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組織工程心肌細(xì)胞搏動壓檢測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種組織工程心肌細(xì)胞搏動壓檢測裝置及方法。本裝置可以對心肌細(xì)胞培養(yǎng)室通過潔凈空氣的注入和排出來調(diào)節(jié)培養(yǎng)室的壓強(qiáng)的大小，再通過顯微鏡觀察心肌細(xì)胞在不同壓強(qiáng)下的跳動情況來測量其搏動壓的大小。在測量時，增加壓強(qiáng)，當(dāng)觀察到培養(yǎng)室中心肌細(xì)胞突然停止跳動時，壓力表所顯示的值就是收縮壓，接著減小壓強(qiáng)，到觀察到心肌細(xì)胞又重新跳動起來的那一剎那，此時壓力表顯示的值就是舒張壓。由于裝置采用了高精度的測量儀表，設(shè)置了微壓調(diào)節(jié)裝置，測得的數(shù)據(jù)是精確可靠的。
【專利說明】組織工程心肌細(xì)胞搏動壓檢測裝置及方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，涉及一種組織工程心肌細(xì)胞搏動壓的檢測裝置。通過精確調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞培養(yǎng)室中壓強(qiáng)的大小，觀察心肌細(xì)胞相應(yīng)的跳動情況，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套關(guān)于組織工程心肌細(xì)胞搏動壓測量的裝置，特別是涉及心肌細(xì)胞的重要力學(xué)性能指標(biāo)一收縮壓和舒張壓的測量。為生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域組織工程心肌細(xì)胞的力學(xué)性能測量提供了一種新的方法。
【背景技術(shù)】[0002]細(xì)胞治療對心梗和終末期心臟疾患的治療具有廣闊前景，但目前臨床上的效果卻不很理想，其主要原因之一就是體外培養(yǎng)的心肌細(xì)胞的力學(xué)性能與宿主細(xì)胞不匹配，因此研發(fā)測量心肌細(xì)胞的力學(xué)特性的裝置，對細(xì)胞治療在醫(yī)學(xué)臨床上的應(yīng)用具有重要意義。
[0003]心肌細(xì)胞最重要的功能就是搏動性即有規(guī)律的收縮運(yùn)動，因此測量心肌細(xì)胞的力學(xué)特性最重要的就是測量其搏動壓——收縮壓與舒張壓，但目前尚沒有測量心肌細(xì)胞搏動壓的測量裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于精確地改變心肌細(xì)胞培養(yǎng)室中壓強(qiáng)的大小，觀察相應(yīng)心肌細(xì)胞的跳動狀態(tài)，構(gòu)建測量心肌細(xì)胞搏動壓的裝置。本裝置可以對心肌細(xì)胞培養(yǎng)室通過潔凈空氣的注入和排出來調(diào)節(jié)培養(yǎng)室的壓強(qiáng)的大小，再通過顯微鏡觀察心肌細(xì)胞在不同壓強(qiáng)下的跳動情況來測量其搏動壓的大小。在測量時，增加壓強(qiáng)，當(dāng)觀察到培養(yǎng)室中心肌細(xì)胞突然停止跳動時，壓力表所顯示的值就是收縮壓，接著減小壓強(qiáng)，到觀察到心肌細(xì)胞又重新跳動起來的那一剎那，此時壓力表顯示的值就是舒張壓。由于裝置采用了高精度的測量儀表，設(shè)置了微壓調(diào)節(jié)裝置，測得的數(shù)據(jù)是精確可靠的。
[0005]本發(fā)明包括組織工程心肌細(xì)胞培養(yǎng)室、測量單元和微壓調(diào)節(jié)單元三個部分。
