灌流顯微鏡制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種灌流顯微鏡，包括觀察裝置、溫度控制系統(tǒng)和設(shè)置有入口和出口的微灌流腔；以及至少兩個(gè)注入速度分別控制的注入注射器，至少一個(gè)抽取注射器，所述注入注射器并聯(lián)后，與微灌流腔的入口連接，所述抽取注射器與微灌流腔的出口連接。可以精確控制微灌流腔內(nèi)溶液濃度的變化，實(shí)現(xiàn)溶液濃度由一種濃度到多種濃度的變化，從而可以測量細(xì)胞在周圍溶液濃度變化過程中和變化后的體積響應(yīng)，還可以同步控制微灌流腔內(nèi)溶液濃度和溫度的變化，實(shí)現(xiàn)對溶液非平衡冷凍過程或復(fù)溫融解過程的模擬。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及低溫生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，特別涉及ー種灌流顯微鏡。
技術(shù)介紹
在低溫生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，生命材料低溫保存過程中的微生物材料損傷是其低溫?fù)p傷的重要來源。微生物材料可以是細(xì)胞、細(xì)菌、病毒等一切微生物材料。在下述實(shí)施例中重點(diǎn)以細(xì)胞為例加以說明。典型的低溫保存過程主要包括(I)低溫保存前，低溫保護(hù)劑的添加；⑵冷凍過程中，降溫速率的程序化控制；(3)復(fù)溫后、臨床使用前，低溫保護(hù)劑的去除。要減少低溫?fù)p傷，進(jìn)行低溫保存過程的這三個(gè)重要步驟的優(yōu)化設(shè)計(jì)，需要測定細(xì)胞的重 要生物物理學(xué)參數(shù)例如細(xì)胞等滲體積、細(xì)胞非滲透性體積、細(xì)胞膜對低溫保護(hù)劑和水的滲透性參數(shù)及其活化能等。通常采用灌流顯微鏡來觀測細(xì)胞在不同溫度下，當(dāng)?shù)蜏乇Ｗo(hù)劑溶液組分或濃度發(fā)生變化時(shí)的體積響應(yīng)，借助非線性擬合技術(shù)擬合出細(xì)胞膜對于低溫保護(hù)劑和水的滲透性參數(shù)及其活化能，以及細(xì)胞的等滲體積和非滲透性體積等關(guān)鍵參數(shù)。在下述實(shí)施例中，如無特殊說明所涉及的溶液可為ニ元、三元或者多元溶液。通常地，灌流顯微鏡主要包括載物臺上的微灌流腔，用于控制微灌流腔內(nèi)溶液處于低溫狀態(tài)的低溫循環(huán)浴。一個(gè)為微灌流腔注入溶液的注入注射器和ー個(gè)從微灌流腔內(nèi)抽取溶液的抽取注射器。通過注入注射器與抽取注射器的配合使用，能夠保持微灌流腔內(nèi)溶液的動態(tài)平衡，從而保證微灌流腔內(nèi)溶液壓カ的平衡。同吋，灌流顯微鏡還包括ー套用于觀察微灌流腔內(nèi)細(xì)胞變化的裝置，通常地，該裝置主要包括聚光鏡、透光孔和物鏡，光線在聚光鏡的匯聚作用下得到加強(qiáng)，經(jīng)透光孔射入微灌流腔，微灌流腔內(nèi)細(xì)胞的變化情況經(jīng)物鏡放大后被觀察到，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。然而，這種結(jié)構(gòu)的灌流顯微鏡存在的問題是由于只有ー個(gè)注入注射器和一個(gè)抽取注射器，便只能實(shí)現(xiàn)溶液從ー種濃度到另外一種濃度的切換，也即只能測得細(xì)胞在這兩種不同濃度溶液下的體積響應(yīng)。想要測量細(xì)胞在另外ー種溶液濃度下的體積響應(yīng)，就需要更換一次注入注射器內(nèi)溶液的濃度，為連續(xù)試驗(yàn)帶來了很大的不便。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)提供了一種灌流顯微鏡，技術(shù)方案如下包括觀察裝置、溫度控制系統(tǒng)和設(shè)置有入口和出口的微灌流腔；以及至少兩個(gè)注入速度分別控制的注入注射器，至少ー個(gè)抽取注射器，注入注射器并聯(lián)后，與微灌流腔的入ロ連接，抽取注射器與微灌流腔的出ロ連接。優(yōu)選地，注入注射器的注入速度和抽取注射器的抽取速度分別由不同的注射泵進(jìn)行控制。進(jìn)ー步地，還包括連接在注入注射器和微灌流腔的入口之間的微混合腔。優(yōu)選地，溫度控制系統(tǒng)包括冷卻模塊、加熱模塊和溫度傳感器；通過溫度傳感器對微灌流腔的溫度進(jìn)行檢測反饋，控制冷卻模塊和/或加熱模塊工作，進(jìn)行溫度控制。優(yōu)選地，溫度傳感器置于微灌流腔的部分腔壁中，加熱模塊置于溫度傳感器的相對側(cè)的微灌流腔之上，冷卻模塊置于加熱模塊之上，微灌流腔、加熱模塊及冷卻模塊由保溫材料包裹。優(yōu)選地，放置溫度傳感器的腔壁部分的材料為硅玻璃或聚ニ甲基硅氧烷或聚酰亞胺或聚甲基丙烯酸甲脂或聚對ニ甲苯或聚四氟こ烯，其他腔壁部分的材料為聚ニ甲基硅氧烷或硅玻璃或聚酰亞胺或聚甲基丙烯酸甲脂或聚對ニ甲苯或聚四氟こ烯。進(jìn)ー步地，還包括在微灌流腔的內(nèi)壁上間隔設(shè)置的第一檔板和第二檔板；第一擋板和第二檔板將微灌流腔分隔為相互連通的第一緩沖腔、微生物材料腔和第二緩沖腔，微生物材料腔位于第一緩沖腔和第二緩沖腔之間，第一擋板和第二擋板阻擋微生物材料在微 生物材料腔與第一緩沖腔和第二緩沖腔之間流動；入口位于第一緩沖腔上，出ロ位于第二緩沖腔上；微生物材料腔上設(shè)置有加載入口和卸載出ロ。優(yōu)選地，觀察裝置包括攝像頭，微型計(jì)算機(jī)，以及位于微灌流腔ー側(cè)的聚光鏡，透光孔，位于微灌流腔另ー側(cè)與聚光鏡相對設(shè)置的物鏡。