组织工程心肌细胞搏动压检测装置及方法

摘要

本发明涉及一种组织工程心肌细胞搏动压检测装置及方法。本装置可以对心肌细胞培养室通过洁净空气的注入和排出来调节培养室的压强的大小，再通过显微镜观察心肌细胞在不同压强下的跳动情况来测量其搏动压的大小。在测量时，增加压强，当观察到培养室中心肌细胞突然停止跳动时，压力表所显示的值就是收缩压，接着减小压强，到观察到心肌细胞又重新跳动起来的那一刹那，此时压力表显示的值就是舒张压。由于装置采用了高精度的测量仪表，设置了微压调节装置，测得的数据是精确可靠的。

说明书

技术领域

本发明属于生物医学工程领域，涉及一种组织工程心肌细胞搏动压的检测装置。通过精确调节心肌细胞培养室中压强的大小，观察心肌细胞相应的跳动情况，设计开发了一套关于组织工程心肌细胞搏动压测量的装置，特别是涉及心肌细胞的重要力学性能指标——收缩压和舒张压的测量。为生物医学工程领域组织工程心肌细胞的力学性能测量提供了一种新的方法。

背景技术

细胞治疗对心梗和终末期心脏疾患的治疗具有广阔前景，但目前临床上的效果却不很理想，其主要原因之一就是体外培养的心肌细胞的力学性能与宿主细胞不匹配，因此研发测量心肌细胞的力学特性的装置，对细胞治疗在医学临床上的应用具有重要意义。

心肌细胞最重要的功能就是搏动性即有规律的收缩运动，因此测量心肌细胞的力学特性最重要的就是测量其搏动压——收缩压与舒张压，但目前尚没有测量心肌细胞搏动压的测量装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于精确地改变心肌细胞培养室中压强的大小，观察相应心肌细胞的跳动状态，构建测量心肌细胞搏动压的装置。本装置可以对心肌细胞培养室通过洁净空气的注入和排出来调节培养室的压强的大小，再通过显微镜观察心肌细胞在不同压强下的跳动情况来测量其搏动压的大小。在测量时，增加压强，当观察到培养室中心肌细胞突然停止跳动时，压力表所显示的值就是收缩压，接着减小压强，到观察到心肌细胞又重新跳动起来的那一刹那，此时压力表显示的值就是舒张压。由于装置采用了高精度的测量仪表，设置了微压调节装置，测得的数据是精确可靠的。

 本发明包括组织工程心肌细胞培养室、测量单元和微压调节单元三个部分。

组织工程心肌细胞培养室包括心肌细胞培养室，培养观测室盖板、培养液进口、培养液出口、密封塞和洁净空气入口。

心肌细胞培养室的顶端为透明的培养观测室盖板，心肌细胞培养室的两端分别为培养液进口和培养液出口，培养液出口上设置有密封塞，培养液进口兼做洁净空气入口。

测量单元由第一软管、仪表固定底座、压力仪表组成。

第一软管连通培养液进口，压力仪表通过仪表固定底座设置在第一软管的管路上。

微压调节单元由第二软管、压力施加气囊、放气阀、第一固定螺钉、第四固定螺钉、固定压板、压力活塞气缸、气缸支撑架、支撑底板、压力活塞、第二固定螺钉、固定支承板、水平测微仪、固定支架、水平微动滑台、第三固定螺钉组成。

第二软管通过仪表固定底座与第一软管连通；压力施加气囊与第二软管连通，用于对培养室施加压力；放气阀位于压力施加气囊上测，控制压力的排放；压力活塞气缸也与第二软管连接；固定压板通过第一固定螺钉和第四螺钉将压力活塞气缸固定到气缸支撑架上，气缸支撑架又与支撑底板相连；第二固定螺钉将压力活塞和固定支承板固定在一块；水平测微仪通过固定支架与水平微动滑台连接，水平微动滑台又通过第三固定螺钉与固定支承板连接。

组织工程心肌细胞搏动压的测量具体包括以下步骤：

1、将培养室单独取下，放入种子细胞，将培养液入口、培养液出口与培养液管路相联通，注入培养液，在无菌的环境下放入培养箱中培养心肌细胞；

2、培养出心肌细胞后（通过显微镜能观察到有跳动特征的短圆柱体细胞），将培养室与后面的测量及微位移单元连接。

3、关闭放气阀，按压压力施加气囊，给培养室加压。

4、通过显微镜观察，观察到心肌细胞的跳动变得微弱时，停止按压气囊，改用旋转水平测微仪，慢慢地正向旋转，直到心肌细胞的跳动停止的刹那。此时压力表上显示的值就是收缩压。

