CN207330953U - 一体化超声体外递送装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一体化超声体外递送装置，一体化超声体外递送装置，包括外壳，所述外壳内设有水槽、培养板、超声发生器、超声探头、控制电路，所述培养板位于水槽内，所述超声探头设置在所述水槽底部，所述超声发生器、控制电路设置在所述水槽下方，水槽上端设有推盖。本实用新型结构简单、合理，可有效保证无菌实验环境，并具有辐照均匀、辐照参数准确的优点，为体外超声递送实验带来极大便利。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基础实验装置，具体涉及一体化超声体外递送装置。
背景技术
众所周知，常见化疗药物如紫杉醇、顺铂、5-氟尿嘧啶及阿糖胞苷等存在胃肠道反应、肝肾毒性、骨髓抑制以及肿瘤部位药物浓度低等缺陷，因此需要高效、安全的药物递送方法以降低药物毒副作用、增加靶组织药物浓度。与化疗药物的问题类似，基因治疗虽在疾病治疗上有广阔的应用前景，仍存在缺乏可安全、有效将基因载体导入组织和器官的方法。此外，利用免疫细胞及干细胞等细胞移植方法也逐渐引起关注，然而如何、安全地将免疫细胞递送至靶组织也成为了限制其发展的瓶颈之一。因此，寻求一种可将治疗物质(药物、基因或治疗细胞等)安全、高效地递送至靶组织、细胞的方法对基础和临床研究至关重要。
随着疾病新型治疗方式的不断涌现，传统的疾病治疗策略逐渐发生变化，例如肿瘤治疗中不仅能以肿瘤细胞为治疗对象，仍能针对肿瘤干细胞或其他细胞进行作用展开治疗。因此，可有效递送治疗物质装置的设计将显著改善新型疾病治疗方式的疗效。
近年来，超声分子成像技术得到了长足发展，基于超声辐照产生的热效应、机械效应、空化效应以及声辐射力等多种效应，超声靶向微泡破坏技术可诱导细胞膜短暂开放从而增加细胞膜通透性，并能将治疗物质“推动”至疾病部位。目前，该方法因能将疾病治疗物质递送至靶组织、细胞而倍受关注，已成为一种安全、简单及有效的递送方式，因而在肿瘤、心血管疾病、中枢神经系统疾病以及骨骼肌肉系统疾病等多种疾病诊疗中得到了广泛应用。
目前，常见的体外超声递送装置采用外置式超声探头，操作过程中超声探头直接或间接与细胞接触，虽可有效将治疗物质递送至细胞，但也可能存在细胞污染等潜在危险，因此在提高递送效率的同时需保证递送过程的安全性。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型旨在提供了一体化超声体外递送装置，本装置构造简单合理、使用便捷，可保证体外超声递送实验所需的无菌环境。
一体化超声体外递送装置，包括外壳，所述外壳内设有水槽、培养板、超声发生器、与所述超声发生器连接的超声探头、控制电路，所述培养板位于水槽内，所述超声探头设置在所述水槽底部，所述超声发生器、控制电路设置在所述水槽下方。
进一步地，所述水槽的上端与外壳之间设有滑轨，滑轨上安装有推盖，推盖上设有把手。
进一步地，所述超声探头数量是2个以上，水槽底部设有对应每个超声探头的标记。
进一步地，所述外壳前面壁上设有与培养板对应的操作可视窗；
外壳前面壁上还设有液晶显示屏。
进一步地，外壳内部安装有蜂鸣器。
进一步地，所述外壳下部设有与所述水槽连通的排水口。
进一步地，所述外壳后面设有散热孔。
进一步地，所述控制电路包括稳压芯片、MCU、波形产生及控制电路、探头控制电路、控制驱动电路，所述稳压芯片连接电源，所述稳压芯片内包括芯片供电电压变压电路、可调电压控制输出功率电路、驱动芯片，所述芯片供电电压变压电路连接所述MCU，MCU反馈调节信号给可调电压控制输出功率电路，
MCU后有三个支路，支路一连接液晶显示屏，支路二连接波形产生及控制电路，支路三连接探头控制电路，
可调电压控制输出功率电路、波形产生及控制电路、探头控制电路、驱动芯片连接所述控制驱动电路。
进一步地，超声探头的各项参数如下，超声波频率是1MHz或3MHz，声强0.2～3.0W/cm2，占空比5％-50％，工作时间是10s～30min。
