冻干哺乳动物细胞预复水装置及预复水方法

摘要

本发明公开了一种冻干哺乳动物细胞的预复水装置，属于医疗技术领域。包括箱体、连接箱体的箱门、控制单元、加热片、溶液存放部件和用于摆放细胞样本的通气支撑架，所述控制单元安装箱体上，加热片安装在箱体的底部，溶液存放部件设置在加热片上，通气支撑架活动支撑在溶液存放部件的。本发明预复水装置结构简单，使用方便，其形成的环境有利于对冻干细胞进行预复水，减小对细胞的损伤，实现了冻干哺乳动物细胞的快速高效预复水，推动了细胞冻干技术的临床化发展。在通气支撑架上开有十字形通气口，可以使溶液产生的蒸气从箱体底部迅速上升，保持整个箱体内部各区域相对湿度均匀。本发明还公开一种冻干哺乳动物细胞的预复水方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种预复水装置及预复水方法，具体讲是一种冻干哺乳动物细胞的预复水装置及预复水方法，属于医疗技术领域。

背景技术

当前，生物细胞特别是哺乳动物细胞保存时间短，冷冻保存又存在保护剂毒性及大型设备储运困难等问题。冷冻干燥技术能为细胞的长期保存提供一种理想的方法。冻干后的细胞能在室温下长期稳定贮存，且质量轻、储运方便，具有极大的优势。

然而，细胞在冻干及复水过程中极易受损伤，在复水前加入预复水过程能显著提高细胞的功能形态恢复情况。研究表明，经过预复水处理后再复水的冻干血小板其形态体积更接近于对照组的新鲜血小板。目前，在冻干细胞预复水过程中，预复水参数的选择具有一定的经验性和随意性，尚未形成规律性认识，也没有一种专用的冻干哺乳动物细胞预复水装置，严重过影响冻干哺乳动物细胞的研究与应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种冻干哺乳动物细胞的预复水装置及预复水方法，以优化冻干细胞的预复水过程，并为细胞冻干技术的临床化发展奠定了重要基础。

为了解决上述技术问题，本发明提供的冻干哺乳动物细胞的预复水装置，包括箱体、连接箱体的箱门、控制单元、加热片、溶液存放部件和用于摆放细胞样本的通气支撑架，所述控制单元安装箱体上，所述加热片安装在箱体的底部，所述溶液存放部件设置在加热片上，所述通气支撑架活动支撑在溶液存放部件的上方。

本发明的有益效果在于：(1)、本发明通过控制装置对装置预复水温度进行精确控制，针对不同的冻干哺乳动物细胞预复水要求选择不同的溶液作为湿度控制溶液，通过一定温度下该溶液的相对湿度和饱和蒸汽压不同的原理来达到湿度控制的目的，其形成的环境有利于对冻干细胞进行预复水，减小对细胞的损伤，实现了冻干哺乳动物细胞的快速高效预复水，推动了细胞冻干技术的临床化发展；(2)、本发明预复水装置结构简单，使用方便，可广泛用于科研实验、临床应用及野战医疗等各种场合。

在通气支撑架上开有十字形通气口，通气支撑架上同时设有若干个均匀排列的摆放单元，可以使溶液产生的蒸气能够从箱体底部迅速上升，保持整个箱体内部各区域相对湿度均匀；摆放单元内安装硅胶定位片，以便于细胞样品固定在摆放单元内，避免晃动。

加热片采用硅橡胶加热片，其发热快、温度均匀、热效率高、强度高、使用方便、安全寿命长且不易老化。

采用医用纱布作为溶液存放部件，通过医用纱布浸润溶液后均匀布置在硅橡胶加热片，可使溶液均匀蒸发，保持箱体内湿度均匀；同时，避免使用溶液槽等其他溶液存放设置，防止箱体移动过程溶液洒出。

