CN210065794U - 一种气泡生成注射器及包含其的离体细胞气泡触碰组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气泡生成注射器，其包括注气筒、柱塞和针头，所述注气筒前端设有测压机构，所述测压机构包括测压管、挡板和弹簧，所述测压管连通于所述注气筒的前端且末端封闭，所述测压管上标有刻度，所述挡板密封滑配在所述测压管中，所述弹簧设于所述测压管中且连于所述测压管末端与所述挡板之间。本实用新型还公开了一种离体细胞气泡触碰组件，包括所述气泡生成注射器、细胞培养皿和打孔装置。所述离体细胞气泡触碰组件结构简单，成本低，除能生成大小可控的微气泡外，还能巧妙地将生成的微气泡与离体培养细胞进行不同条件触碰，模拟减压病等气泡导致的疾病的发病条件。

Description

一种气泡生成注射器及包含其的离体细胞气泡触碰组件

技术领域

本实用新型涉及细胞培养设备技术领域，具体是一种气泡生成注射器及包含其的离体细胞气泡触碰组件。

背景技术

随着国家海洋战略的持续推进以及宏观经济的蓬勃发展，我国军事潜水、商业潜水和娱乐潜水的规模及参与人数均在快速递增。人员进入水下，必须呼吸与周围水压相等的高压气体，呼吸气中的生理性惰性气体(空气潜水时主要是氮气)将大量溶解入体内，在上升过程中必需遵循特定的减压方案才能安全排出体外，稍有不当即可能在体内因超过“安全过饱和”极限而溢出形成气泡(分为血管内气泡和组织内气泡两大类)，导致一系列特殊症状和体征，包括皮肤瘙痒、关节疼痛、呼吸功能障碍、神经功能异常甚至死亡等，即发生了减压病。减压病是限制潜水作业效率和威胁潜水作业人员生命安全最核心的医学问题之一。

体内形成的气泡除可通过挤压周围组织，造成组织细胞机械性损伤外，还能引发一系列病理生理改变。气泡表面存在表面张力、气-液界面存在电动力层，能传导机械力、使细胞外液蛋白在气-液界面聚集，引起其结构和功能改变、与细胞接触后则能造成细胞膜上蛋白结构改变引起如离子通道活性变化等，并最终导致细胞发生一系列功能改变甚至死亡。除减压病外，在临床手术和静脉输液操作时，气体通过血液循环进入体内形成气泡导致机体损伤的情况也时有发生。因此，深入研究气泡导致机体损伤的效应、阐明发病机制、探索有效防治措施，成为临床医学、特别是高气压医学研究的重点。

离体细胞气泡触碰技术是开展气泡损伤机制相关研究的重要技术手段。建立该技术需解决两个技术难题。首先，需要利用适当的装置制备出直径可控的微气泡。其次，需要利用适当的方法将产生的微气泡与离体培养细胞进行触碰，模拟气泡在机体内的不同致病条件。目前，关于微气泡制备装置的设计已有较多的报道，但大多是应用于其他非医学领域。并且，由于结构复杂、产生的微气泡较大、直径差异较大等原因，不能直接应用于医学研究。此外，将产生的微气泡与离体培养的细胞进行恰当触碰的技术方法也在不断探索之中。

因此，亟需设计一种离体细胞气泡触碰装置，能够按需生成目标大小的微气泡，并能恰当地将其与离体培养细胞进行触碰，模拟气泡在体内的致病条件，为深入研究气泡引起的相关疾病的发病机制和防治措施奠定基础。

实用新型内容

针对目前微气泡制备装置结构复杂、产生的微气泡较大、直径差异较大而不能直接应用于医学研究的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种气泡生成注射器及包含其的离体细胞气泡触碰组件，所述离体细胞气泡触碰组件结构简单，成本低，除能生成大小可控的微气泡外，还能巧妙地将生成的微气泡与离体培养细胞进行不同条件触碰，模拟减压病等气泡导致的疾病的发病条件，可为这类疾病的发病机制和防治措施的研究奠定基础。

本实用新型的气泡生成注射器包括注气筒、柱塞和针头，其特征在于，

所述注气筒前端设有测压机构，所述测压机构包括测压管、挡板和弹簧，所述测压管连通于所述注气筒的前端且末端封闭，所述测压管上标有刻度，所述挡板密封滑配在所述测压管中，所述弹簧设于所述测压管中且连于所述测压管末端与所述挡板之间；