进一步地，超声波频率是1MHz时，有效辐照面积是0.8cm2±10％，超声波频率是3MHz时，有效辐照面积是1.0cm2±10％。
本实用新型的优点在于：整体结构简单；水槽可快速排水保持仪器干燥；设有推盖可以减少实验过程中外界对培养孔内细胞干扰；不同的超声探头能够按照设置的参数对培养孔内细胞进行辐照；超声探头工作参数能够满足实验要求，辐照均匀、辐照参数准确，能对细胞进行高效的辐照。
附图说明
为使本实用新型内容易于理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细说明，其中：
图1为本实用新型整体结构示意图；
图2为水槽放置有培养板的内部结构示意图；
图3为水槽未放置培养板的内部结构示意图；
图4为水槽上方未盖上推板的结构示意图；
图5为水槽上方盖上推板的结构示意图；
图6是本实用新型侧面结构示意图；
图7是本实用新型后面结构示意图；
图8是本实用新型简要电路图；
图9是驱动芯片简要电路图；
图10为本实用新型对细胞辐照后对细胞存活率影响结果图；
图11为本实用新型联合SonoVue微泡对细胞辐照后对细胞存活率影响结果图；
图12为本实用新型应用于细胞基因转染实验的效果图；
图1-8中：1.超声发生器，2.超声发生器匹配的超声探头，3.外壳，4.水槽，5.操作可视窗，6.液晶显示屏，7.排水口，8.散热孔，9.推盖，10.滑轨；
图10中A、B分别为本实用新型于声强1W/cm2及2W/cm2、占空比20％、频率1MHz时辐照贴壁细胞后镜下观，C、D分别为本实用新型于声强1W/cm2及2W/cm2、占空比20％、频率1MHz时辐照悬浮细胞后镜下观，E为利用CCK-8法检测的细胞存活率；
图11中A为贴壁细胞对照组镜下观，B、C分别为本实用新型联合SonoVue微泡于声强1W/cm2及2W/cm2、占空比20％、频率1MHz时辐照贴壁细胞后镜下观；图中D为悬浮细胞对照组镜下观，E、F分别为本实用新型联合SonoVue微泡于声强1W/cm2及2W/cm2、占空比20％、频率1MHz时辐照悬浮细胞后镜下观，G为利用CCK-8法检测的各组细胞存活率；
图12中A：空白对照组，B：声强0.6W/cm2、占空比20％、频率1MHz组；C：声强1.0W/cm2、占空比20％、频率1MHz组；D：声强1.4W/cm2、占空比20％、频率1MHz组；E：声强1.8W/cm2、占空比20％、频率1MHz组；F：声强0.6W/cm2、占空比20％、频率1MHz组。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此以本实用新型的示意性实施例及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
如图1-8所示，一体化超声体外递送装置，包括外壳3，所述外壳3内设有水槽4、培养板11、超声发生器1、超声探头2、控制电路，所述培养板11有24个培养孔12，且培养板11位于水槽4内，所述超声探头2设置在所述水槽4底部，所述超声发生器1、控制电路设置在所述水槽4下方。
所述水槽4的上端与外壳3之间设有滑轨10，滑轨10上安装有推盖9，推盖9上设有把手91。在实验时推盖9封闭水槽4，可隔离外界环境，营造适宜于体外超声递送的无菌环境，避免污染。所述超声探头2数量是2个，超声频率分别是1MHz、3MHz；水槽底部设有对应每个超声探头的标记。例如图中“3M”字样标记对应的是频率为3MHz的超声探头，“1M”字样标记对应的是频率为1MHz的超声探头，方便操作人员分辨不同的超声探头。所述外壳3前面壁上设有与培养板11对应的操作可视窗5；透过所述操作可视窗5可监测实验进程。
外壳3前面上还设有液晶显示屏6。外壳3内部安装有蜂鸣器(未图示)，实验完成时会发出警报。所述外壳3下部设有与所述水槽4连通的排水口7。有利于快速排空所述水槽4中的水、保持装置内部干燥。所述外壳3后面设有散热孔8，可散发装置辐照过程产生的热量，避免电路板温度过高。