5、打开放气阀慢慢放气，同时观察心肌细胞慢慢恢复跳动，当跳动较明显时，关闭放气阀，反向旋转水平测微仪，边旋转边观察，直到心肌细胞跳动最明显并且再旋转微小的距离没有变化时，此时压力表显示的值为舒张压。

本发明首次实现了对心肌细胞搏动压的测量，同时也可以通过在单位时间内观察心肌细胞跳动次数，进而得到它的频率。它的优点是操作简单，适用性好，安全可靠，为生物医学工程领域组织工程心肌细胞的力学性能测量提供了一种新的方法。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

    以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种测量心肌细胞的搏动压的装置主要有培养室单元，测量单元、微压调节单元3部分组成。

培养室单元包括密封塞1；培养液出口2；洁净空气入口（培养液入口）22；培养观测室盖板23；心肌细胞培养室24；第五固定螺钉25。

培养观测室盖板23通过第五固定螺钉25与心肌细胞培养室24相连。在心肌细胞培养室24的左侧面有培养液出口2，出口处有密封塞1。在心肌细胞培养室24右侧面有洁净空气入口（培养液入口）22。培养室的作用是培养我们所需的心肌细胞；培养观测室盖板是透明的，以便于我们通过显微镜观察心肌细胞的跳动；培养液出口的作用是可以使培养液流出，去除旧的培养液；密封塞的作用是当培养室压强增大时保证不漏气；洁净空气入口的作用是可以使空气进入和排出从而达到改变培养室压强的目的，同时培养液的输入也是在这个口上完成，注入新的培养液。整个心肌细胞培养反应器是密封的，避免了接触外界空气中细菌的影响。

测量单元包括第一软管3；仪表固定底座4；压力仪表组成5。

第一软管3左边连接洁净空气入口（培养液入口）22，右边连接仪表固定底座4；压力仪表5固定在仪表固定底座4上。第一软管连通培养室，确保了软管的压强和培养室的压强保持一致；仪表固定底座的作用是固定压力仪表；压力仪表可以精确的测量出所在的软管上的压力大小。

微压调节单元包括第二软管6、压力施加气囊21、放气阀20、第一固定螺钉7、第四固定螺钉18、固定压板8、压力活塞气缸9、气缸支撑架19、支撑底板14、压力活塞10、第二固定螺钉11、固定支承板12、水平测微仪13、固定支架15、水平微动滑台16、第三固定螺钉17组成。

第二软管6通过仪表固定底座4与第一软管3连通；压力施加气囊21与第二软管6连通；放气阀20位于压力施加气囊21上测，控制压力的排放；压力活塞气缸9与第二软管6相连接；固定压板8通过第一固定螺钉7和第四固定螺钉18将压力活塞气缸9固定到气缸支撑架19上，气缸支撑架19又与支撑底板14相连；第二固定螺钉11将压力活塞10和固定支承板12固定在一块；水平测微仪13通过固定支架15与水平微动滑台16连接，水平微动滑台16又通过第三固定螺钉17与固定支承板12连接。其中水平测微仪的原理与螺旋千分尺的原理相似，通过旋转带动水平微动滑台的移动，从而推动活塞，使气缸产生微压力。

组织工程心肌细胞搏动压的测量具体包括以下步骤：

1、将培养室单独取下，放入种子细胞，将培养液入口、培养液出口与培养液管路相联通，注入培养液，在无菌的环境下放入培养箱中培养心肌细胞。

2、培养出心肌细胞后（通过显微镜能观察到有跳动特征的短圆柱体细胞），将培养室与后面的测量及微位移单元连接。

3、关闭放气阀，按压压力施加气囊，给培养室加压。

4、通过显微镜观察，观察到心肌细胞的跳动变得微弱时，停止按压气囊，改用旋转水平测微仪，慢慢地正向旋转，直到心肌细胞的跳动停止的刹那。此时压力表上显示的值就是收缩压。

5、打开放气阀慢慢放气，同时观察心肌细胞慢慢恢复跳动，当跳动较明显时，关闭放气阀，反向旋转水平测微仪，边旋转边观察，直到心肌细胞跳动最明显并且再旋转微小的距离没有变化时，此时压力表显示的值为舒张压。