用于細胞的抗凍劑溶液加入或取出程序篩選裝置制造方法
【專利摘要】本發明提出一種便利、高效的用于細胞的抗凍劑溶液加入或取出程序篩選裝置，它包括抗凍劑溶液供給模塊和透明的生物容器，所述抗凍劑溶液供給模塊與生物容器連通以向生物容器供給抗凍劑溶液，它還包括計算機（1）、顯微數字圖像獲取模塊，生物容器位于顯微數字圖像獲取模塊可觀察生物容器內細胞變化的位置，所述計算機（1）分別與顯微數字圖像獲取模塊、抗凍劑溶液供給模塊電連接。
【專利說明】用于細胞的抗凍劑溶液加入或取出程序篩選裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及生物低溫保存相關裝置【技術領域】，具體講是一種用于細胞的抗凍劑溶液加入或取出程序篩選裝置。
【背景技術】
[0002]為了避免細胞在低溫保存過程中受到傷害，添加抗凍劑溶液是必要的，然而在將抗凍劑溶液加入或取出細胞的過程當中，細胞極易遭受抗凍劑的毒性、自身體積的過度膨脹或收縮以及PH值的擾動等因素引起的損傷。制定合理的抗凍劑溶液加入或取出程序是低溫保存成功的關鍵之一，而如何便利、高效地判斷所制定的抗凍劑溶液加入或取出程序是否優選，目前尚沒有相關篩選裝置以供使用。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺陷，提供一種便利、高效的用于細胞的抗凍劑溶液加入或取出程序篩選裝置。
[0004]為解決上述技術問題，本發明提出一種用于細胞的抗凍劑溶液加入或取出程序篩選裝置，它包括抗凍劑溶液供給模塊和透明的生物容器，所述抗凍劑溶液供給模塊與生物容器連通以向生物容器供給抗凍劑溶液，它還包括計算機、顯微數字圖像獲取模塊，生物容器位于顯微數字圖像獲取模塊可觀察生物容器內細胞變化的位置，所述計算機分別與顯微數字圖像獲取模塊、抗凍劑溶液供給模塊電連接。
[0005]采用上述結構后，與現有技術相比，本發明具有以下優點:本發明能夠對抗凍劑溶液加入或取出細胞的過程當中按一定頻率拍攝獲取預先被染色的細胞的圖像，并傳送給計算機處理，得到實時的細胞體積變化和存活率數據，細胞的體積變化數據可進一步轉化成細胞內的抗凍劑溶液濃度變化數據，通過綜合分析各數據來判斷所應用的抗凍劑溶液加入或取出程序的優劣，整個過程計算機上設定后可自動完成，彌補了用于細胞的抗凍劑溶液加入或取出程序篩選這一領域的空白。
[0006]作為改進，所述顯微數字圖像獲取模塊包括顯微鏡、CMOS照相機，CMOS照相機的拍攝鏡頭位于顯微鏡觀察鏡上方；所述生物容器位于顯微數字圖像獲取模塊可觀察生物容器內細胞變化的位置是指生物容器位于顯微鏡的工作臺和目鏡之間；所述計算機與顯微數字圖像獲取模塊電連接是指計算機與CMOS照相機電連接，所述顯微數字圖像獲取模塊結構簡單、緊湊、成本低，更有利于本發明的實施及推廣。
[0007]作為改進，所述抗凍劑溶液供給模塊包括注射泵、混勻容器、電導率計、第一半導體溫控單元、熱電偶、第二半導體溫控單元，所述注射泵至少兩個；所述抗凍劑溶液供給模塊與生物容器連通是指生物容器、各個注射泵均與混勻容器連通；所述混勻容器、生物容器之間的抗凍劑溶液流通通路上還依序設置所述電導率計、第一半導體溫控單元、熱電偶，第二半導體溫控單元設于生物容器底部以控制生物容器的溫度；所述計算機與抗凍劑溶液供給模塊電連接是指計算機分別與各個注射泵、電導率計、第一半導體溫控單元、熱電偶、第二半導體溫控單元電連接，這樣，更有利于向生物容器精準供給由抗凍劑溶液加入或取出程序所確定的抗凍劑溶液，包括溫度、濃度、抗凍劑種類等各項參數均符合抗凍劑溶液加入或取出程序中的設定，進而更有利于提高抗凍劑溶液加入或取出程序篩選的準確性和穩定性。