[0006]組織工程心肌細(xì)胞培養(yǎng)室包括心肌細(xì)胞培養(yǎng)室，培養(yǎng)觀測室蓋板、培養(yǎng)液進(jìn)口、培養(yǎng)液出口、密封塞和潔凈空氣入口。
[0007]心肌細(xì)胞培養(yǎng)室的頂端為透明的培養(yǎng)觀測室蓋板，心肌細(xì)胞培養(yǎng)室的兩端分別為培養(yǎng)液進(jìn)口和培養(yǎng)液出口，培養(yǎng)液出口上設(shè)置有密封塞，培養(yǎng)液進(jìn)口兼做潔凈空氣入口。
[0008]測量單元由第一軟管、儀表固定底座、壓力儀表組成。
[0009]第一軟管連通培養(yǎng)液進(jìn)口，壓力儀表通過儀表固定底座設(shè)置在第一軟管的管路上。
[0010]微壓調(diào)節(jié)單元由第二軟管、壓力施加氣囊、放氣閥、第一固定螺釘、第四固定螺釘、固定壓板、壓力活塞氣缸、氣缸支撐架、支撐底板、壓力活塞、第二固定螺釘、固定支承板、水平測微儀、固定支架、水平微動滑臺、第三固定螺釘組成。
[0011]第二軟管通過儀表固定底座與第一軟管連通；壓力施加氣囊與第二軟管連通，用于對培養(yǎng)室施加壓力；放氣閥位于壓力施加氣囊上測，控制壓力的排放；壓力活塞氣缸也與第二軟管連接；固定壓板通過第一固定螺釘和第四螺釘將壓力活塞氣缸固定到氣缸支撐架上，氣缸支撐架又與支撐底板相連；第二固定螺釘將壓力活塞和固定支承板固定在一塊；水平測微儀通過固定支架與水平微動滑臺連接，水平微動滑臺又通過第三固定螺釘與固定支承板連接。
[0012]組織工程心肌細(xì)胞搏動壓的測量具體包括以下步驟:
1、將培養(yǎng)室單獨(dú)取下，放入種子細(xì)胞，將培養(yǎng)液入口、培養(yǎng)液出口與培養(yǎng)液管路相聯(lián)通，注入培養(yǎng)液，在無菌的環(huán)境下放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)心肌細(xì)胞；
2、培養(yǎng)出心肌細(xì)胞后(通過顯微鏡能觀察到有跳動特征的短圓柱體細(xì)胞)，將培養(yǎng)室與后面的測量及微位移單元連接。
[0013]3、關(guān)閉放氣閥，按壓壓力施加氣囊，給培養(yǎng)室加壓。
[0014]4、通過顯微鏡觀察，觀察到心肌細(xì)胞的跳動變得微弱時，停止按壓氣囊，改用旋轉(zhuǎn)水平測微儀，慢慢地正向旋轉(zhuǎn)，直到心肌細(xì)胞的跳動停止的剎那。此時壓力表上顯示的值就是收縮壓。
[0015]5、打開放氣閥慢慢放氣，同時觀察心肌細(xì)胞慢慢恢復(fù)跳動，當(dāng)跳動較明顯時，關(guān)閉放氣閥，反向旋轉(zhuǎn)水平測微儀，邊旋轉(zhuǎn)邊觀察，直到心肌細(xì)胞跳動最明顯并且再旋轉(zhuǎn)微小的距離沒有變化時，此時壓力表顯示的值為舒張壓。
[0016]本發(fā)明首次實(shí)現(xiàn)了對心肌細(xì)胞搏動壓的測量，同時也可以通過在單位時間內(nèi)觀察心肌細(xì)胞跳動次數(shù)，進(jìn)而得到它的頻率。它的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，適用性好，安全可靠，為生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域組織工程 心肌細(xì)胞的力學(xué)性能測量提供了一種新的方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0019]如圖1所示，一種測量心肌細(xì)胞的搏動壓的裝置主要有培養(yǎng)室單元，測量單元、微壓調(diào)節(jié)單元3部分組成。
