专利名称：恒流培养装置及使用其的γ射线动态监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及医学或生物检验仪器领域，特别涉及一种恒流培养装置及使用其的Y射线动态监测装置，具体来说是一种适用于生物或核医学检测的动态监测体外培养生物样品中Y射线能量的装置。
背景技术：
在目前生物、医学等领域，为研究细胞、组织和器官等生物样本的有关生物学行为，如摄取生物体代谢物质，诸如葡萄糖、氨基酸、脂肪酸等的特性，广泛地采用在培养皿中体外培养活体生物样品，然后加入放射性核素标记的上述物质，通过检测生物样品中的放射线剂量来计算其摄取该物质的量。 例如，用肿瘤细胞株在体外培养是目前肿瘤学研究的重要方法之一。实验表明，肿瘤细胞摄取代谢物质、特别是葡萄糖的速率与肿瘤细胞的生物学行为密切相关，在临床上与肿瘤对化疗的敏感性相关，所以动态监测肿瘤细胞摄取葡萄糖的过程对研究肿瘤至关重要。但是，在体外细胞学实验中目前尚缺少能动态监测细胞摄取葡萄糖的有效手段，现有的方法是在培养皿中分多批培养肿瘤细胞株，在培养皿中加入放射性核素标记的葡萄糖或其类似物，如^F-氟代脱氧葡萄糖(18F_FDG)溶液后，在细胞培养箱内培育，然后在若干时间点收集不同批次的细胞采用Y射线检测装置检测细胞中放射线剂量，从而计算出该肿瘤细胞株在不同时间点摄取的葡萄糖的量，只能检测一定时间内的积累剂量，无法反映对葡萄糖摄取的速率。 现有的Y射线检测装置常用的为Y闪烁计数器，其基本部件为Y闪烁探测器；其中Y闪烁探测器主要包括闪烁体、光电倍增管、前置放大器和定标-分析系统，其中闪烁体、光电倍增管和前置放大器又构成固定的探头，各部分可通过光导传输信号，当射线进入闪烁体，损失能量，闪烁体吸收能量，其中的原子受激发，在退激的过程中发生荧光，荧光光子通过光导后到达光电倍增管的电极，在光阴极上打出电子，电子在光电倍增管中电场的作用下数量成倍增加，最后到达光电倍增管的阳极，输出电脉冲信号，脉冲的幅度与射线在闪烁体内损失的能量成正比；该电脉冲信号通过前置放大器放大信号后输入至电子测量装置(定标-分析系统)进行Y计数和运算处理，计算出Y射线能量，必要时通过计算机上连接一打印机将结果打印出。由于目前Y射线检测装置与细胞培养装置是相互独立的，Y射线检测装置中Y闪烁探测器的探头为固定内置式，故需将检测样品置入Y射线检测装置中进行检测，检测完后则将样品丢弃。此方法的缺点显而易见就是不能连续动态监测肿瘤细胞摄取葡萄糖的过程，且每次需实验人员在不同时间点收集不同批次的培养细胞，检测多次，操作过程麻烦，容易产生误差。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种恒流培养装置及使用其的动态监测体外培养生物样品中Y射线能量的装置，其能连续动态监测培养生物样品中的Y射线能量。 本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种恒流培养装置，其特征在于，其包括一个培养皿，该培养皿具有一输入口和一个输出口 ，该输入口连接一恒流注射装置。 其中，该输入口和输出口可分别设于培养皿的两侧；较佳地，该输入口的高度大于或等于输出口的高度，这样可以方便使恒流注射装置中的药物或试剂顺利输入培养皿和从培养皿输出。 更佳地，该恒流注射装置为一恒流泵，可更好地以恒定速度向培养皿输注代谢底物或试剂。 更佳地，该输出口还连接一收集装置，以利于收集从培养皿输出的代谢底物或试剂，特别是放射性标记的代谢底物或试剂的废液，以免放射性污染。 本实用新型的另一技术方案为一种动态监测体外培养生物样品中Y射线能量的装置，其特征在于，其包括 —用于体外培养生物样品的上述恒流培养装置；禾口 —用于检测该恒流培养装置的培养皿中的Y射线能量的Y射线检测装置。[0013] 其中，如果所述的生物样品适于在室温下常规培养时，只需将Y射线检测装置固定在距恒流培养装置的培养皿的适处即可(可探测到Y射线的任何地方)；而当所述的生物样品需要在孵育箱(恒温箱)如现有的细胞培养箱中培养时，该恒流培养装置可放置于孵育箱中，而体外培养生物样品则置于培养皿中，此时该恒流培养装置需小型化。[0014] 该Y射线检测装置可以采用现有装置，如上述的Y闪烁计数器，其主要包括一 Y闪烁探测器，而该Y闪烁探测器包括闪烁体、光电倍增管和前置放大器和定标-分析系统等元件，其中闪烁体、光电倍增管和前置放大器等部件构成了探头部分。 较佳地，为了能置于孵育箱内，并能探测到其中恒流培养装置的培养皿中的Y射线，该Y射线检测装置可采用现有小型的便携式Y射线检测仪。或者只将现有Y闪烁计数器中Y闪烁探测器的探头小型化，以便至于孵育箱内；较佳地，将该Y闪烁探测器的探头设置成可调节或活动式，即将现有Y闪烁探测器的探头外置并可设计成可调节的，则只需将探头置入恒流培养装置内、安装于距离培养皿合适的地方即可，而探头内闪烁体、光电倍增管和前置放大器等部件的连接设置同现有装置，该Y闪烁探测器的其它部件，如定标-分析系统、连接探头和定标-分析系统的光导等部件的设置也可同现有Y闪烁探测器；更佳地，该Y射线检测装置还包括一固定装置，用于将该Y闪烁探测器的调节探头固定于孵育箱内便于探测培养皿中Y射线的适处。 较佳地，该装置还可以包括一监测结果输出装置，用于显示和/或输出Y射线检测装置的监测结果。
