面高度、盐离子浓度以及溶液pH值改变。
所述2个具有制锁功能的两侧滑杆8、热传导底座20延伸部9以及滑道4共同组成的培养皿的固定移动系统，用以调节并制动改良培养皿7在AFM光学视场下观察者的操作范围大小或是AFM探头移动范围的大小。上述各个部件组合构成一个密闭含气体可承受特定压强的饱和腔室培养系统，从而实现可控温配气的细胞培养系统。
4个红外热传感器连接的热传导底座20延伸部9与半导体导热盘5构成的培养控温调节装置能够准确测定液体池(改良培养皿7)内的温度，使温度均匀度控制在±0.1℃。
2个由压力传感器12控制的带有左右对称侧翼护板6由玻璃弹簧触发的保护装置，能够防止皿的玻片基底由于受到过大压力/压强而致的液体外漏污染损坏显微镜镜头，起到保护作用。
改良的双层(夹层)气腔室17预能冲入饱和培养气体，通过培养皿内壁13的气体扩散孔11使培养皿内持续性充满一层均匀的气体保护层，并且使得培养液内有足够的饱和气体溶入，刚好使液体内气体溶入与溶出气体平衡被保持，这就能够满足培养条件下的气体饱和状态，而由于是自由扩散又不至于产生声振影响。
带有精确阀控制的气体配气系统。
带有输入与输出导管的蠕动泵，连接在液体池内标定刻度14处液位传感器15，二者配合实时反馈监测，能保持液体池内液平面稳定，盐离子浓度以及液体pH值变的恒定，这有利于纳米探针在液体中的稳定工作。
聚苯乙烯塑料材质的皿与部分玻片基底的组合能更好地为实时光学成像以及荧光成像捕获创造条件，以便更好地配合AFM纳米操作实验。
本实用新型在受到特定范围的压力/压强下，启动由压力传感器12控制的玻璃弹簧装置使皿基底的翼护板6触发，从而保护液体池中的液体等不致流溅到显微镜的镜头而损坏镜头等，所述1个带有气体精确控制阀的混合气瓶为密闭的35mm的液体池中提供不间断的饱和培养气体，所述4个红外热传感器连接的热传导底座20延伸部9与半导体导热盘5构成的培养控温调节装置能够准确测定液体池(改良培养皿7)内的温度，使温度均匀度控制在±0.1℃，所述1个带有气体输入/输出导管的流体蠕动泵配合培养皿内壁13固定安装在标定刻度14的1个液位传感器15，用以微控补给定量新鲜的培养液，从而控制35mm改良皿中液体平面高度、盐离子浓度以及溶液pH值改变，所述2个具有制锁功能的两侧滑杆8、热传导底座20延伸部9以及滑道4共同组成的培养皿的固定移动系统，用以调节并制动改良培 养皿7在AFM光学视场下观察者的操作范围大小或是AFM探头移动范围的大小。所述带有固定螺纹19的培养皿上下盖能够利用螺纹的制锁作用，构成一个密闭含气体可承受特定压强的饱和培养系统，从而实现可控温配气的细胞培养系统。
以上所述，仅为本实用新型最佳实施方式，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本实用新型的保护范围内。
Claims (5)
1.一种AFM专用的实时控温配气细胞培养装置，其特征在于，包括1个带有气体精确控制阀的混合气瓶、1个上下通过固定螺纹密封的35mm直径的基底中心部位为玻片的改良培养皿、2个与培养皿底部联在一起的有位于其底部的压力传感器控制的玻璃弹簧牵引的翼护板、4个有半导体温控模块控制的红外热传感底座、1个带有气体输入/输出导管的流体蠕动泵配合培养皿内壁固定安装在标定刻度的1个液位传感器、1个带有固定螺纹的皿的上盖部分与带有玻璃翼板的皿的下盖部分组成了液体池的密闭腔室部分、2个带有制锁功能的两侧滑杆以及热传导底座延伸部和滑道共同组成的培养皿的固定移动系统，所述2个与培养皿底部联在一起的有位于其底部的压力传感器控制的玻璃弹簧牵引的翼护板，所述4个有半导体温控模块控制的红外热传感底座与连接的热传导底座延伸部，配合半导体导热盘构成的培养控温调节系统，所述1个带有气体输入/输出导管的流体蠕动泵配合培养皿内壁固定安装在标定刻度的1个液位传感器，所述2个具有制锁功能的两侧滑杆、热传导底座延伸部以及滑道共同组成的培养皿的固定移动系统，所述带有固定螺纹的培养皿上盖与改良培养皿下半部分构成一个密闭含气体可承受特定压强的饱和气体培养系统。
2.根据权利要求1所述的AFM专用的实时控温配气细胞培养装置，其特点在于，4个红外热传感器连接的热传导底座延伸部与半导体导热盘构成培养控温调节装置。
3.根据权利要求1所述的AFM专用的实时控温配气细胞培养装置，其特点在于，2个由压力传感器控制的带有左右对称侧翼护板由玻璃弹簧触发的保护装置。
4.根据权利要求1所述的可实时控温配气的细胞培养装置，其特点在于，带有精确阀控制的气体配气系统。
5.根据权利要求1所述的AFM专用的实时控温配气细胞培养装置，其特点在于，带有输入与输出导管的蠕动泵，连接在液体池内标定刻度处液位传感器。
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