所述控制电路包括稳压芯片、MCU 25、波形产生及控制电路28、探头控制电路26、控制驱动电路29，本系统使用24V的开关电源，通过稳压芯片分为三路输出：所述稳压芯片内包括芯片供电电压变压电路22、可调电压控制输出功率电路23、驱动芯片24，所述芯片供电电压变压电路22连接所述MCU 25，MCU 25后有三个支路，支路一连接液晶显示屏6，支路二连接波形产生及控制电路28，支路三连接探头控制电路26，
所述芯片供电电压变压电路22把5V用于MCU 25及其后三个支路上的控制电路芯片供电；
可调电压控制输出功率电路23、波形产生及控制电路28、探头控制电路26、驱动芯片24连接所述控制驱动电路29。MCU 25反馈调节信号给可调电压控制输出功率电路23，调节电压从而调节输出声强，驱动芯片24把15V用于驱动所述控制驱动电路29，控制驱动电路29包括放大电路、匹配网络及调节电压、占空比电路，在对应的超声探头2输出相应功率的超声波。
通过控制驱动电路29控制输出特定频率、占空比等参数于特定的超声探头2输出超声波，首先使用MCU 25的产生频率为1MHz或3MHz驱动脉冲，然后通过MCU 25调节占空比、经驱动芯片24的电路及匹配网络输出脉冲驱动超声探头2输出1MHz或3MHz的超声波。
如图9所示，所述驱动芯片24由晶振Y1、电容C1、C2、C3、电感L1、电感L2、电阻R1和集成电路U1构成的开关电路构成，所述的集成电路U1把超声波信号(频率、占空比等)进行控制并放大，放大信号经电容C3耦合后送到晶振Y1，产生超声波。所述的电感L2用于根据不同的超声频率，与晶振Y1匹配，以产生最佳的超声功率。
超声探头2的各项参数如下，超声波频率是1MHz或3MHz；声强0.2～3.0W/cm2，调节可精确到0.2W/cm2；占空比是5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％；工作时间是10s～30min，调节可精确到1s。
超声波频率是1MHz时，有效辐照面积是0.8cm2±10％，超声波频率是3MHz时，有效辐照面积是1.0cm2±10％。
辐照前，往水槽4中添加足量水，放置培养板11在水槽4底面上，水面没过培养板11底面，且水位必须低于培养孔12上端，依据实验分组于液晶显示屏6选择各培养孔12辐照参数，然后依次对每孔进行辐照，辐照时，需要把培养孔对准相应的超声探头2，得到合适频率的超声波加以处理，辐照时需要用推盖9覆盖住水槽口，整个过程均在无菌环境中下完成，避免外界干扰。辐照完一个培养孔，移动培养板，使下一个培养孔对准相应的超声探头2，重复以上动作，直至实验完成。
以下是辐照细胞的不同实验具体操作过程：
1、在辐照前1天以5×104个/孔的密度将细胞间隔交叉接种在培养板上作为贴壁细胞样本备用。辐照前利用同样方法以105个/孔的密度进行铺板作为悬浮细胞样本备用。利用声强1W/cm2及2W/cm2、占空比20％、频率1MHz的辐照条件对以上悬浮及贴壁细胞进行辐照。辐照后镜下观察各组细胞生长情况，并通过CCK-8法检测细胞存活率。该操作实验图片如图10所示，图10中A、B分别为本实用新型于声强1W/cm2及2W/cm2、占空比20％、频率1MHz时辐照贴壁细胞后镜下观，C、D分别为本实用新型于声强1W/cm2及2W/cm2、占空比20％、频率1MHz时辐照悬浮细胞后镜下观，E为通过CCK-8法检测的细胞存活率。
2、采用以上相同方法进行细胞铺板，采用超声联合SonoVue微泡对细胞进行辐照。该操作实验图片如图11所示，图11中A为贴壁细胞对照组镜下观，B、C分别为本实用新型联合SonoVue微泡分别于声强1W/cm2及2W/cm2、占空比20％、频率1MHz条件下辐照贴壁细胞后镜下观；图中D为悬浮细胞对照组镜下观，E、F分别为本实用新型于以上条件下辐照悬浮细胞后镜下观，G为通过CCK-8法检测的各组细胞存活率。
