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組織工程心肌細(xì)胞搏動(dòng)壓檢測(cè)裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種組織工程心肌細(xì)胞搏動(dòng)壓檢測(cè)裝置及方法。本裝置可以對(duì)心肌細(xì)胞培養(yǎng)室通過(guò)潔凈空氣的注入和排出來(lái)調(diào)節(jié)培養(yǎng)室的壓強(qiáng)的大小，再通過(guò)顯微鏡觀察心肌細(xì)胞在不同壓強(qiáng)下的跳動(dòng)情況來(lái)測(cè)量其搏動(dòng)壓的大小。在測(cè)量時(shí)，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(dòng)時(shí)，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(dòng)起來(lái)的那一剎那，此時(shí)壓力表顯示的值就是舒張壓。由于裝置采用了高精度的測(cè)量?jī)x表，設(shè)置了微壓調(diào)節(jié)裝置，測(cè)得的數(shù)據(jù)是精確可靠的。
【專(zhuān)利說(shuō)明】組織工程心肌細(xì)胞搏動(dòng)壓檢測(cè)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(dòng)壓的檢測(cè)裝置。通過(guò)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(dòng)情況，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一套關(guān)于組織工程心肌細(xì)胞搏動(dòng)壓測(cè)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(cè)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(cè)量提供了一種新的方法。
【背景技術(shù)】[0002]細(xì)胞治療對(duì)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(cè)量心肌細(xì)胞的力學(xué)特性的裝置，對(duì)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(dòng)性即有規(guī)律的收縮運(yùn)動(dòng)，因此測(cè)量心肌細(xì)胞的力學(xué)特性最重要的就是測(cè)量其搏動(dòng)壓——收縮壓與舒張壓，但目前尚沒(méi)有測(cè)量心肌細(xì)胞搏動(dòng)壓的測(cè)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(dòng)狀態(tài)，構(gòu)建測(cè)量心肌細(xì)胞搏動(dòng)壓的裝置。本裝置可以對(duì)心肌細(xì)胞培養(yǎng)室通過(guò)潔凈空氣的注入和排出來(lái)調(diào)節(jié)培養(yǎng)室的壓強(qiáng)的大小，再通過(guò)顯微鏡觀察心肌細(xì)胞在不同壓強(qiáng)下的跳動(dòng)情況來(lái)測(cè)量其搏動(dòng)壓的大小。在測(cè)量時(shí)，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(dòng)時(shí)，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(dòng)起來(lái)的那一剎那，此時(shí)壓力表顯示的值就是舒張壓。由于裝置采用了高精度的測(cè)量?jī)x表，設(shè)置了微壓調(diào)節(jié)裝置，測(cè)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(cè)量單元和微壓調(diào)節(jié)單元三個(gè)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(cè)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(cè)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(cè)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(guò)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(cè)微儀、固定支架、水平微動(dòng)滑臺(tái)、第三固定螺釘組成。
[0011]第二軟管通過(guò)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(duì)培養(yǎng)室施加壓力；放氣閥位于壓力施加氣囊上測(cè)，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(guò)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(cè)微儀通過(guò)固定支架與水平微動(dòng)滑臺(tái)連接，水平微動(dòng)滑臺(tái)又通過(guò)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(dòng)壓的測(cè)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(wú)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(guò)顯微鏡能觀察到有跳動(dòng)特征的短圓柱體細(xì)胞)，將培養(yǎng)室與后面的測(cè)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(guò)顯微鏡觀察，觀察到心肌細(xì)胞的跳動(dòng)變得微弱時(shí)，停止按壓氣囊，改用旋轉(zhuǎn)水平測(cè)微儀，慢慢地正向旋轉(zhuǎn)，直到心肌細(xì)胞的跳動(dòng)停止的剎那。此時(shí)壓力表上顯示的值就是收縮壓。
[0015]5、打開(kāi)放氣閥慢慢放氣，同時(shí)觀察心肌細(xì)胞慢慢恢復(fù)跳動(dòng)，當(dāng)跳動(dòng)較明顯時(shí)，關(guān)閉放氣閥，反向旋轉(zhuǎn)水平測(cè)微儀，邊旋轉(zhuǎn)邊觀察，直到心肌細(xì)胞跳動(dòng)最明顯并且再旋轉(zhuǎn)微小的距離沒(méi)有變化時(shí)，此時(shí)壓力表顯示的值為舒張壓。
