CN101260366A - 一种气体浓度和气压可调式细胞培养盒 - Google Patents

Abstract

一种气体浓度和气压可调式细胞培养盒，其包括盒体，在盒体侧壁上部安装有通气管，通气管连接装有所需气体的气袋；还设有塑料袋连通管，塑料袋连通管与密封塑料袋连通；另设有与检压计连通的检压计连通管；盒体侧壁下部设有用于向盒外排水或向盒内注水的水管，盒体顶部设置有带密封圈的盒盖。本发明的优点：(1)不需预先制备混合气体，在细胞培养盒内直接通入不同的气体，建立所需的各种气体条件，且节约气体和时间，操作方便；(2)能稳定地控制细胞培养盒内的气压，既可用于气压条件为周围大气压的细胞培养，也可用于研究高气压和低气压对细胞的影响；(3)本细胞培养盒配合普通恒温培养箱能代替CO₂培养箱，可节约经费。

Description

一种气体浓度和气压可调式细胞培养盒

技术领域

本发明涉及一种细胞培养盒，尤其是涉及一种气体浓度和气压可调式细胞培养盒。

背景技术

目前，建立细胞培养条件时，培养器皿放置容器(下称细胞培养盒)内气体条件的通常建立方法是，先按要求制备混合气体，再将制备的混合气体通入培养盒，替换盒内的大气，不仅气体浪费多，气体浓度的可控性差，而且，还忽视了盒内气压与周围大气压不平衡的问题。对于高气压或低气压因素对体外细胞培养的影响研究，目前也缺乏准确、经济、简易可行的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气体浓度可控性好，气压可调的细胞培养盒。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：其包括盒体，在盒体侧壁上部安装有通气管，通气管连接装有所需气体的气袋，盒体顶部设置有带密封圈的盒盖，盒体外侧有与盒内连通的检压计，其特征在于，还设有通过连通管与盒内连通的密封塑料袋，盒体侧壁下部设有用于向盒外排水或向盒内注水的水管。

通常，实验室用本发明之细胞培养盒，由所述盒体构成的容器容积一般为3～5L，密封塑料袋的容量一般为0.4～0.6L，各管子内径可为3～5mm。

所述密封塑料袋容积可自动调整，从而使培养盒内气压与外界环境气压始终保持一致。

所有管道宜为软管，也可选用带开关的硬管。

所述盒体及管子、气袋和相关附件均用无毒材料制成。

本发明之气体浓度可控性，气压可调性，主要是基于以下物理学原理：(1)在装有水的容器仅与装有所需气体的袋子相通、并保持气压平衡和温度稳定的条件下，从容器内排出或向容器内注入一定体积的水，则相等体积的气体进入或排出容器；(2)在装有水的容器内气相空间保持不变的条件下，从容器内排出或向容器内注入一定体积的气体，能调节容器内气压达到一定的水平；(3)运用气态方程可以计算密封容器内的总气压和各种气体的分压和体积分数；(4)根据气体在水中溶解度，可以计算密封容器内一定体积水中的气体溶解量。

使用时，按以下步骤进行操作：(1)先在所述细胞培养盒内装适量的水，通过排出一定体积的水而使等体积气体进入盒内，在盒内制成所需各种气体成分浓度的混合气体；(2)如果进行气压条件为周围大气压的细胞培养，利用连接的塑料袋平衡细胞培养盒内外的气压；(3)如果研究高气压和低气压对细胞的影响，通过注入或抽出一定体积的气体，调节细胞培养盒内气压达到所需的水平。

本发明的优点在于：(1)不需预先制备混合气体，在细胞培养盒内直接通入不同的气体，建立所需的各种气体条件，且节约气体和时间，操作方便；(2)能稳定地控制细胞培养盒内的气压，既可用于气压条件为周围大气压的细胞培养，也可用于研究高气压和低气压对细胞的影响；(3)本细胞培养盒配合普通恒温培养箱能代替CO₂培养箱，可节约经费。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

参照附图，本实施例包括盒体12，在盒体12侧壁上部安装有通气管8，通气管8连接装有所需气体的气袋9，盒体12顶部设置有带密封圈7的盒盖5，盒体12外侧有通过连通管3与盒内连通的检压计1，还设有通过连通管4与盒内连通的密封塑料袋2，盒体12侧壁下部设有用于向盒外排水或向盒内注水的水管10。所有管道均为软管，且连接处应确保不漏气。

由所述盒体12构成的容器容积为3L，密封塑料袋2的容量为0.5L，各软管内径为3mm。盒体及管子、气袋和塑料袋、相关附件均用无毒材料制成。

使用时，应按照以下操作步骤进行：

1.气压条件为周围大气压的细胞培养

(1)将塑料袋连通管4、通气管8和水管10夹闭，检压计连通管3与检压计1连通；

(2)打开盒盖5，向由盒体12构成的盒内注入适量水13，将培养瓶6放在置于盒内的托架11上；

(3)盖上盒盖5，将盒盖5与盒口之间的密封圈7调整压紧，确保盒口不漏气；

(4)在通气管8上连接装有所需气体的气袋9，松开通气管8上的夹子，使盒体12与气袋9连通；

(5)松开水管10上的夹子，让盒内的水流至量筒内，气袋9内的气体同时进入盒内；注意观察检压计1，盒内气压应保持与周围大气压相平衡；当流出水的体积(即进入盒内的气体体积)达到需要值时，立即夹闭水管10，随后夹闭通气管8和取下装气袋9，按下式(1)计算进气体积：