所述针头末端呈锥形，开口口径为0.05～0.5mm。

使用本实用新型的气泡生成注射器可向细胞培养液中注入气体，生成气泡，进而可进行细胞气泡触碰实验。实际推进所述柱塞时，所述注气筒内压力增加，可使得前端所述测压机构的挡板压缩弹簧进行移动，根据所述挡板的移动位置的刻度可反过来调整推进所述柱塞的力度，控制注射压力。根据所需注射气泡的大小，可选择具有合适的末端开口口径的针头，同时通过所述测压机构即时观察和调整注射的压力，进而灵活调整和控制注射气泡的大小，有效模拟稳定的细胞气泡触碰环境。

较佳的，所述气泡生成注射器可配置多个针头，具体的比如可配置4个针头，末端开口口径可分别设为0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.4mm。进行细胞气泡碰触实验时可自由选择合适口径的针头来调整产生气泡的大小。当然各针头末端开口口径不限于上述给出的具体大小，还可根据实际需要的微气泡大小行灵活调整为其他口径。

较佳的，所述针头的针梗直径均一，针梗直径均一可使注射气体流道稳定，便于气泡大小的稳定性控制。

较佳的，所述测压管垂直于所述注气筒。该设计使得测压管不会影响针头插入皿体中且便于组装和观察。

本实用新型的离体细胞气泡触碰组件包括：

如上所述的气泡生成注射器；

细胞培养皿，所述细胞培养皿包括皿体和皿盖，所述皿体侧壁上分布有薄弱圆形部位；所述皿盖上方设有与所述皿体的开口契合的环状突起；以及

打孔装置，所述打孔装置包括手柄和连于手柄前端的打孔针，所述打孔针为实心针。

较佳的，所述皿盖内侧底部沿着侧壁间隔设有若干垫脚。

正常细胞培养时，所述皿盖扣在所述皿体上，所述垫脚可垫起所述皿体的口沿，所述垫脚与所述皿体的口沿形成的空隙可作为皿内气体与皿外气体的交换通道，以维持培养液正常pH值。

进行细胞气泡触碰实验时，先向皿体中加满培养液，然后将皿盖翻转后盖在所述皿体上，所述环状突起与所述皿体的开口契合进行密封配合，在大气压的作用下所述皿体和所述皿盖不会脱离，再将皿体和皿盖整个翻转后，采用所述打孔装置对薄弱圆形部位进行打孔，再插入所述气泡生成注射器注入气泡，气泡上浮并与细胞进行触碰。气泡注射完成后，搽去气泡注射过程中从打孔处外渗的培养液，然后用封口膜封住薄弱圆形部位的开孔即可。

较佳的，所述皿体的侧壁高度为4～10mm。

正常情况下，培养皿中培养基的深度在2～3mm，如果皿体的侧壁过低，在操作过程中易导致皿内培养基容易溢出。所述皿体侧壁高度根据研究中是否需要检测培养液中生化指标分为两大类；如果需要检测培养液中生化指标变化，则侧壁高度为4～5mm优选5mm，此时在进行皿体和皿盖倒扣时向细胞培养皿中添加的培养液相对较少，不会过度稀释培养液中各生化指标的含量；如不需检测培养基中生化指标变化，则侧壁高度为8～10mm优选10mm。

较佳的，所述皿体侧壁上薄弱圆形部位的直径略大于所述打孔针直径，而所述打孔针直径略大于所述针头直径，该设计的优点是无论是打孔还是注气时，针进出皿侧壁均不会受到太大的阻力。

较佳的，所述皿体和皿盖均为透明塑料；所述皿体和皿盖采用塑料，一方面塑料加工方便且成本交底，适合作为一次性用品；另一方面所述皿体和皿盖倒扣在一起进行细胞气泡触碰实验时，由于具有一定的弹性，相比于玻璃材质的培养皿密封性更好。

较佳的，所述打孔装置的打孔针由不锈钢材料制成，硬度较高且可进行高温消毒。

较佳的，所述手柄为耐高温材质，可进行高温消毒。

本实用新型的优点在于：

1、本实用新型设计了结构简单、巧妙的气泡生成注射器和包含其的成套的离体细胞气泡触碰组件，可方便的实现细胞气泡触碰实验，为气泡所致疾病发病机制和防治措施的离体细胞研究奠定了基础。

