[發(fā)明專利]一種用于長期離體細(xì)胞太赫茲生物效應(yīng)研究的系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010108661.1
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111239377B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙湘輝;王文挺;劉育明;張明;武勝昔
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)
• 主分類號: G01N33/48
• 分類號: G01N33/48;G01N25/20;C12M3/00;C12M1/38;C12M1/22
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

1.一種用于長期離體細(xì)胞太赫茲生物效應(yīng)研究的系統(tǒng)，其特征在于，包括密封固定裝置、THz波發(fā)射裝置、THz波傳輸裝置、細(xì)胞外環(huán)境維持裝置和探測裝置；

所述的THz波發(fā)射裝置包括THz量子級聯(lián)激光器(1)，THz量子級聯(lián)激光器(1)發(fā)射口水平設(shè)置，其為μW級功率的發(fā)射源；

所述的THz波傳輸裝置包括離軸拋物面鏡(3)、THz全反射透鏡(4)和THz透鏡(5)；離軸拋物面鏡(3)和THz全反射透鏡(4)設(shè)置在THz量子級聯(lián)激光器(1)發(fā)射口的同一高度處，離軸拋物面鏡(3)的長軸與發(fā)射口發(fā)射的THz波夾角為45°；THz全反射透鏡(4)設(shè)置在離軸拋物面鏡(3)的反射光路上，且與水平面的夾角為45°，THz全反射透鏡(4)的出射光線垂直詳述；所述的THz透鏡(5)設(shè)置在THz全反射透鏡(4)的出射光線的正上方；

所述的細(xì)胞外環(huán)境維持裝置包括設(shè)置在THz透鏡(5)的正上方的樣品臺(20)和設(shè)置在樣品臺(20)上的樣品室(8)，以及與樣品室(8)連接的氣罐(10)，用于將樣品室(8)維持在37℃、5％CO₂、飽和濕度的細(xì)胞生長微環(huán)境；樣品室(8)的樣品照射位置設(shè)置在THz透鏡(5)的聚焦光斑上；所述的樣品室(8)包括由自上而下密封設(shè)置的頂蓋(81)、托盤(82)和底盤(83)，所述的托盤(82)呈中空的圓形環(huán)狀結(jié)構(gòu)，四周為環(huán)形密閉腔體，環(huán)形密閉腔體的外壁上分別設(shè)置有連通環(huán)形密閉腔體內(nèi)部的進(jìn)氣管(84)和出氣管(85)，進(jìn)氣管(84)通過軟管與設(shè)置在密封干燥箱(14)外部的氣罐(10)相連通；所述的底盤(83)中央設(shè)置有THz波束穿口；

所述的頂蓋(81)、托盤(82)和底盤(83)上分別設(shè)置有加熱元件，托盤(82)內(nèi)儲存無菌水，用于保持樣品室加熱時的濕度；所述的氣罐(10)內(nèi)氣體為5％的CO₂和空氣的混合氣，所述的氣罐(10)輸出端的連接軟管上設(shè)置有控制閥門；所述加熱元件的控制端分別連接溫度控制儀(9)；

所述的探測裝置包括THz功率計(13)和熱敏儀(12)，THz功率計(13)的探頭(19)分別設(shè)置在THz量子級聯(lián)激光器(1)發(fā)射口和樣品照射位置；

所述的密封固定裝置包括底部設(shè)置面包板(7)的密封干燥箱(14)；所述的THz波發(fā)射裝置、THz波傳輸裝置、樣品臺(20)和樣品室(8)均設(shè)置在密封干燥箱(14)內(nèi)；

所述的密封固定裝置還包括防震操作平臺(15)，密封干燥箱(14)固定安裝在防震操作平臺(15)上；所述的密封干燥箱(14)為密閉箱體，箱體正面設(shè)有傳遞窗(26)，箱體頂面設(shè)有制冷劑添加口(24)和線纜入口(25)，箱體底面呈開放式且設(shè)置有相匹配的底部板，箱體底面通過密封墊和螺絲密封固定在底部板上；

所述的THz波發(fā)射裝置還包括脈沖電流源(2)和固定安裝THz量子級聯(lián)激光器(1)的固定底座(29)；所述的固定底座(29)上設(shè)置有安裝THz量子級聯(lián)激光器(1)的環(huán)形支撐座(30)，環(huán)形支撐座(30)的上端對稱設(shè)置有方形缺口(16)和弧形缺口(17)；所述的方形缺口(16)與THz量子級聯(lián)激光器(1)的接電口匹配，弧形缺口(17)與THz量子級聯(lián)激光器(1)的發(fā)射口匹配；所述固定底座(29)和環(huán)形支撐座(30)上分別設(shè)置有固定螺絲(18)，分別用于固定底座(29)與面包板(7)以及THz量子級聯(lián)激光器(1)的固定連接；所述的脈沖電流源(2)設(shè)置在密封干燥箱(14)外部，其電流輸出端與THz量子級聯(lián)激光器(1)的接電口連接；所述脈沖電流源(2)采用PCX-7420型號的電源，輸出參數(shù)為5KHz，脈寬2μs，電流2.2A；所述的THz量子級聯(lián)激光器(1)采用圓柱形THz源，所述THz量子級聯(lián)激光器(1)的源出口處平均功率為350μW；

所述的密封干燥箱(14)的箱體外部還設(shè)置有把手(28)；所述的制冷劑添加口(24)通過螺旋蓋封閉；所述的線纜入口(25)通過密封膜封閉；所述的傳遞窗(26)周邊設(shè)有密封墊和卡扣；

所述的樣品臺(20)為矩形臺面，矩形臺面底部通過螺口桿(23)與面包板(7)固定，矩形臺面中心設(shè)置有圓形開口(21)，圓形開口(21)外側(cè)的矩形臺面上還設(shè)置有環(huán)形的卡槽(22)；

所述的頂蓋(81)采用金屬材料制成，其中央部分采用塑料制成且設(shè)置探測開口；所述底盤(83)嵌入在卡槽(22)內(nèi)，底盤(83)直徑大于圓形開口(21)的孔徑，底盤(83)底部的突出嵌入到圓形開口(21)內(nèi)固定；

所述的樣品臺(20)的圓形開口(21)直徑為9cm；所述的底盤(83)中部的THz波束穿口直徑為2cm，且THz波束穿口與圓形開口(21)同心。