在箱门与箱体接触部安装弹性密封件，可进一步提升箱体整体密封效果。

在箱体内安装蓄电池，提高了预复水装置的便携性，以适用野外救护等特殊作业环境。

在箱体底部安装半导体制冷片，半导体制冷片与加热片并联，作为特殊情况下的备用，当需要制冷时，停止使用加热片工作，启用导体制冷片进行制冷，拓展了预复水装置的应用。

加热片与电源之间连接计时器，当达到设定的工作时间可自动切断电源，停止预复水装置工作。

在加热片与电源之间连接防爆装置，使预复水装置可用于存在爆炸可能的危险场合，遇到爆炸情况可迅速切断电源，保证预复水装置的安全。

本发明还提供了冻干哺乳动物细胞的预复水方法，包括以下步骤：

1）、将上述冻干哺乳动物细胞预复水装置中溶液存放部件浸润饱和盐溶液后覆盖在加热片上；

2）、设定预复水装置预复水温度；

3）、执行加热，使箱体内温度达到设定值，相对湿度至少达到83%；，

4）、将冻干哺乳动物细胞样放入本装置中，设定预复水时间；

5）、达到设定预复水时间后，得到预复水后的冻干哺乳动物细胞。

本发明预复水方法步骤简单，操作简便，易于实现。

附图说明

图1为本发明预复水装置箱体结构图；

图2为箱底结构图；

图3为箱底加热加湿层结构图；

图4为支撑架结构图；

图5为箱门结构图；

图6为控制单元结构图；

图中，1-箱体，2-控制单元，3-蓄电池，4-医用纱布，5-硅橡胶加热片，6-支撑架，7-箱门，8-凹槽，9-开槽，10-通气口，11-小坑，12-凹槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1、2和3所示，本发明冻干哺乳动物细胞的预复水装置，包括箱体1、控制单元2、蓄电池3、医用纱布4和硅橡胶加热片5。箱体1采用硬质塑料(POM)制成，箱体1的长为400mm，宽为320mm,高180mm，厚度为20mm。在箱体内左右两侧壁、后壁离箱体1底部80mm的高度上开有深10mm、高20mm的凹槽8，侧壁和后壁上的凹槽8高度一致，用来支撑和固定支撑架6；箱体1内安装控制单元2用于控制预复水装置的运行。箱体1内同时安装蓄电池3，为预复水装置提供机动电源，以用于野外救护等特殊作业环境，提高预复水装置的机动性能。箱体1底部安装硅橡胶加热片5，硅橡胶加热片5与电源连接，并由控制单元2控制加热，硅橡胶加热片5其发热快、温度均匀、热效率高、强度高、使用方便安全寿命长、不易老化且具有很好的柔软性，可以与被加热物体紧密接触，提高加热效率。硅橡胶加热片5上覆盖医用纱布4，医用纱布4上浸润饱和盐溶液，用于对箱体内均匀加湿，通过在一定温度下该饱和盐溶液的相对湿度和饱和蒸汽压不同的原理对箱体1内的湿度进行控制；采用医用纱布4浸润饱和盐溶液，避免使用溶液槽，可防止箱体1移动过程溶液的洒出，减少溶液的浪费并杜绝污染箱体1。根据不同种类冻干细胞的预复水要求不同，应选择不同的饱和盐溶液。

如图4所示，支撑架6长为380mm、宽290mm、厚为20mm，支撑架6可与箱体上的凹槽8卡合固定，支撑在箱体1内。支撑架6采用推拉式，装药品时，将支撑架6拉出来，在箱体外部装好药物之后，再沿着凹槽8将其推入。在支撑架6的中点分别沿着横向和纵向有长340mm、宽20mm和长250mm、宽20mm的十字形通气口10，以方便盐溶液蒸汽从箱体1底部蒸发上来，保持整个箱体内部处于同样的相对湿度。十字形气口10后将支撑架6分成了四部分，在每一部分中均匀的设置12个直径22mm、深18mm的小坑11，使存放冻干细胞的药瓶正好能放到小坑11中，小坑11的直径可以根据药瓶的外径进行调整。同时，在小坑11内加装硅胶定位片，硅胶定位片11采用聚丙烯材料制作，在装置使用过程中利用硅胶热胀冷缩的特性，便于药瓶固定。

如图5所示，箱门7铰接在箱体1上， 箱门7长440mm、高220mm、厚度为20mm，箱门7内侧设置有与箱体内凹槽8高度一致、结构相同的凹槽12，当支撑架6插入箱体内凹槽8后，关上箱门3时凹槽12与支撑架6外侧卡合，实现支撑架6的固定。箱门7与箱体1接触部位沿周向设有开槽9，开槽9内安装弹性密封件，在箱门7关闭时，弹性密封件与箱体1紧密接触，实现整个装置的密封。

如图6所示，控制单元包括单片机以及分别与单片机连接的温度变换模块、参数输入电路、过零脉冲触发电路、+5V 直流基准电压电路、加热控制电路、温度/时间显示电路、外部定时脉冲电路、直流电源电路。其中，单片机是控制单元的核心控制部件，将计算出的目标温度和转换出的实际温度进行比较，计算出温度差控制加热电路；温度变换模块连接温度传感器，用于将感知的箱体1内当前温度转换成单片机可处理的模拟电压，输入给单片机；参数输入电路连接箱体1外侧的输入部件，可以方便操作人员根据需要输入可变的目标温度和目标时间；过零脉冲触发电路用于检测外部50赫兹交流电源的过零点（50赫兹的交流电源每1秒钟有100个过零点），并且将检测出的过零点信号作为中断信号提供给单片机，以便单片机输出加热与否的信号；+5V直流基准电压电路用于提供精度高，稳定度高的+5V直流基准电压，以保证它A/D 转换的准确性和稳定性；加热控制电路用于控制硅橡胶加热片对装置进行加热，以达到要求的目标温度；温度/时间显示电路连接在箱体1的显示部件，用于将箱体内的实时温度和目标温度显示，以便操作人员能够随时了解箱体内温度以及变化情况；外部定时脉冲电路由外部定时脉冲和由晶体振荡器和电容组成的震荡电路，其作用是为单片机提供低频脉冲信号，为单片机提供稳定的工作时钟；直流电源电路主要为单片机提供工作时所需要的电能，分别连接15V和5V电源。