[0016]本發(fā)明首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)心肌細(xì)胞搏動(dòng)壓的測(cè)量，同時(shí)也可以通過(guò)在單位時(shí)間內(nèi)觀察心肌細(xì)胞跳動(dòng)次數(shù)，進(jìn)而得到它的頻率。它的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)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(cè)量提供了一種新的方法。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)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(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]如圖1所示，一種測(cè)量心肌細(xì)胞的搏動(dòng)壓的裝置主要有培養(yǎng)室單元，測(cè)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(cè)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(cè)室蓋板23通過(guò)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(cè)室蓋板是透明的，以便于我們通過(guò)顯微鏡觀察心肌細(xì)胞的跳動(dòng)；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(shí)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(shí)培養(yǎng)液的輸入也是在這個(gè)口上完成，注入新的培養(yǎng)液。整個(gè)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(cè)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(cè)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(cè)微儀13、固定支架15、水平微動(dòng)滑臺(tái)16、第三固定螺釘17組成。
[0025]第二軟管6通過(guò)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(cè)，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(guò)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(cè)微儀13通過(guò)固定支架15與水平微動(dòng)滑臺(tái)16連接，水平微動(dòng)滑臺(tái)16又通過(guò)第三固定螺釘17與固定支承板12連接。其中水平測(cè)微儀的原理與螺旋千分尺的原理相似，通過(guò)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)水平微動(dòng)滑臺(tái)的移動(dòng)，從而推動(dòng)活塞，使氣缸產(chǎn)生微壓力。
[0026]組織工程心肌細(xì)胞搏動(dòng)壓的測(cè)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(wú)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(guò)顯微鏡能觀察到有跳動(dòng)特征的短圓柱體細(xì)胞)，將培養(yǎng)室與后面的測(cè)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(guò)顯微鏡觀察，觀察到心肌細(xì)胞的跳動(dòng)變得微弱時(shí)，停止按壓氣囊，改用旋轉(zhuǎn)水平測(cè)微儀，慢慢地正向旋轉(zhuǎn)，直到心肌細(xì)胞的跳動(dòng)停止的剎那。此時(shí)壓力表上顯示的值就是收縮壓。
[0030]5、打開(kāi)放氣閥慢慢放氣，同時(shí)觀察心肌細(xì)胞慢慢恢復(fù)跳動(dòng)，當(dāng)跳動(dòng)較明顯時(shí)，關(guān)閉放氣閥，反向旋轉(zhuǎn)水平測(cè)微儀，邊旋轉(zhuǎn)邊觀察，直到心肌細(xì)胞跳動(dòng)最明顯并且再旋轉(zhuǎn)微小的距離沒(méi)有變化時(shí)，此時(shí)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(dòng)壓檢測(cè)裝置，包括組織工程心肌細(xì)胞培養(yǎng)室、測(cè)量單元和微壓調(diào)節(jié)單元三個(gè)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(cè)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(cè)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(cè)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(guò)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(cè)微儀、固定支架、水平微動(dòng)滑臺(tái)、第三固定螺釘組成； 第二軟管通過(guò)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(duì)培養(yǎng)室施加壓力；放氣閥位于壓力施加氣囊上測(cè)，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(guò)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(cè)微儀通過(guò)固定支架與水平微動(dòng)滑臺(tái)連接，水平微動(dòng)滑臺(tái)又通過(guò)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(dòng)壓檢測(cè)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(dòng)壓檢測(cè)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(wú)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(cè)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(guò)顯微鏡觀察，觀察到心肌細(xì)胞的跳動(dòng)變得微弱時(shí)，停止按壓氣囊，改用旋轉(zhuǎn)水平測(cè)微儀，慢慢地正向旋轉(zhuǎn)，直到心肌細(xì)胞的跳動(dòng)停止的剎那；此時(shí)壓力表上顯示的值就是收縮壓； . 5、打開(kāi)放氣閥慢慢放氣，同時(shí)觀察心肌細(xì)胞慢慢恢復(fù)跳動(dòng)，當(dāng)跳動(dòng)較明顯時(shí)，關(guān)閉放氣閥，反向旋轉(zhuǎn)水平測(cè)微儀，邊旋轉(zhuǎn)邊觀察，直到心肌細(xì)胞跳動(dòng)最明顯并且再旋轉(zhuǎn)微小的距離沒(méi)有變化時(shí)，此時(shí)壓力表顯示的值為舒張壓。
【文檔編號(hào)】G01N7/00GK103805505SQ201410033418
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)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(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)