專利名稱：一種維持灌流液pH值、氧分壓和二氧化碳分壓穩(wěn)定的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，維持灌流液pH值、氧分壓(Po2)和二氧化碳分壓(Pco2)穩(wěn)定的方法。
背景技術(shù)：
生物體的內(nèi)環(huán)境(即細(xì)胞外液的理化環(huán)境，包括溫度、離子濃度、滲透壓、pH值、Po2和Pco2等)相對(duì)恒定對(duì)于維持組織與細(xì)胞正常的新陳代謝是必須的。其中pH的相對(duì)恒定(人體pH的波動(dòng)范圍7.35～7.45)是依靠體內(nèi)各種緩沖系統(tǒng)以及肺和腎臟的調(diào)節(jié)功能(處理酸性與堿性代謝產(chǎn)物)實(shí)現(xiàn)的。機(jī)體這種處理酸堿物質(zhì)含量和比例、維持pH值相對(duì)恒定的過(guò)程稱為酸堿平衡(acid-base balance)。體液的Po2和Pco2相對(duì)恒定對(duì)于細(xì)胞和組織的正常代謝是必需的。生命科學(xué)領(lǐng)域?qū)﹄x體細(xì)胞、組織或器官的研究，往往是通過(guò)使用人工灌流液的方法，維持細(xì)胞外液正常的理化環(huán)境，使其接近生理狀態(tài)。目前國(guó)內(nèi)外均采用將95％氧氣和5％二氧化碳混合氣通入灌流液內(nèi)，以維持其pH值、Po2與Pco2的穩(wěn)定。這不僅是組織或器官存活的前提，也是影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果科學(xué)性的重要因素。但是，目前所使用的方法，是在敞開的容器內(nèi)持續(xù)通氣，即將通氣管道直接放入灌流液。一旦停止通氣或氣流過(guò)小，直接暴露在空氣中的灌流液的pH值會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增大，氧分壓會(huì)逐漸降低。此方法的缺陷是(1)由于功能性實(shí)驗(yàn)往往需要連續(xù)進(jìn)行1、2個(gè)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間，混合氣需要連續(xù)不停的供應(yīng)，造成實(shí)驗(yàn)成本高；(2)由于通氣壓力和速度的不穩(wěn)定可引起灌流液pH值和Po2的波動(dòng)，通氣速度過(guò)快即會(huì)導(dǎo)致pH值降低、Po2和Pco2偏高，而通氣速度過(guò)慢則導(dǎo)致pH值升高、Po2和Pco2偏低，從而易造成研究結(jié)果的假象；(3)不同實(shí)驗(yàn)(或?qū)嶒?yàn)人員)所使用容器的大小、形狀以及灌流液的量不同，要維持合適的灌流液pH值、Po2和Pco2則需要不同的充氣速度，通?？刂坪线m的充氣速度要依賴于經(jīng)驗(yàn)；(4)持續(xù)通氣，易導(dǎo)致不同部位灌流液的pH值、Po2和Pco2不均衡，如通氣部位pH值偏低，而Po2和Pco2偏高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用大量混合氣，現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)驗(yàn)成本高，且灌流液pH值、Po2和Pco2不穩(wěn)定問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種低成本的、可維持灌流液pH值、Po2和Pco2穩(wěn)定的方法，具有設(shè)計(jì)巧妙、制作簡(jiǎn)單、便于操作的特點(diǎn)。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的一種維持灌流液pH值、氧分壓和二氧化碳分壓穩(wěn)定的方法，其特征是，包括下述步驟(1)使用三個(gè)同等體積的容器，所述容器分為第一容器、第二容器和第三容器，在第一容器和第三容器中分別裝入灌流液和水，水的體積不少于灌流液的體積；第二容器空置；三個(gè)容器分別用一個(gè)帶有雙管的密封塞將容器口封閉并將雙管置入容器中，其中置入第一容器和第三容器的雙管為一長(zhǎng)、一短，長(zhǎng)管置入溶液的底部，短管置入容器上部氣室；置入第二容器的雙管均為短管，并分別連通第一容器密封塞上的短管和第三容器密封塞上的長(zhǎng)管，第三容器密封塞上的短管與空氣連通；(2)將第一容器密封塞上的長(zhǎng)管連接一個(gè)三通，該三通又與蠕動(dòng)泵和混合氣相連；(3)打開三通使混合氣連通第一容器的長(zhǎng)管，并同時(shí)阻斷該長(zhǎng)管與蠕動(dòng)泵的連通，給第一容器中的灌流液通混合氣至少10分鐘，使灌流液飽和混合氣體并置換第二容器中的空氣、進(jìn)而使第三容器的水飽和，過(guò)多的混合氣通過(guò)第三容器的短管排出；(4)打開三通使蠕動(dòng)泵連通第一容器的長(zhǎng)管，并同時(shí)阻斷該長(zhǎng)管與混合氣的連通，啟動(dòng)蠕動(dòng)泵使灌流液按實(shí)驗(yàn)所需的流速流出。