2、使用本本实用新型时，可通过控制注气筒内的气体压强和注射针气泡直径控制部气体流出道内径大小，产生不同大小的微气泡；

3、使用本实用新型时，可通过使用不同的气源，产生含不同气体的微气泡，满足不同实验需求；

4、使用本实用新型时，可通过控制注气筒内气体体积，使实验过程中各个培养皿内产生的气泡密度相同；

5、利用本实用新型不但可以实现静态细胞气泡触碰的研究和观察，还可借助于其他装置如摇床实现不同条件下的细胞气泡触碰的研究和观察。

通过上述设计，本实用新型结构更加简单，实用性强，能满足不同压力下进行细胞培养的需求。

附图说明

图1为本实用新型的气泡生成注射器的示意图；

图2为本实用新型的气泡生成注射器的测压机构的示意图；

图3为本实用新型的气泡生成注射器的针头末端的示意图；

图4为本实用新型的细胞培养皿的示意图；

图5为本实用新型的细胞培养皿的皿盖内侧的示意图；

图6为本实用新型的打孔装置的示意图；

图7为本实用新型的细胞培养皿在细胞气泡触碰实验时的组装示意图；

图8为本实用新型的细胞培养皿在细胞气泡触碰实验时的俯视照片；

图9为本实用新型的细胞培养皿在细胞气泡触碰实验时的侧视照片。

附图标记：

气泡生成注射器1，注气筒11，柱塞12，针头13，测压机构14，测压管141，挡板142，弹簧143；

细胞培养皿2，皿体21，薄弱圆形部位211，皿盖22，环状突起221，垫脚222；

打孔装置3，手柄31，打孔针32。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型做进一步说明。

实施例1气泡生成注射器

图1所示为本实用新型一较佳实施例的气泡生成注射器1，包括注气筒11、柱塞12和针头13，注气筒11前端设有测压机构14。

如图2所示，测压机构14包括测压管141、挡板142和弹簧143，测压管142连通于注气筒11的前端且末端封闭，测压管141上标有刻度，挡板142密封滑配在测压管141中，弹簧143设于测压管141中且连于测压管末端与挡板142之间；

如图3所示，针头13末端呈锥形，开口口径为0.05～0.5mm。

使用本实用新型的气泡生成注射器1可向细胞培养液中注入气体，生成气泡，进而可进行细胞气泡触碰实验。实际推进柱塞12时，注气筒11内压力增加，可使得前端测压机构14的挡板142压缩弹簧143进行移动，根据挡板142的移动位置的刻度可反过来调整推进柱塞12的力度，控制注射压力。根据所需注射气泡的大小，可选择具有合适的末端开口口径的针头，同时通过测压机构14即时观察和调整注射的压力，进而灵活调整和控制注射气泡的大小，有效模拟稳定的细胞气泡触碰环境。

较佳的，气泡生成注射器1可配置多个针头，具体的比如可配置4个针头，末端开口口径可分别设为0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.4mm。进行细胞气泡碰触实验时可自由选择合适口径的针头来调整产生气泡的大小。当然各针头末端开口口径不限于上述给出的具体大小，还可根据实际需要的微气泡大小行灵活调整为其他口径。

较佳的，针头的针梗直径均一，针梗直径均一可使注射气体流道稳定，便于气泡大小的稳定性控制。

较佳的，测压管141垂直于注气筒11。该设计使得测压管141不会影响针头插入皿体中且便于组装和观察。

实施例2离体细胞气泡触碰组件

本实用新型的离体细胞气泡触碰组件包括实施例1的气泡生成注射器1、细胞培养皿2和打孔装置3。

如图4所示，细胞培养皿2包括皿体21和皿盖22。皿体21侧壁上均匀分布有薄弱圆形部位211。皿盖22上方设有与皿体21的开口契合的环状突起221；如图5所示，皿盖22内侧沿着侧壁底部间隔设有若干(图中为4个)垫脚222。

