一种用于细胞培养加载流体切应力的平行平板实验腔装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生物医学领域，涉及一种实验用用于细胞培养加载流体切应力的平行平板实验腔装置，提供一种实现层流，形成稳定的用于对细胞等培养物加载流体切应力刺激的实验腔装置的技术方案。
【背景技术】
[0002]目前的流体切应力值主要通过理论公式来计算获得，因此为获得需要的流体切应力值的时候，进行控制平行板实验腔的各参数来获得理论流体切应力。在满足雷诺系统Re=PQD/(ywh)，其中P为液体密度，D为4wh/[2*(w+h)]的前提下，切应力计算公式:T=6yQ/(wh~2 )其中τ为流体切应力值，口为液体粘度，Q为液体流量，w为腔体内流道的宽度，h为腔体内流道的高度。目前用于施加流体切应力的可重复灭菌使用的，培养片使用的是常规的载玻片(培养片)，可更换培养片的，直接在载玻片上进行细胞爬片后把培养片放入平行平板实验腔内，进行对细胞进行流体切应力刺激实验;对于流体切应力控制主要是保证载玻片的厚度的一致性来实现，然而为此对于载玻片的厚度要求非常高；提高载玻片厚度精度要求将大大增加载玻片的制造成本;否则直接导致极大的流体切应力变化，难以满足科研试验的重复性要求;举例:根据上述公式:可知在更换培养片的过程中，会造成流体切应力τ的变化的原因是培养片更换导致的高度变化。一般腔体使用的h往往是0.1mm?0.5mm高度，假设在特定粘度和流量下，w=20mm，h=0.2mm, T=6yQ/(wh~2)=16.872达因/平方厘米时，更换载玻片高度变化0.02mm，即从Imm厚的载玻片改成1.02mm后的载玻片后，流体切应力变成了13.9463达因/平方厘米;切应力变化率达到了: 17.34%。目前为解决流道与培养片紧密贴合的方法，使用一次性的方法把培养片用胶水粘合上流道，或者使用负压吸附的方式来实现，然而这样的方式都是以牺牲培养片的大部分培养面积的前提下实现的。
【发明内容】
[0003]为了解决使用可更换片培养片的平行平板实验腔，在培养片更换时避免由于培养片的尺寸误差导致的流体切应力理论误差问题，以及为避免占用过多培养片上的培养面积下，本发明提供了一种用于细胞培养加载流体切应力的平行平板实验腔装置的技术方案。
[0004]本发明的平行板实验腔整体可进行高温灭菌后重复使用。
[0005]本发明腔体内使用的作为耗材培养片为高25mm，长75mm厚(高)lmm载玻片，厚度精度控制范围在正O?正0.1mm;用于细胞的种植和培养，保证利用常规载玻片进行大量的细胞培养。
[0006]为了避免使用控制培养片的厚度高度一致来保证在相同流量下形成的流体切应力值的相同，本发明的技术方案是:
一种用于细胞培养的加载流体切应力的用于细胞培养加载流体切应力的平行平板实验腔装置，包括上腔体(I)，下腔体(2)，上腔体(I)上有上视窗(3)，下腔体(2)上有下视窗(4 )，培养片(5 )，密封垫(6 )，接头(7 )，密封圈(8 )，弹性垫(9 )，螺栓(1)组成，组合后的腔体，分别在四路接口(a)，(b)，(c)，(d)四个位置通过接头(7)进行与外界连接;上下腔体由螺栓进行固定;其中实验腔各部分都能耐高温消毒，细胞爬片面培养片(5)的相对的另一面用弹性垫(9)形成对培养片的反向作用力使得上腔体(I)与下腔体(2)组合后，培养片(5)与上腔体(I)流道完全贴合，上腔体(I)使用钛合金，不锈钢，或者铝合金材料为主体加工出来;上腔体(I)有一个固定尺寸的流道，此流道尺寸宽度小于培养片(5)约Imm?5_，高度0.1?0.45mm之间；同时在固定流道的外围留有一个在放置密封垫(6)的凹槽，放入密封垫后可与下腔体(2)组合用形成密封流道的效果;上腔体(I)留有开口安装上视窗(3)，上视窗(3)使用包括玻璃，石英等透明可高温灭菌材料，上视窗(3)—面与上腔体(I)进行粘合后，另一面与上腔体(I)加工出来的流道面共面，形成一个完整的流道平面，上腔体(I)两侧设有液体进口和出口缓冲池，并缓冲池的位置离视窗有一定距离，下腔体(2)使用钛合金，不锈钢，或者铝合金材料为主体加工出来，下腔体(2)留有开口安装下视窗(4)，下视窗(4)使用包括玻璃，石英等透明可高温灭菌材料，上视窗(3)—面与上腔体(I)进行粘合后，在下视窗
(4)位置，同时形成有用于放置培养片空腔，其空腔高度大于培养片(5)高度，并小于培养片与弹性垫(9)的高度;下腔体(2)上有一个高起的凸台，凸台高度0.1?0.45mm。
[0007]进一步的，使用的培养片(5)为常规的载玻片，或者定制尺寸的有硬度的玻璃片，石英片，培养片(5)厚度尺寸范围0.1mm?Imm.，培养片(5)上的两侧压边宽度尺寸各在0.5mm?2mm之间。
