[發明專利]灌流顯微鏡

有效

• 申請號: 201210196718.3
• 申請日: 2012-06-14
• 公開（公告）號: CN102692495A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 趙剛
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01N33/483
• 分類號: G01N33/483;G01N15/08
• 代理公司: 北京維澳專利代理有限公司 11252
• 代理人: 馬佑平

技術領域

本發明涉及低溫生物醫學領域，特別涉及一種灌流顯微鏡。

背景技術

在低溫生物醫學領域，生命材料低溫保存過程中的微生物材料損傷是其低溫損傷的重要來源。微生物材料可以是細胞、細菌、病毒等一切微生物材料。在下述實施例中重點以細胞為例加以說明。

典型的低溫保存過程主要包括：(1)低溫保存前，低溫保護劑的添加；(2)冷凍過程中，降溫速率的程序化控制；(3)復溫后、臨床使用前，低溫保護劑的去除。要減少低溫損傷，進行低溫保存過程的這三個重要步驟的優化設計，需要測定細胞的重要生物物理學參數：例如細胞等滲體積、細胞非滲透性體積、細胞膜對低溫保護劑和水的滲透性參數及其活化能等。

通常采用灌流顯微鏡來觀測細胞在不同溫度下，當低溫保護劑溶液組分或濃度發生變化時的體積響應，借助非線性擬合技術擬合出細胞膜對于低溫保護劑和水的滲透性參數及其活化能，以及細胞的等滲體積和非滲透性體積等關鍵參數。在下述實施例中，如無特殊說明所涉及的溶液可為二元、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溶液處于低溫狀態的低溫循環浴。一個為微灌流腔注入溶液的注入注射器和一個從微灌流腔內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溶液的動態平衡，從而保證微灌流腔內溶液壓力的平衡。同時，灌流顯微鏡還包括一套用于觀察微灌流腔內細胞變化的裝置，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，經透光孔射入微灌流腔，微灌流腔內細胞的變化情況經物鏡放大后被觀察到，即可進行數據記錄。

然而，這種結構的灌流顯微鏡存在的問題是：

由于只有一個注入注射器和一個抽取注射器，便只能實現溶液從一種濃度到另外一種濃度的切換，也即只能測得細胞在這兩種不同濃度溶液下的體積響應。想要測量細胞在另外一種溶液濃度下的體積響應，就需要更換一次注入注射器內溶液的濃度，為連續試驗帶來了很大的不便。

發明內容

本發明提供了一種灌流顯微鏡，技術方案如下：

包括觀察裝置、溫度控制系統和設置有入口和出口的微灌流腔；以及至少兩個注入速度分別控制的注入注射器，至少一個抽取注射器，注入注射器并聯后，與微灌流腔的入口連接，抽取注射器與微灌流腔的出口連接。

優選地，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行控制。

進一步地，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。

優選地，溫度控制系統包括冷卻模塊、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行檢測反饋，控制冷卻模塊和/或加熱模塊工作，進行溫度控制。

優選地，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。

優選地，放置溫度傳感器的腔壁部分的材料為硅玻璃或聚二甲基硅氧烷或聚酰亞胺或聚甲基丙烯酸甲脂或聚對二甲苯或聚四氟乙烯，其他腔壁部分的材料為聚二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二甲苯或聚四氟乙烯。

進一步地，還包括在微灌流腔的內壁上間隔設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，出口位于第二緩沖腔上；微生物材料腔上設置有加載入口和卸載出口。

優選地，觀察裝置包括攝像頭，微型計算機，以及位于微灌流腔一側的聚光鏡，透光孔，位于微灌流腔另一側與聚光鏡相對設置的物鏡。

本發明提供的技術方案帶來的有益效果是：

在本發明的實施例中，在微灌流腔的入口端并聯接入了兩個注入注射器，其注入速度分別控制，這樣，通過分別控制這兩個注入注射器的注入速度，可以精確控制微灌流腔內溶液濃度的變化，實現溶液濃度由一種濃度到多種濃度的變化，從而可以測量細胞在周圍溶液濃度變化過程中和變化后的體積響應。

進一步地，通過連接在注入注射器和微灌流腔入口之間的微混合腔，可以預先對溶液進行混合，使得進入微灌流腔的溶液濃度均勻一致，從而保證灌流過程中細胞周圍溶液濃度均勻一致。