3、采用以上相同方法进行细胞铺板，辐照前1小时将细胞培养基更换为无血清培养基，加入miR-let-7b质粒、SonoVue微泡混合液后进行超声辐照。超声处理后4小时再将培养基更换为含血清培养基，48小时后镜下观察基因转染效果。本实用新型应用于细胞基因转染实验操作，实验效果如图12所示，图12中A：空白对照组，B：声强0.6W/cm2、占空比20％、频率1MHz组；C：声强1.0W/cm2、占空比20％、频率1MHz组；D：声强1.4W/cm2、占空比20％、频率1MHz组；E：声强1.8W/cm2、占空比20％、频率1MHz组；F：声强0.6W/cm2、占空比20％、频率1MHz组。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一体化超声体外递送装置，包括外壳，其特征在于，所述外壳内设有水槽、培养板、超声发生器、与所述超声发生器连接的超声探头、控制电路，所述培养板位于水槽内，所述超声探头设置在所述水槽底部，所述超声发生器、控制电路设置在所述水槽下方。
2.根据权利要求1所述的一体化超声体外递送装置，其特征在于：所述水槽的上端与外壳之间设有滑轨，滑轨上安装有推盖，推盖上设有把手。
3.根据权利要求1所述的一体化超声体外递送装置，其特征在于：所述超声探头数量是2个以上，水槽底部设有对应每个超声探头的标记。
4.根据权利要求1所述的一体化超声体外递送装置，其特征在于：所述外壳前面壁上设有与培养板对应的操作可视窗；
外壳前面壁上还设有液晶显示屏。
5.根据权利要求1所述的一体化超声体外递送装置，其特征在于：外壳内部安装有蜂鸣器。
6.根据权利要求1所述的一体化超声体外递送装置，其特征在于：所述外壳下部设有与所述水槽连通的排水口。
7.根据权利要求1所述的一体化超声体外递送装置，其特征在于：所述外壳后面设有散热孔。
8.根据权利要求1所述的一体化超声体外递送装置，其特征在于：所述控制电路包括稳压芯片、MCU、波形产生及控制电路、探头控制电路、控制驱动电路，所述稳压芯片连接电源，所述稳压芯片内包括芯片供电电压变压电路、可调电压控制输出功率电路、驱动芯片，所述芯片供电电压变压电路连接所述MCU，MCU反馈调节信号给可调电压控制输出功率电路，
MCU后有三个支路，支路一连接液晶显示屏，支路二连接波形产生及控制电路，支路三连接探头控制电路，
可调电压控制输出功率电路、波形产生及控制电路、探头控制电路、驱动芯片连接所述控制驱动电路。
9.根据权利要求1所述的一体化超声体外递送装置，其特征在于：超声探头的各项参数如下，超声波频率是1MHz或3MHz，声强0.2～3.0W/cm2，占空比5％-50％，工作时间是10s～30min。
10.根据权利要求9所述的一体化超声体外递送装置，其特征在于：超声波频率是1MHz时，有效辐照面积是0.8cm2±10％，超声波频率是3MHz时，有效辐照面积是1.0cm2±10％。
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| CN201720770529.0U CN207330953U (zh) | 2017-06-29 | 2017-06-29 | 一体化超声体外递送装置 |
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| CN207330953U true CN207330953U (zh) | 2018-05-08 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109706183A (zh) * | 2019-01-15 | 2019-05-03 | 深圳市圣祥高科技有限公司 | 一种超声转染装置 |
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2017
- 2017-06-29 CN CN201720770529.0U patent/CN207330953U/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
| CN109706183A (zh) * | 2019-01-15 | 2019-05-03 | 深圳市圣祥高科技有限公司 | 一种超声转染装置 |
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