[0008]进一步的，弹性垫(9)是使用可高温灭菌，压缩率小于25%的，无毒的弹性材料。
[0009]进一步的，上腔体(I)上有在四路接口(a)，(b)，(c)，(d)位置处与接头(7)通过密封圈(8)进行连接，密封圈使用聚四氟乙烯等有密封作用的垫圈，或者硅胶粘接连接保持密封，接头的内径1mm以下。
[0010]进一步的，上腔体(I)与下腔体(2)进行装合后，中间使用密封垫(6)进行密封，密封垫(6)的尺寸在0.5mm?2mm之间，材料使用可高温灭菌的橡胶，娃胶等高分子材料。
[0011]上述一种用于细胞培养加载流体切应力的平行平板实验腔装置的使用方法，其特征在于:步骤如下:
步骤1:准备好厚度在I?1.1mm厚度，长75mm宽25mm的载玻片进行细胞爬片之后做成的培养片(5);
步骤2:对除培养片以外的所有实验腔部分进行在温度120摄氏度，60分钟的灭菌箱中进行消毒灭菌；
步骤3:把消毒后取出的腔体在生物安全柜中进行操作；
步骤4:把弹性垫(9)放入下腔体(2)放培养片(5)的位置，然后把培养片(5)细胞面朝上放入下腔体放培养片(5 )的位置；
步骤5:在下腔体(2)上用针管把营养液覆盖住培养片(5)和整个闭环凸台内的空间； 步骤6:在上腔体(I)上把密封垫装入上腔体凹槽内；
步骤7:把上腔体(I)盖在下腔体(2)上，并用螺栓(10)进行固定；
步骤8:把实验腔微微向两侧倾斜，用过注入营养液进行排气；
步骤9:完成排气好的平行板实验腔接入液体循环栗系统(11)进行实验。
[0012]本发明可以实现以下效果:
本发明使得对于实现层流，加载流体切应力时，使用可更换的培养片时，培养片的厚度精度要求降低了，同时降低了培养片成本;本发明使得对于实现层流，加载流体切应力时，流体切应力的值的控制精度得到了提高，科学数据的重复性提高了，并非常可靠;本发明使得装置安装简化了，避免了使用胶粘密封或者负压密封的操作不方便性，同时保证了在一块培养片上的大部分面积上可以进行细胞培养，并且本发明可以重复灭菌使用。因此本发明提供了一种用于相同面积培养片下实现层流的，高可靠性的，高精度的，可重复性的，在相同的培养片的条件下，获得或最大的培养面积或最好的流体切应力重复性控制的精度在3%以下甚至更高。
[0013]附图内容
图1一种用于细胞培养加载流体切应力的平行平板实验腔装置剖视图图2 —种用于细胞培养加载流体切应力的平行平板实验腔装置剖视图图3 —种用于细胞培养加载流体切应力的平行平板实验腔装置爆炸图图4 一种用于细胞培养加载流体切应力的平行平板实验腔装置上腔体图图5 —种用于细胞培养加载流体切应力的平行平板实验腔装置下腔体图图6 —种用于细胞培养加载流体切应力的平行平板实验腔装置对外接口位置图图7 —种用于细胞培养加载流体切应力的平行平板实验腔装置用培养片及与流道贴合处的压边示意图
图8 —种使用用于细胞培养加载流体切应力的平行平板实验腔装置的循环系统示意图。
【具体实施方式】
[0014]一种用于细胞培养的加载流体切应力的用于细胞培养加载流体切应力的平行平板实验腔装置，包括上腔体(1)，下腔体(2)，上腔体(I)上有上视窗(3)，下腔体(2)上有下视窗(4)，培养片(5)，密封垫(6)，接头(7)，密封圈(8)，弹性垫(9)，螺栓(1)组成，组合后的腔体，分别在四路接口(a)，(b)，(c)，(d)四个位置通过接头(7)进行与外界连接;上下腔体由螺栓进行固定;其中实验腔各部分都能耐高温消毒，细胞爬片面培养片(5)的相对的另一面用弹性垫(9)形成对培养片的反向作用力使得上腔体(I)与下腔体(2)组合后，培养片(5)与上腔体(I)流道完全贴合，上腔体(I)使用钛合金，不锈钢，或者铝合金材料为主体加工出来;上腔体(I)有一个固定尺寸的流道，此流道尺寸宽度小于培养片(5)约Imm?5_，高度0.1?0.45mm之间；同时在固定流道的外围留有一个在放置密封垫(6)的凹槽，放入密封垫后可与下腔体(2)组合用形成密封流道的效果;上腔体(I)留有开口安装上视窗(3)，上视窗(3)使用包括玻璃，石英等透明可高温灭菌材料，上视窗(3)—面与上腔体(I)进行粘合后，另一面与上腔体(I)加工出来的流道面共面，形成一个完整的流道平面，上腔体(I)两侧设有液体进口和出口缓冲池，并缓冲池的位置离视窗有一定距离，下腔体(2)使用钛合金，不锈钢，或者铝合金材料为主体加工出来，下腔体(2)留有开口安装下视窗(4)，下视窗(4)使用包括玻璃，石英等透明可高温灭菌材料，上视窗(3)—面与上腔体(I)进行粘合后，在下视窗
(4)位置，同