[0008]作為改進，所述生物容器包括載樣槽、用于固定細胞的多聚-D-賴氨酸涂層、蓋玻片，多聚-D-賴氨酸涂層設于載樣槽內底部，蓋玻片蓋住載樣槽，這樣，結構簡單、緊湊、成本低，且方便操作，更有利于本發明的實施及推廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明用于細胞的抗凍劑溶液加入或取出程序篩選裝置的結構示意圖。
[0010]如圖所示:1、計算機，2、顯微鏡，3、CMOS照相機，4、第一注射泵，5、第二注射泵，6、混勻容器，7、電導率計，8、第一半導體溫控單元，9、熱電偶，10、第二半導體溫控單元，11、載樣槽，12、多聚-D-賴氨酸涂層，13、蓋玻片。
【具體實施方式】
[0011]下面對本發明作進一步詳細的說明:
[0012]本發明用于細胞的抗凍劑溶液加入或取出程序篩選裝置，它包括抗凍劑溶液供給模塊和透明的生物容器，所述抗凍劑溶液供給模塊與生物容器連通以向生物容器供給抗凍劑溶液，它還包括計算機1、顯微數字圖像獲取模塊，生物容器位于顯微數字圖像獲取模塊可觀察生物容器內細胞變化的位置，所述計算機I分別與顯微數字圖像獲取模塊、抗凍劑溶液供給模塊電連接。
[0013]所述顯微數字圖像獲取模塊包括顯微鏡2、CM0S照相機3，CMOS照相機3的拍攝鏡頭位于顯微鏡2觀察鏡上方；所述生物容器位于顯微數字圖像獲取模塊可觀察生物容器內細胞變化的位置是指生物容器位于顯微鏡2的工作臺和目鏡之間；所述計算機I與顯微數字圖像獲取模塊電連接是指計算機I與CMOS照相機3電連接。
[0014]所述抗凍劑溶液供給模塊包括注射泵、混勻容器6、電導率計7、第一半導體溫控單元8、熱電偶9、第二半導體溫控單元10，所述注射泵至少兩個；所述抗凍劑溶液供給模塊與生物容器連通是指生物容器、各個注射泵均與混勻容器6連通；所述混勻容器6、生物容器之間的抗凍劑溶液流通通路上還依序設置所述電導率計7、第一半導體溫控單元8、熱電偶9，第二半導體溫控單元10設于生物容器底部以控制生物容器的溫度；所述計算機I與抗凍劑溶液供給模塊電連接是指計算機I分別與各個注射泵、電導率計7、第一半導體溫控單元8、熱電偶9、第二半導體溫控單元10電連接；熱電偶9為貼片式。
[0015]所述生物容器包括載樣槽11、用于固定細胞的多聚-D-賴氨酸涂層12、蓋玻片13，多聚-D-賴氨酸涂層12設于載樣槽11內底部，蓋玻片13蓋住載樣槽11。
[0016]所述的注射泵為兩個，分別為第一注射泵4和第二注射泵5，第一注射泵4用于裝平衡鹽溶液，第二注射泵5用于裝抗凍劑；所述的多聚-D-賴氨酸涂層12用于加強細胞的粘附效果，從而實現固定細胞的目的；混勻容器6為超聲波混勻容器。
[0017]本發明的結構主要由三部分組成:溶液溫度控制、溶液濃度控制和細胞圖像采集與處理，溶液溫度控制部分的作用是使抗凍劑溶液的溫度按照設定的程序變化，由結構中的第一半導體溫控單元8、熱電偶9、第二半導體溫控單元10以及計算機I來實現。溶液濃度控制部分的作用是使抗凍劑溶液的濃度按照設定的程序變化，由結構中的注射泵、超聲波混勻容器、電導率計7以及計算機I來實現。細胞圖像采集與處理部分的作用是獲得實時的細胞圖像，并通過內置在計算機I內的處理程序轉化成實時的細胞體積、細胞存活率以及細胞內抗凍劑濃度數據，由顯微數字圖像獲取模塊、計算機I來現實。
[0018]對某種特定的細胞進行抗凍劑的加入或取出處理之前，首先需要知道該種細胞的一些生物物理參數(細胞膜的水力傳導率、細胞膜對抗凍劑的滲透系數、細胞的表面積)，并為該種細胞的活性檢測選擇合適的熒光染料(比如對于軟骨細胞，可以選擇吖啶橙/碘化丙啶(Α0/ΡΙ))。
[0019]以抗凍劑加入程序的篩選為例，工作過程如下所述:
[0020]打開內置在計算機內的程序，輸入所需的細胞膜生物物理參數，并設定好溫度以及濃度變化程序；將平衡鹽溶液和抗凍劑分別裝入第一注射泵4和第二注射泵5 ;將已進行過染色處理的細胞添加到載樣槽11的多聚-D-賴氨酸涂層12上，待細胞粘附后，開啟第一半導體溫控單元8、第二半導體溫控單元10、第一注射泵4、第二注射泵5以及超聲波混勻容器。