V＝aDV₂-bV₁+(aC₃-bC₁)V_w3T₁/273        (1)

式中，

V：某种气体通入盒内所需的体积；

a：培养时该气体的百分浓度(体积分数)；

D：补偿水蒸汽压造成盒内气相空间增大并保持盒内气压与周围大气压相平衡所需该气体通入量的系数，D＝(P₁-P_w2)/(P₁-P_w3)，

其中，P₁为通气时盒内气压(＝周围大气压)，P_w2：通气时盒内温度下的饱和水蒸汽压，P_w3：细胞培养时盒内温度下的饱和水蒸汽压；

V₂：完成通入各种气体时盒内气相空间的体积，V₂＝V₀-V_w2-V_c，

其中，V₀为培养盒总容积，V_w2为盒内留存水的体积，V_c为培养器皿、培养体系和托架体积之和；

b：该气体在大气中的百分浓度(体积分数)；

V₁：通气之前设定的盒内大气气相空间体积，V₁＝V₀-V_w1-V_c，

其中，V_w1为通气之前盒内预置水的体积；

C₁：通气时盒内温度下该气体在水中的溶解度；

C₃：培养时盒内温度下该气体在水中的溶解度；

V_w3：培养时盒内留存水的体积，V_w3＝V_w2；

T₁：通气时盒内的绝对温度(K)；

(6)如需向细胞培养盒内通入第2种气体，则重复步骤(5)；如此类推，通入更多种气体；

(7)通入有浓度要求的各种气体后，仍通过放出盒内水向盒内通入氮气，使盒内留存水体积减至设定值V_w3；氮气进气量V_N按下式(2)计算：

V_N＝V₀-V₁-V_c-V_w3-V_s    (2)

式中，

V_s：除最后进入的氮气以外，其它通入的各种气体体积之和。

氮气通入速度应较慢，当氮气通入量接近V_N时(即盒内留存水体积接近V_w3时)，夹闭通气管8和通水管10，停止通气数分钟，以使盒内达到饱和水蒸汽压；通过检压计1观察到盒内气压的变化，当盒内压停止上升时，先松开水管10上的夹子，缓慢放出少量水，在盒内压与周围大气压平衡时，松开通气管8上的夹子，使氮气通入量达到V_N，立即夹闭通气管8和水管10；

(8)夹闭管子3，取下检压计1；

(9)松开管子4上的夹子，使盒12与袋内无气体的密封塑料袋2相通；

(10)将培养瓶6放入普通恒温培养箱，进行细胞培养实验；温度升高，盒内气体膨胀，部分气体便会进入原本无气体的密封塑料袋2，使盒内气压与培养环境中大气压始终保持一致。

2.气压条件高于或低于周围大气压的细胞培养

步骤(1)～(6)与“1.气压条件为周围大气压的细胞培养”相同。但按下式(3)计算气压条件高于周围大气压细胞培养的进气量，按下式(4)计算气压条件低于周围大气压细胞培养的进气量：

V＝aV₂-bV₁+(aC₃-bC₁)V_w3T₁/273      (3)

V＝aQV₂-bV₁+(aC₃-bC₁)V_w3T₁/273     (4)

式(4)中，

Q：补偿因抽气造成盒内所需气体减少的系数，Q＝(P₂-P_w2)/(P_i-P_w2)，

其中，P₂为完成通入有浓度要求的各种气体时盒内气相空间的压强，P_j为抽气使盒内气压降低要达到的水平[按下式(5)计算]；

(7)用注射器由通气管8向盒内注入氮气或从盒内抽出气体，使盒内气压升高或降低，此时盒内气压要达到的水平(通过检压计1监测)按下式(5)计算：

P_i＝(P₃-P_w3)T₂/T₃+P_w2    (5)

式中，

P_i：注入氮气或抽出气体使盒内气压升高或降低要达到的水平。

P₃：细胞培养时盒内要求的气压水平。

T₂：通气时培养盒内的绝对温度值(＝T₁)。

T₃：培养时盒内的绝对温度值。

(8)夹闭通气管8，取下注射器；夹闭管子3，取下检压计1；

(9)将培养瓶6放入普通恒温培养箱，进行细胞培养实验。

Claims (2)

1.一种气体浓度和气压可调式细胞培养盒，包括盒体，在盒体侧壁上部安装有通气管，通气管连接装有所需气体的气袋，盒体顶部设置有带密封圈的盒盖，盒体外侧有与盒内连通的检压计，其特征在于，还设有通过连通管与盒内连通的密封塑料袋，盒体侧壁下部设有用于向盒外排水或向盒内注水的水管。

2.根据权利要求1所述的气体浓度和气压可调式细胞培养盒，其特征在于，由所述盒体构成的容器容积为3～5L，密封塑料袋的容量为0.4～0.6L，各管子内径为3～5mm。

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