上述方案中，所述步驟(1)中第三容器灌入的最好是雙蒸水；所述的第二容器中的雙管分別連通第一容器密封塞上的短管和第三容器密封塞上的長(zhǎng)管，最好采用硅膠管進(jìn)行連通；所述步驟(2)中，第一容器密封塞上的長(zhǎng)管與三通的連接最好也采用硅膠管進(jìn)行連接。
與現(xiàn)有的給灌流液連續(xù)充氣的方法相比，本發(fā)明采用一套水隔絕空氣的方法，防止了直接暴露于空氣中的灌流液內(nèi)溶解氣體的析出，因此不需要對(duì)灌流液連續(xù)充氣即可穩(wěn)定Po2和pH值。當(dāng)在第一容器灌流液中通入較短時(shí)間的混合氣(10分鐘)，便可使灌流液內(nèi)的混合氣飽和，并將第二容器內(nèi)的空氣置換為混合氣，進(jìn)而又飽和了第三容器內(nèi)的水。當(dāng)灌流液按實(shí)驗(yàn)需要被蠕動(dòng)泵抽出，隨著第一容器內(nèi)灌流液面的下降，第二容器內(nèi)的混合氣被抽吸進(jìn)入第一容器，同時(shí)第三容器內(nèi)的水進(jìn)入第二容器，第三容器液面下降又將外界空氣抽吸入內(nèi)，從而確保了第一容器內(nèi)混合氣體壓力和灌流液pH、Po2和Pco2的穩(wěn)定。
本發(fā)明除上述維持灌流液pH值、Po2和Pco2相對(duì)恒定的優(yōu)點(diǎn)外，還具有可節(jié)省大量的混合氣、制作簡(jiǎn)單、操作方便的特點(diǎn)。


圖1為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的裝置示意圖。圖中1、三通；2、軟管；3、密封塞；4、氣室；5、長(zhǎng)管；6、短管；7、灌流液；8、空氣；9、純凈水；圖2為本發(fā)明方法實(shí)施例1的灌流液在5個(gè)小時(shí)內(nèi)的pH值、Po2和Pco2變化圖。其中圖2a為pH值隨時(shí)間的變化；圖2b為Po2隨時(shí)間的變化；圖2c為Pco2隨時(shí)間的變化。
圖3為使用直接暴露于空氣中的灌流液在5個(gè)小時(shí)內(nèi)的pH值、Po2和Pco2變化圖。其中，圖3a為pH值隨時(shí)間的變化；圖3b為Po2隨時(shí)間的變化；圖3c為Pco2隨時(shí)間的變化。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
實(shí)施例1如圖2所示，一種維持灌流液pH值、Po2和Pco2穩(wěn)定的方法，包括下述步驟(1)使用三個(gè)同等體積的容器，如透明玻璃瓶，在容器A和容器C中分別裝入灌流液7和雙蒸水9，雙蒸水9體積不小于灌流液7的體積，容器B空置；三個(gè)容器分別用一個(gè)帶有雙管的密封塞3將容器口封閉，并將雙管置入容器中，其中置入容器A和C的雙管為一長(zhǎng)管5、一短管6，長(zhǎng)管5置入溶液的底部，短管6置入容器上部氣室4；長(zhǎng)管5、短管6可采用不銹鋼管或玻璃管等。置入容器B的雙管均為短管6，并分別用硅膠管連通容器A密封塞3上的短管6和容器C密封塞3上的長(zhǎng)管5，容器C密封塞3上的短管6與外界空氣連通。
(2)將容器A密封塞3上的長(zhǎng)管5用硅膠管連接一個(gè)醫(yī)用三通1，其與一個(gè)蠕動(dòng)泵10和混合氣管相連，蠕動(dòng)泵10用于將灌流液7供給活體組織和細(xì)胞。
(3)旋轉(zhuǎn)醫(yī)用三通1的開關(guān)使含有95％氧氣和5％二氧化碳?xì)獾幕旌蠚馔ㄟ^(guò)硅膠管連通容器A中的長(zhǎng)管5，給第一容器中的灌流液7通混合氣，并同時(shí)阻斷該長(zhǎng)管5與蠕動(dòng)泵10的連通；當(dāng)持續(xù)通混合氣10分鐘后，混合氣依次飽和灌流液7、容器B內(nèi)的空氣也被置換為混合氣，進(jìn)而飽和了容器C內(nèi)的雙蒸水9。
(4)旋轉(zhuǎn)醫(yī)用三通1的開關(guān)使蠕動(dòng)泵10連通容器A的長(zhǎng)管5，并同時(shí)阻斷該長(zhǎng)管5與混合氣的連通，啟動(dòng)蠕動(dòng)泵10使灌流液7按實(shí)驗(yàn)所需的流速流出；隨著容器A內(nèi)灌流液7液面的下降，容器B內(nèi)的混合氣被抽吸進(jìn)入容器A，同時(shí)容器C內(nèi)的雙蒸水進(jìn)入容器B，容器C液面的下降又將外界空氣抽吸入內(nèi)，從而保證了容器A、容器B和容器C內(nèi)氣壓基本一致，進(jìn)而保證了灌流液7pH值、Po2和Pco2的穩(wěn)定。本實(shí)施例中使用的灌流液7為人工腦脊液(用于神經(jīng)科學(xué)研究中離體腦組織和神經(jīng)細(xì)胞的灌流)。