其中，该监测结果输出装置可为一显示器；更佳地则包括 —计算机，该计算机与Y射线检测装置连接，用于计算并显示动态监测Y射线的结果；和 —打印机，该打印机与计算机连接，用于打印动态监测结果。 根据本实用新型，该体外培养生物样品是指细胞、组织或器官的离体培养物，该培养物可以摄取释放Y射线的放射性核素标记的药物或试剂，例如1251、1311、，、，和51&等
4释放Y射线的放射性核素标记的葡萄糖、氨基酸、脂肪酸或其类似物。 而本实用新型的积极进步效果在于本实用新型可以方便地连续动态监测肿瘤细胞等体外培养生物样品培养物摄取葡萄糖等放射性标记药物的情况，监测效率高且精度高，而且不用手工进行监测，能实现自动化过程。
图1为本实用新型一种恒流培养装置的示意图。 图2为本实用新型一种采用图1所示的恒流培养装置的动态监测体外培养生物样品中Y射线能量的装置的示意图。 图3为本实用新型Y射线检测装置的具体结构示意图。 图4为本实用新型另一种采用图1所示的恒流培养装置的动态监测体外培养生物样品中Y射线能量的装置的示意图。 图5为本实用新型又一种采用图1所示的恒流培养装置的动态监测体外培养生物样品中Y射线能量的装置的示意图。
具体实施方式下面举几个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。[0028] 实施例1 如图l所示，本实用新型的恒流培养装置包括可用于细胞(如肿瘤细胞)、组织(如血管或肌肉)或器官等离体活体生物样品培养的培养皿1和一恒流注射装置2，细胞等离体活体生物样品置于培养皿1内，培养皿l包括一个输入口 ll和一个输出口 12，该输入口 ll和输出口 12可分别设于培养皿1的两侧，该输入口 11连接恒流注射装置2，以保证恒流注射装置2中的放射性药物可按恒定速度流入培养皿1中，恒流注射装置2存储有放射性核素标记的药物或试剂，该药物主要为参与生物体物质代谢的化合物，如葡萄糖，氨基酸，脂肪酸等，当检测射线的种类为Y射线时，该放射性核素可以为125I，131I，18F，32P，51Cr等，该输出口 12可以连接一收集装置3，以保证培养皿1中排出的放射性药物不污染环境，其中输入口 11的高度大于或等于输出口 12的高度，这样可以方便使恒流注射装置2中的药物或试剂顺利输入培养皿1和从培养皿1输出，该恒流注射装置2可以是一现有的恒流泵，该收集装置3可以为一液体收集瓶，以利于收集从培养皿输出的药物或试剂，特别是放射性标记药物或试剂的废液，以免放射性污染。[0030] 实施例2 如图2所示，本实用新型的动态监测体外培养生物样品中Y射线量的装置包括如图1所示的恒流培养装置——培养皿1、恒流注射装置2和收集装置3，以及Y射线检测装置4。如图3所示，其中Y射线检测装置4为一 Y闪烁计数器，包括基本部件一具有高度可调节的调节探头40的Y闪烁探测器，本实用新型的Y闪烁探测器除了调节探头之外，其余部分与现有的Y闪烁探测器相同，该探头40为外置式，最好设成活动可调节的，该探头包括顺序连接的闪烁体401、光电倍增管402和前置放大器403，探头40通过一固定装置，比如一支架7固定在恒流培养装置内培养皿1的上方，用于探测培养皿中的Y射线能量等功能，该支架7为可调的、活动的，以便可方便地根据需要调节探头的方向和高度，即用于调整探头40的位置，以保证最佳的探测效率；不需要监测的时候该探头40可移除，这样做的好处就是不影响培养物的正常生理状态。该y射线动态监测装置通过y射线检测装置4实现监测，即y射线检测装置4的探头探测到恒流培养装置的培养皿1中的y射线，y射线进入闪烁体401后损失能量；闪烁体401吸收能量，其中的原子受激发，在退激的过程中发出荧光光子；荧光光子通过光导后到达光电倍增管402的电极，在光电倍增管402的阴极上打出电子；电子在光电倍增管402中电场的作用下数量成倍增加，最后到达光电倍增管402的阳极，输出电脉冲信号，脉冲的幅度与射线在闪烁体401内损失的能量成正比。前置放大器403将电脉冲信号放大，并将放大后的电脉冲信号传送给定时计数器等电子测量装置(图未示)进行计数和测量。其中y射线检测装置4的探头40直径在6cm左右；有多种物质可作为闪烁体401，本实用新型选用NaI(Tl)闪烁晶体，闪烁体401的直径约为3. 5cm。 