本技術(shù)提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是在本技術(shù)的實(shí)施例中，在微灌流腔的入口端并聯(lián)接入了兩個(gè)注入注射器，其注入速度分別控制，這樣，通過分別控制這兩個(gè)注入注射器的注入速度，可以精確控制微灌流腔內(nèi)溶液濃度的變化，實(shí)現(xiàn)溶液濃度由一種濃度到多種濃度的變化，從而可以測量細(xì)胞在周圍溶液濃度變化過程中和變化后的體積響應(yīng)。進(jìn)ー步地，通過連接在注入注射器和微灌流腔入ロ之間的微混合腔，可以預(yù)先對溶液進(jìn)行混合，使得進(jìn)入微灌流腔的溶液濃度均勻一致，從而保證灌流過程中細(xì)胞周圍溶液濃度均勻一致。進(jìn)ー步地，采用具有冷卻模塊和加熱模塊的溫度控制系統(tǒng)，能夠精確控制溶液溫度的程序化降低或升高及與之同步的濃度變化，可以模擬細(xì)胞在冷凍或者復(fù)溫過程中周圍溶液的熱力學(xué)狀態(tài)的變化，從而將其用于研究細(xì)胞在非平衡冷凍或者復(fù)溫融解過程中的體積響應(yīng)，測定低溫下細(xì)胞膜的生物物理學(xué)參數(shù)。進(jìn)ー步地，通過微灌流腔內(nèi)壁上間隔設(shè)置的第一擋板和第二檔板將微灌流腔分隔為相互連通的第一緩沖腔、微生物材料腔和第二緩沖腔。一方面，可以使溶液在第一緩沖腔內(nèi)再次混合，使得進(jìn)入微生物材料腔的溶液濃度更加均勻；另一方面，分隔出專門的微生物材料腔，可以保證微生物材料始終處于觀察區(qū)域；第三方面，通過在微生物材料腔上設(shè)置加載入口和卸載出口，可以方便地進(jìn)行微生物材料的更換，有利于進(jìn)行連續(xù)多組試驗(yàn)。附圖說明為了更清楚地說明本技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本技術(shù)的ー些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖所示實(shí)施例得到其他的實(shí)施例及其附圖。圖I是本技術(shù)實(shí)施例提供的灌流顯微鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本技術(shù)實(shí)施例提供的灌流顯微鏡的冷卻模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本技術(shù)實(shí)施例提供的灌流顯微鏡的冷卻模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本技術(shù)實(shí)施例提供的灌流顯微鏡的微灌流腔的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式為使本技術(shù)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本技術(shù)的具體實(shí)施方式作進(jìn)ー步地詳細(xì)描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅是本技術(shù)的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動的前提下所得到的所有實(shí)施例都屬于本技術(shù)的保護(hù)范圍。為了能夠連續(xù)測量細(xì)胞在多種濃度溶液下的體積響應(yīng)，本技術(shù)提出了ー種灌流顯微鏡，包括觀察裝置34、溫度控制系統(tǒng)35和設(shè)置有入口 24和出ロ 25的微灌流腔9 ；·以及至少兩個(gè)速度分別控制的注入注射器26和27 ;至少ー個(gè)抽取注射器28 ;注入注射器26和27并聯(lián)后，與微灌流腔9的入ロ 24連接；抽取注射器28與微灌流腔9的出口 25連接。其中，觀察裝置34主要用于觀察微灌流腔9內(nèi)的細(xì)胞體積響應(yīng)情況；溫度控制系統(tǒng)35根據(jù)需要提供合適的試驗(yàn)溫度，以保持細(xì)胞的存活狀態(tài)，同時(shí)可進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)微灌流腔9內(nèi)溶液溫度按照特定的速率進(jìn)行動態(tài)變化；微灌流腔9用于細(xì)胞灌流；入口 24既可用于溶液注入，又可用于細(xì)胞加載；出口 25既可用于溶液抽取，又可用于細(xì)胞卸載；通過注入注射器26、27和抽取注射器28的配合使用，可以保證微灌流腔9內(nèi)溶液流量的動態(tài)平衡。通過在注入注射器26和27中添加不同濃度的溶液，井分別設(shè)定注入速度，可以在微灌流腔9內(nèi)得到一定濃度的溶液，改變注入速度可以得到不同濃度的溶液，通過分別控制注入注射器26和27的注入速度可以得到多種不同濃度的溶液。通過觀察裝置34可以觀察到細(xì)胞在多種不同濃度溶液下的體積響應(yīng)。更優(yōu)選地，在注入注射器26、27本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種灌流顯微鏡，其特征在于：包括觀察裝置、溫度控制系統(tǒng)和設(shè)置有入口和出口的微灌流腔；以及至少兩個(gè)注入速度分別控制的注入注射器，至少一個(gè)抽取注射器，所述注入注射器并聯(lián)后，與微灌流腔的入口連接，所述抽取注射器與微灌流腔的出口連接。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙剛，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，
類型：實(shí)用新型
國別省市：