實(shí)施例2本實(shí)施例的方法步驟基本同實(shí)施例1，所不同之處是在步驟(1)中，容器A裝入的灌流液7是生理鹽水；容器C裝入的水是純凈水；在步驟(3)中，通入容器A生理鹽水7中混合氣持續(xù)12分鐘，本發(fā)明方法并不局限于以上實(shí)施例的灌流液，對(duì)于其他離體細(xì)胞、組織和器官實(shí)驗(yàn)所使用的灌流液，如樂氏液、任氏液、臺(tái)氏液等均同樣能適用。
圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例1的灌流液連續(xù)記錄的pH值、Po2和Pco25個(gè)小時(shí)的變化情況，從圖2a結(jié)果顯示，pH值變化很小，并保持在生理pH范圍內(nèi)(7.4±0.5)；圖2b與圖2c分別表明5個(gè)小時(shí)內(nèi)其Po2和Pco2基本恒定。而使用直接暴露于空氣中的灌流液，其pH值、Po2和Pco2變化情況見圖3所示。圖3a中，其pH值隨著時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增大，當(dāng)時(shí)間達(dá)到5小時(shí)時(shí)，其pH值增大至8以上；圖3b、圖3c中的Po2和Pco2降低的也非常明顯，遠(yuǎn)離正常值水平。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明了本發(fā)明方法解決了生命科學(xué)領(lǐng)域在離體組織或器官研究中，人工灌流液使用的穩(wěn)定性問(wèn)題，對(duì)真實(shí)再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有顯著的技術(shù)效果。
權(quán)利要求
1.一種維持灌流液pH值、氧分壓和二氧化碳分壓穩(wěn)定的方法，其特征是，包括下述步驟(1)使用三個(gè)同等體積的容器，所述容器分為第一容器、第二容器和第三容器，在第一容器和第三容器中分別裝入灌流液和水，水的體積不少于灌流液的體積；第二容器空置；三個(gè)容器分別用一個(gè)帶有雙管的密封塞將容器口封閉并將雙管置入容器中，其中置入第一容器和第三容器的雙管為一長(zhǎng)、一短，長(zhǎng)管置入溶液的底部，短管置入容器上部氣室；置入第二容器的雙管均為短管，并分別連通第一容器密封塞上的短管和第三容器密封塞上的長(zhǎng)管，第三容器密封塞上的短管與空氣連通；(2)將第一容器密封塞上的長(zhǎng)管連接一個(gè)三通，該三通又與蠕動(dòng)泵和混合氣相連；(3)打開三通使混合氣連通第一容器的長(zhǎng)管，并同時(shí)阻斷該長(zhǎng)管與蠕動(dòng)泵的連通，給第一容器中的灌流液通混合氣至少10分鐘，使灌流液飽和混合氣體并置換第二容器中的空氣、進(jìn)而使第三容器的水飽和，過(guò)多的混合氣通過(guò)第三容器的短管排出；(4)打開三通使蠕動(dòng)泵連通第一容器的長(zhǎng)管，并同時(shí)阻斷該長(zhǎng)管與混合氣的連通，啟動(dòng)蠕動(dòng)泵使灌流液按實(shí)驗(yàn)所需的流速流出供給活體組織和細(xì)胞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的維持灌流液pH值、氧分壓和二氧化碳分壓穩(wěn)定的方法，其特征是，所述步驟(1)中第三容器灌入的水為雙蒸水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的維持灌流液pH值、氧分壓和二氧化碳分壓穩(wěn)定的方法，其特征是，所述的第二容器中的雙管分別與第一容器密封塞上的短管和第三容器密封塞上的長(zhǎng)管的連通，采用硅膠管進(jìn)行連通；所述的第一容器密封塞上的長(zhǎng)管與三通的連接采用硅膠管進(jìn)行連接。
全文摘要
本發(fā)明為了解決生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用大量混合氣，實(shí)驗(yàn)成本高，且灌流液pH值、Po
文檔編號(hào)C12Q1/00GK101038283SQ20071001761
公開日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2007年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月3日
發(fā)明者李延海, 韓太真, 謝雯 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)