当培养皿1中培养物为细胞如肿瘤细胞等时，按常规其需在37°C、5% C02条件下恒温培养，故需将上述恒流培养装置放入细胞培养箱中(图未示)，而将y射线检测装置4的探头40伸入细胞培养箱中，用支架7固定于距离培养皿1合适的地方。具体来说[0033] 当放射性药物，以18F_FDG为例通过恒流泵以恒定的速度经输入口 11流过恒流培养装置中的培养皿l，此时培养皿1中的肿瘤细胞对^F-FDG进行摄取，换言之，肿瘤细胞截留了部分y射线。培养皿1中的y射线通过y射线检测装置4的探头40探测到并进入闪烁体401，再经过上述一系列y射线检测过程，最终显示的数据为培养皿中^F-FDG流动溶液的y射线及肿瘤细胞中y射线量的总和，由于可以根据已知的^F-FDG溶液浓度和输注的量计算出培养皿中"F-FDG流动溶液的y射线量，因此肿瘤细胞内的y射线量可以由测出的培养皿中的总y射线量减去培养皿中^F-FDG流动溶液的y射线量计算得到，即可得到肿瘤细胞摄取^F-FDG的量。这样就只需培养一批细胞，连续动态的观测任何时间点的肿瘤细胞摄取18F_FDG的情况。而且，由于18F-FDG恒定流过培养皿，故而培养皿中18F_FDG流动溶液的y射线量恒定，最终显示的数据变化即可直接反应肿瘤细胞摄取^F-FDG的行为变化。 如图4所示，该本实用新型的动态监测装置还包括一与y射线检测装置4连接的监测结果输出装置5，该监测结果输出装置5包括顺序连接的计算机51和打印机52，计算机51与y射线检测装置4连接，最后由计算机51显示动态监测结果并通过打印机52打印结果。 当然，本实用新型动态监测装置中也可以不需要计算机和打印机，如图5所示，而只需要一显示器53来显示监测结果或数据，即监测结果输出装置5可以为一显示器53，其也能完成动态监测。 另外，该y射线检测装置可为现有小型的、便携式的y射线检测仪，可固定于细胞培养箱内、距离培养皿一适当的地方，直接可肉眼观察到y射线检测仪上显示的数据。[0037] 虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。
权利要求一种恒流培养装置，其特征在于，其包括一个培养皿，该培养皿具有一输入口和一个输出口，该输入口连接一恒流注射装置。
2. 如权利要求l所述的恒流培养装置，其特征在于，该输入口和输出口分别设于培养皿的两侧，该输入口的高度大于或等于输出口的高度。
3. 如权利要求1所述的恒流培养装置，其特征在于，该恒流注射装置为一恒流泵。
4. 如权利要求1所述的恒流培养装置，其特征在于，该输出口还连接一收集装置。
5. —种动态监测体外培养生物样品中y射线能量的装置，其特征在于，其包括一用于体外培养生物样品的如权利要求1 4任一项所述的恒流培养装置；禾口一用于检测该恒流培养装置的培养皿中的y射线能量的y射线检测装置。
6. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，该y射线检测装置为一 y闪烁计数器，该y闪烁计数器包括一具有高度可调节探头的y闪烁探测器。
7. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，该y射线检测装置还包括一固定该y闪烁探测器的调节探头的固定装置。
8. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，该动态监测体外培养生物样品中y射线能量的装置还包括一监测结果输出装置，用于显示和/或输出y射线检测装置的监测结果。
9. 如权利要求8所述的装置，其特征在于，该监测结果输出装置包括一计算机，该计算机与y射线检测装置连接，用于计算并显示动态监测y射线能量的结果；和一打印机，该打印机与计算机连接，用于打印动态监测结果。
10. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，该体外培养生物样品为能摄取释放y射线的放射性核素标记的代谢底物或试剂的细胞、组织或器官的离体培养物。
专利摘要本实用新型公开了一种恒流培养装置及使用其的动态监测体外培养生物样品中γ射线能量的装置。该恒流培养装置包括一个培养皿，该培养皿具有一输入口和一个输出口，该输入口连接一恒流注射装置。该动态监测装置包括一上述恒流培养装置和一用于检测该恒流培养装置的培养皿中的γ射线能量的γ射线检测装置，将放射性核素标记在代谢底物上，通过监测生物体内放射性能量变化即可反映生物体物质代谢。本实用新型可以方便地动态监测培养物摄取放射性核素标记和代谢底物的情况，反映生物体物质代谢规律，监测效率高且精度高，而且不用手工进行监测，能实现自动化过程。
文档编号C12M3/00GK201501875SQ20092007520
公开日2010年6月9日 申请日期2009年7月24日 优先权日2009年7月24日
发明者宋少莉, 盛世乐, 黄钢 申请人:上海交通大学医学院附属仁济医院