[0020]培養(yǎng)室單元包括密封塞I ;培養(yǎng)液出口 2 ;潔凈空氣入口(培養(yǎng)液入口)22 ;培養(yǎng)觀測室蓋板23 ;心肌細(xì)胞培養(yǎng)室24 ;第五固定螺釘25。
[0021]培養(yǎng)觀測室蓋板23通過第五固定螺釘25與心肌細(xì)胞培養(yǎng)室24相連。在心肌細(xì)胞培養(yǎng)室24的左側(cè)面有培養(yǎng)液出口 2，出口處有密封塞I。在心肌細(xì)胞培養(yǎng)室24右側(cè)面有潔凈空氣入口(培養(yǎng)液入口)22。培養(yǎng)室的作用是培養(yǎng)我們所需的心肌細(xì)胞；培養(yǎng)觀測室蓋板是透明的，以便于我們通過顯微鏡觀察心肌細(xì)胞的跳動；培養(yǎng)液出口的作用是可以使培養(yǎng)液流出，去除舊的培養(yǎng)液；密封塞的作用是當(dāng)培養(yǎng)室壓強(qiáng)增大時保證不漏氣；潔凈空氣入口的作用是可以使空氣進(jìn)入和排出從而達(dá)到改變培養(yǎng)室壓強(qiáng)的目的，同時培養(yǎng)液的輸入也是在這個口上完成，注入新的培養(yǎng)液。整個心肌細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器是密封的，避免了接觸外界空氣中細(xì)菌的影響。
[0022]測量單元包括第一軟管3 ;儀表固定底座4 ;壓力儀表組成5。
[0023]第一軟管3左邊連接潔凈空氣入口(培養(yǎng)液入口)22，右邊連接儀表固定底座4 ;壓力儀表5固定在儀表固定底座4上。第一軟管連通培養(yǎng)室,確保了軟管的壓強(qiáng)和培養(yǎng)室的壓強(qiáng)保持一致；儀表固定底座的作用是固定壓力儀表；壓力儀表可以精確的測量出所在的軟管上的壓力大小。
[0024]微壓調(diào)節(jié)單元包括第二軟管6、壓力施加氣囊21、放氣閥20、第一固定螺釘7、第四固定螺釘18、固定壓板8、壓力活塞氣缸9、氣缸支撐架19、支撐底板14、壓力活塞10、第二固定螺釘11、固定支承板12、水平測微儀13、固定支架15、水平微動滑臺16、第三固定螺釘17組成。
[0025]第二軟管6通過儀表固定底座4與第一軟管3連通；壓力施加氣囊21與第二軟管6連通；放氣閥20位于壓力施加氣囊21上測，控制壓力的排放；壓力活塞氣缸9與第二軟管6相連接；固定壓板8通過第一固定螺釘7和第四固定螺釘18將壓力活塞氣缸9固定到氣缸支撐架19上，氣缸支撐架19又與支撐底板14相連；第二固定螺釘11將壓力活塞10和固定支承板12固定在一塊；水平測微儀13通過固定支架15與水平微動滑臺16連接，水平微動滑臺16又通過第三固定螺釘17與固定支承板12連接。其中水平測微儀的原理與螺旋千分尺的原理相似，通過旋轉(zhuǎn)帶動水平微動滑臺的移動，從而推動活塞，使氣缸產(chǎn)生微壓力。
[0026]組織工程心肌細(xì)胞搏動壓的測量具體包括以下步驟:
1、將培養(yǎng)室單獨(dú)取下，放入種子細(xì)胞，將培養(yǎng)液入口、培養(yǎng)液出口與培養(yǎng)液管路相聯(lián)通，注入培養(yǎng)液，在無菌的環(huán)境下放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)心肌細(xì)胞。
[0027]2、培養(yǎng)出心肌細(xì)胞后(通過顯微鏡能觀察到有跳動特征的短圓柱體細(xì)胞)，將培養(yǎng)室與后面的測量及微位移單元連接。
[0028]3、關(guān)閉放氣閥，按壓壓力施加氣囊，給培養(yǎng)室加壓。
[0029]4、通過顯微鏡觀察，觀察到心肌細(xì)胞的跳動變得微弱時，停止按壓氣囊，改用旋轉(zhuǎn)水平測微儀，慢慢地正向旋轉(zhuǎn)，直到心肌細(xì)胞的跳動停止的剎那。此時壓力表上顯示的值就是收縮壓。