本发明预复水装置使用时，将支撑架6沿着凹槽8拉出，将装好冻干细胞的药瓶均匀放置在小坑11中固定，再将支撑架6沿着凹槽8推入，将箱门7关闭。按下来通过控制单元2根据不同种类冻干细胞的预复水要求，以及选择的盐溶液、输入温度和时间参数；由单片机根据输入的时间及温度参数对当前的目标温度进行计算，实时计算出当前的目标温度；由温度变换模块输出适合A/D转换器要求的与被测量温度呈线性关系的模拟电压，并由单片机中的A/D转换器转换出当前的实际温度，然后单片机将实际温度与当前的目标温度值进行比较，计算出温度差，根据计算出的温度差控制加热电路。由温度/时间显示电路将箱体内的实时温度和目标温度显示，以便操作人员能够随时了解箱体内温度以及变化情况，根据需要输入可变的目标温度和目标时间。当实际温度/时间达到目标温度/目标时间时，切断电源，打开箱门7，将支撑架6沿凹槽8拉出，取出药瓶。

本发明中预复水装置可以根据需要可在电源与硅橡胶加热片5连接处安装计时器,当设定时间达到，自动切断电源，使停止箱体1加热，以进一步加强对装置的控制。在箱体1底部安装半导体制冷片，半导体制冷片与硅橡胶加热片5并联，作为备用，当需要制冷时，可停止使用4硅橡胶加热片加热，启用制冷系统对装置进行制冷，拓展装置的功能。还可以根据需要在硅橡胶加热片5与电源连接处安装防爆装置，使装置用于存在爆炸可能的危险场合，遇到爆炸情况迅速切断电源，降低装置损失。

作为本领域普通技术人员应当知道，本发明预复水装置中的硅橡胶加热片5也可以采用陶瓷加热片等其他加热片；也可以采用海绵等其他类似材料代替医用纱布存放饱和盐溶液。

本发明预复水装置中主要用于小容积的冻干细胞预复水，其预复水容积通常在5ml以下。

下面结合实施例利用上述预复水装置对本冻干细胞的复水方法进行详细说明。

实施例1

1、将医用纱布4浸溶饱和氯化钾溶液作为湿度控制溶液后，覆盖在硅橡胶加热片5上，关闭箱门7；

2、通过控制单元设定预复水装置预复水温度37℃；

3、控制单元根据设定温度控制硅橡胶加热片5进行加热，硅橡胶加热片5加热后医用纱布4的饱和氯化钾溶进行蒸发，箱体1内相对湿度达到83%，温度达到37℃；

4、取装有1ml冻干血小板药瓶放置固定在支撑架6上的小坑11中，打开箱门7将支撑架6沿凹槽8推入箱体1中卡合后关闭；

5、设定预复水时间15min；

6、达到设定预复水时间后，关闭电源，打开箱门7取出预复水后的冻干血小板。

实施例2

1、将医用纱布4浸溶饱和氯化钾溶液作为湿度控制溶液后，覆盖在硅橡胶加热片5上，关闭箱门7；

2、通过控制单元设定预复水装置预复水温度37℃；

3、控制单元根据设定温度控制硅橡胶加热片5进行加热，硅橡胶加热片5加热后医用纱布4的饱和氯化钾溶进行蒸发，箱体1内相对湿度达到83%，温度达到37℃；

4、取装有2ml冻干血小板药瓶放置固定在支撑架6上的小坑11中，将支撑架6沿凹槽8推入箱体1中卡合；

5、设定预复水时间90min；

6、达到设定预复水时间后，关闭电源，打开箱门7取出预复水后的冻干血小板。

实施例3

1、将医用纱布4浸溶饱和氯化钾溶液作为湿度控制溶液后，覆盖在硅橡胶加热片5上，关闭箱门7；

2、通过控制单元设定预复水装置预复水温度35℃；

3、控制单元根据设定温度控制硅橡胶加热片5进行加热，硅橡胶加热片5加热后医用纱布4的饱和氯化钾溶进行蒸发，箱体1内相对湿度达到83%，温度达到35℃；

4、取装有1ml冻干血小板药瓶放置固定在支撑架6上的小坑11中，打开箱门7将支撑架6沿凹槽8推入箱体1中卡合后关闭；

5、设定预复水时间15min；

6、达到设定预复水时间后，关闭电源，打开箱门7取出预复水后的冻干血小板。

按照实施例1、2、3预复水后的样品在室温下用50%血浆复水，其细胞恢复率分别达到89%、85%、92%。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。