[发明专利]红细胞—固体壁面高速碰撞显微可视化实验装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种红细胞—固体壁面高速碰撞显微可视化实验装置。

【背景技术】

心脏功能衰竭严重威胁患者生命。药物治疗和手术治疗方法都难以取得明显的效果，而器官移植治疗又面临着捐献者过少的困难。为了取得更好的治疗效果，医学工作者和研究人员期望利用人工机械性血液泵来维持患者体内的血液循环，挽救患者生命，改善生活质量。然而，由于血液泵内的叶片转速高达几千转，甚至上万转，导致血液内的红细胞在高速运动下和血液泵叶片、壁面等部件发生碰撞，进而导致溶血，即红细胞膜破裂，血红蛋白发生游离，红细胞无法正常工作，这也成为人工血液泵发展的瓶颈问题。传统研究认为血液泵内红细胞溶血是由于流动产生的剪切力导致的，而对于血液运动中红细胞与血液泵部件高速碰撞导致的溶血鲜有研究，而且目前相关研究中红细胞的流动速度较低，故而全面研究高速碰撞条件下红细胞的溶血问题，具有十分重要的工程和学术意义。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种红细胞—固体壁面高速碰撞显微可视化实验装置，实现红细胞—固体壁面高速碰撞的显微可视化，观测不同流速以及不同碰撞壁面条件下红细胞的运动过程以及与固体壁面发生碰撞的过程，并获取大量运动和碰撞过程中的瞬时图像，对高速碰撞条件下的溶血进行研究。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

一种红细胞-固体壁面高速碰撞显微可视化实验装置，包括高速相机、光学显微镜、注射器、微量注射泵、图像采集计算机、微通道、废液收集杯和双光源；微通道固定于载物台上，入口孔与出口孔通过管路分别和注射器与废液收集杯相连；注射器安装在微量注射泵上；光学显微镜设置于微通道上方，高速相机设置于光学显微镜上方并和图像采集计算机相连；双光源设置于微通道的下方。

本发明进一步的改进在于：所述注射器中装载红细胞悬浮液，实验时微通道内红细胞悬浮液的流动速度为0.1m/s-3m/s，流速较高，高于目前其他相关研究中的流速。

本发明进一步的改进在于：微通道选用与血液和红细胞生物相容性较好的材料。

本发明进一步的改进在于：微通道的材质为聚二甲基硅氧烷。

本发明进一步的改进在于：所述双光源为显微光源和荧光光源构成的双光源；光学显微镜中设置有滤光片。

本发明进一步的改进在于：微通道呈T或Y形，微通道包括一个入口孔和两个出口孔。

本发明进一步的改进在于：光学显微镜对细胞运动和碰撞过程进行放大和观测，高速相机用于获取碰撞过程中的瞬态图像，并在图像采集计算机中进行图像输出。

本发明进一步的改进在于：在配制红细胞悬浮液过程中，使用微米级内径过滤网对红细胞悬浮液进行多次过滤。

本发明进一步的改进在于：实验中，每隔一段时间对注射器中红细胞悬浮液进行均匀化。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

本发明建立了一种对血液泵内红细胞和固体壁面高速碰撞过程的模拟实验系统，实现红细胞-固体壁面高速碰撞的显微可视化，观测不同流速以及不同碰撞壁面条件下红细胞的运动过程以及与固体壁面发生碰撞的过程，并获取大量运动和碰撞过程中的瞬时图像，对高速碰撞条件下的溶血进行研究；为阐明溶血机理，建立溶血模型，确定影响参数等相关研究提供理论基础和参考数据。