[0030]5、打開放氣閥慢慢放氣，同時觀察心肌細(xì)胞慢慢恢復(fù)跳動，當(dāng)跳動較明顯時，關(guān)閉放氣閥，反向旋轉(zhuǎn)水平測微儀，邊旋轉(zhuǎn)邊觀察，直到心肌細(xì)胞跳動最明顯并且再旋轉(zhuǎn)微小的距離沒有變化時，此時壓力表顯示的值為舒張壓。
【權(quán)利要求】
1.組織工程心肌細(xì)胞搏動壓檢測裝置，包括組織工程心肌細(xì)胞培養(yǎng)室、測量單元和微壓調(diào)節(jié)單元三個部分，其特征在于: 組織工程心肌細(xì)胞培養(yǎng)室包括心肌細(xì)胞培養(yǎng)室，培養(yǎng)觀測室蓋板、培養(yǎng)液進(jìn)口、培養(yǎng)液出口、密封塞和潔凈空氣入口 ； 心肌細(xì)胞培養(yǎng)室的頂端為透明的培養(yǎng)觀測室蓋板，心肌細(xì)胞培養(yǎng)室的兩端分別為培養(yǎng)液進(jìn)口和培養(yǎng)液出口，培養(yǎng)液出口上設(shè)置有密封塞，培養(yǎng)液進(jìn)口兼做潔凈空氣入口 ； 測量單元由第一軟管、儀表固定底座、壓力儀表組成； 第一軟管連通培養(yǎng)液進(jìn)口，壓力儀表通過儀表固定底座設(shè)置在第一軟管的管路上； 微壓調(diào)節(jié)單元由第二軟管、壓力施加氣囊、放氣閥、第一固定螺釘、第四固定螺釘、固定壓板、壓力活塞氣缸、氣缸支撐架、支撐底板、壓力活塞、第二固定螺釘、固定支承板、水平測微儀、固定支架、水平微動滑臺、第三固定螺釘組成； 第二軟管通過儀表固定底座與第一軟管連通；壓力施加氣囊與第二軟管連通，用于對培養(yǎng)室施加壓力；放氣閥位于壓力施加氣囊上測，控制壓力的排放；壓力活塞氣缸也與第二軟管連接；固定壓板通過第一固定螺釘和第四螺釘將壓力活塞氣缸固定到氣缸支撐架上，氣缸支撐架又與支撐底板相連；第二固定螺釘將壓力活塞和固定支承板固定在一塊；水平測微儀通過固定支架與水平微動滑臺連接，水平微動滑臺又通過第三固定螺釘與固定支承板連接。
2.組織工程心肌細(xì)胞搏 動壓檢測方法，采用如權(quán)利要求1所述的組織工程心肌細(xì)胞搏動壓檢測裝置，其特征在于該方法具體是: . 1、將組織工程心肌細(xì)胞培養(yǎng)室單獨(dú)取下，放入種子細(xì)胞，將培養(yǎng)液進(jìn)口、培養(yǎng)液出口與培養(yǎng)液管路相聯(lián)通，注入培養(yǎng)液，在無菌的環(huán)境下放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)心肌細(xì)胞； .2、培養(yǎng)出心肌細(xì)胞后，將培養(yǎng)室與后面的測量及微壓調(diào)節(jié)單元連接； .3、關(guān)閉放氣閥，按壓壓力施加氣囊，給組織工程心肌細(xì)胞培養(yǎng)加壓； .4、通過顯微鏡觀察，觀察到心肌細(xì)胞的跳動變得微弱時，停止按壓氣囊，改用旋轉(zhuǎn)水平測微儀，慢慢地正向旋轉(zhuǎn)，直到心肌細(xì)胞的跳動停止的剎那；此時壓力表上顯示的值就是收縮壓； . 5、打開放氣閥慢慢放氣，同時觀察心肌細(xì)胞慢慢恢復(fù)跳動，當(dāng)跳動較明顯時，關(guān)閉放氣閥，反向旋轉(zhuǎn)水平測微儀，邊旋轉(zhuǎn)邊觀察，直到心肌細(xì)胞跳動最明顯并且再旋轉(zhuǎn)微小的距離沒有變化時，此時壓力表顯示的值為舒張壓。
【文檔編號】G01N7/00GK103805505SQ201410033418
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】李宏, 求冰霞 申請人:杭州電子科技大學(xué)