如图6所示，打孔装置3包括手柄31和连于手柄前端的打孔针32，打孔针32为实心针。

正常细胞培养时，如图4所示，皿盖22向下扣在皿体21上，皿盖22内侧的垫脚222可垫起皿体21的口沿，垫脚222与皿体21的口沿形成的空隙可作为皿内气体与皿外气体的交换通道，以维持培养液正常pH值。

进行细胞气泡触碰实验时，先向皿体21中加满培养液，然后将皿盖22翻转后盖在皿体21上，此时环状突起221与皿体21的开口契合进行密封配合，在大气压的作用下皿体21和皿盖22不会脱离，再将皿体21和皿盖22整个翻转，如图7所示，然后采用打孔装置3对薄弱圆形部位211进行打孔，再插入气泡生成注射器1注入气泡，生成的气泡可与细胞触碰并上浮，如图8和图9所示。气泡注射完成后可抽出气泡生成注射器1，封住薄弱圆形部位的开孔即可。注射气泡时，会有部分培养液自开孔周围溢出，气泡注射完成后，搽去气泡注射过程中从打孔处外渗的培养液，然后用封口膜封住薄弱圆形部位的开孔即可。

较佳的，皿体21的侧壁高度为4～10mm。

正常情况下，培养皿中培养基的深度在2～3mm，如果皿体的侧壁过低，在操作过程中易导致皿内培养基容易溢出。皿体侧壁高度根据研究中是否需要检测培养液中生化指标分为两大类；如果需要检测培养液中生化指标变化，则侧壁高度为4～5mm优选5mm，此时在进行皿体和皿盖倒扣时向细胞培养皿中添加的培养液相对较少，不会过度稀释培养液中各生化指标的含量；如不需检测培养基中生化指标变化，则侧壁高度为8～10mm优选10mm。

较佳的，皿体21侧壁上薄弱圆形部位211的直径略大于打孔针32直径，而打孔针32直径略大于针头13直径，该设计的优点是无论是打孔还是注气时，针进出皿侧壁均不会受到太大的阻力。

较佳的，皿体21和皿盖22均为透明塑料；皿体21和皿盖22采用塑料，一方面塑料加工方便且成本交底，适合作为一次性用品；另一方面皿体和皿盖倒扣在一起进行细胞气泡触碰实验时，由于具有一定的弹性，相比于玻璃材质的培养皿密封性更好。

较佳的，打孔装置3的打孔针32由不锈钢材料制成，硬度较高且可进行高温消毒。较佳的，手柄31为耐高温材质，可进行高温消毒。

以上已对本实用新型创造的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于的实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种气泡生成注射器，其包括注气筒、柱塞和针头，其特征在于，

所述注气筒前端设有测压机构，所述测压机构包括测压管、挡板和弹簧，所述测压管连通于所述注气筒的前端且末端封闭，所述测压管上标有刻度，所述挡板密封滑配在所述测压管中，所述弹簧设于所述测压管中且连于所述测压管末端与所述挡板之间；

所述针头末端呈锥形，开口口径为0.05～0.5mm。

2.根据权利要求1所述的气泡生成注射器，其特征在于，所述针头的针梗直径均一。

3.根据权利要求1所述的气泡生成注射器，其特征在于，所述测压管垂直于所述注气筒。

4.一种离体细胞气泡触碰组件，其特征在于，其包括：

如权利要求1-3任一项所述的气泡生成注射器；以及

细胞培养皿，所述细胞培养皿包括皿体和皿盖，所述皿体侧壁上分布有薄弱圆形部位；所述皿盖外表面上方设有与所述皿体的开口契合的环状突起；

打孔装置，所述打孔装置包括手柄和连于手柄前端的打孔针，所述打孔针为实心针。

5.根据权利要求4所述的离体细胞气泡触碰组件，其特征在于，所述皿盖内侧底部沿着侧壁间隔设有若干垫脚。

6.根据权利要求4所述的离体细胞气泡触碰组件，其特征在于，所述皿体的侧壁高度为4～10mm。

7.根据权利要求6所述的离体细胞气泡触碰组件，其特征在于，所述皿体的侧壁高度为4～5mm或8～10mm。

8.根据权利要求4所述的离体细胞气泡触碰组件，其特征在于，所述皿体和皿盖均为透明塑料；所述打孔针为不锈钢；所述手柄为耐高温材质。

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