[0021]抗凍劑溶液通過第一半導體溫控單元8被冷卻或加熱后進入載樣槽11，熱電偶9檢測溶液溫度，傳感信號進入計算機I轉化為數值，并與預設溫度進行比較，計算機I根據處理結果輸出電壓信號到第一半導體溫控單元8、第二半導體溫控單元10來控制半導體溫控單元的冷量或熱量輸出，第二半導體溫控單元10的作用是維持已冷卻或加熱的抗凍劑溶液在指定的溫度。
[0022]抗凍劑溶液的濃度通過改變兩個注射泵的推進速度來控制。平衡鹽溶液和抗凍劑在超聲波混勻容器里充分混勻，進入電導率計7，電導率計7檢測溶液的電導率，把信號傳送給計算機I轉化為濃度數值，并與預設濃度進行比較，計算機I根據處理結果輸出信號到第一注射泵4和第二注射泵5，控制兩者的推進速度。
[0023]CMOS照相機3按照設定的頻率拍攝獲取經目鏡放大的細胞圖像，并傳送給計算機I處理，計算機I按照設定的算法計算出實時的細胞存活率(比如對Α0/ΡΙ染色的軟骨細胞，紅色的為死細胞，綠色的為活細胞，細胞的存活率=活細胞的數目/(活細胞的數目+死細胞的數目)X100%)，以及細胞體積。通過細胞膜的兩參數模型，由細胞的體積變化數據可進一步得到細胞內的抗凍劑濃度變化數據。當細胞內的抗凍劑濃度達到所需值時，本次加載處理過程結束，記錄此時的細胞存活率。
[0024]重復上述過程，通過設定多個溫度和濃度變化程序，對細胞進行多次加載處理，存活率最高的那一次可作為最佳的抗凍劑溶液加載處理程序。
【權利要求】
1.一種用于細胞的抗凍劑溶液加入或取出程序篩選裝置，它包括抗凍劑溶液供給模塊和透明的生物容器，所述抗凍劑溶液供給模塊與生物容器連通以向生物容器供給抗凍劑溶液，其特征在于，它還包括計算機(I)、顯微數字圖像獲取模塊，生物容器位于顯微數字圖像獲取模塊可觀察生物容器內細胞變化的位置，所述計算機(I)分別與顯微數字圖像獲取模塊、抗凍劑溶液供給模塊電連接。
2.根據權利要求1所述的用于細胞的抗凍劑溶液加入或取出程序篩選裝置，其特征在于，所述顯微數字圖像獲取模塊包括顯微鏡(2)、CM0S照相機(3)，CM0S照相機(3)的拍攝鏡頭位于顯微鏡(2)觀察鏡上方；所述生物容器位于顯微數字圖像獲取模塊可觀察生物容器內細胞變化的位置是指生物容器位于顯微鏡(2)的工作臺和目鏡之間；所述計算機(I)與顯微數字圖像獲取模塊電連接是指計算機(I)與CMOS照相機(3)電連接。
3.根據權利要求1所述的用于細胞的抗凍劑溶液加入或取出程序篩選裝置，其特征在于，所述抗凍劑溶液供給模塊包括注射泵、混勻容器(6)、電導率計(7)、第一半導體溫控單元(8)、熱電偶(9)、第二半導體溫控單元(10)，所述注射泵至少兩個；所述抗凍劑溶液供給模塊與生物容器連通是指生物容器、各個注射泵均與混勻容器(6)連通；所述混勻容器(6)、生物容器之間的抗凍劑溶液流通通路上還依序設置所述電導率計(7)、第一半導體溫控單元(8)、熱電偶(9)，第二半導體溫控單元(10)設于生物容器底部以控制生物容器的溫度；所述計算機(I)與抗凍劑溶液供給模塊電連接是指計算機(I)分別與各個注射泵、電導率計(7)、第一半導體溫控單元(8)、熱電偶(9)、第二半導體溫控單元(10)電連接。
4.根據權利要求1所述的用于細胞的抗凍劑溶液加入或取出程序篩選裝置，其特征在于，所述生物容器包括載樣槽(11)、用于固定細胞的多聚-D-賴氨酸涂層(12)、蓋玻片(13 )，多聚-D-賴氨酸涂層(12)設于載樣槽(11)內底部，蓋玻片(13)蓋住載樣槽(11)。
【文檔編號】G01N33/00GK103823025SQ201410075966
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月4日 優先權日:2014年3月4日
【發明者】虞效益, 張紹志, 陳光明 申請人:浙江大學寧波理工學院