申请/专利权人：中国科学院近代物理研究所

申请日：2016-07-30

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN107664591B

主分类号：G01N1/28

分类号：G01N1/28;G01N23/22;G01N23/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2018.03.09#实质审查的生效;2018.02.06#公开

摘要：本发明涉及一种模拟骨矿流失的装置，该装置包括顶部设有盖子且底部设有槽孔Ⅰ的圆柱形有机玻璃容器和计算机。所述盖子上分别设有槽孔Ⅱ、槽孔Ⅲ，该槽孔Ⅱ内插有钙离子浓度探测器；所述有机玻璃容器内装固定于底部的离体骨组织样品及浸泡该样品的模拟溶液，并通过导管Ⅰ经所述槽孔Ⅲ连有蠕动泵，通过导管Ⅱ经所述槽孔Ⅰ与所述蠕动泵相连；所述钙离子浓度探测器的尾部数据线经探测器数据采集器与所述计算机的USB接口相连，该计算机安装与所述钙离子浓度探测器相配套的软件。本发明还公开了该装置的使用方法。本发明结构简单、方法简便，所得数据均匀、可靠，可适用于地面上开展模拟空间环境下骨矿流失的监测和研究。

主权项：1.一种模拟骨矿流失的装置的使用方法，其特征在于：模拟骨矿流失的装置包括顶部设有盖子且底部设有槽孔Ⅰ的圆柱形有机玻璃容器（1）和计算机（5）；所述盖子上分别设有槽孔Ⅱ、槽孔Ⅲ，该槽孔Ⅱ内插有钙离子浓度探测器（2）；所述有机玻璃容器（1）内装固定于底部的离体骨组织样品及浸泡该样品的模拟溶液，并通过导管Ⅰ经所述槽孔Ⅲ连有蠕动泵（3），通过导管Ⅱ经所述槽孔Ⅰ与所述蠕动泵（3）相连；所述钙离子浓度探测器（2）的尾部数据线经探测器数据采集器（4）与所述计算机（5）的USB接口相连，该计算机（5）安装与所述钙离子浓度探测器（2）相配套的软件；所述模拟溶液是指浓度为0.01M的稀盐酸溶液或浓度为0.5M的乙二胺四乙酸二钠溶液；该装置的使用方法包括以下步骤：⑴制备骨组织样品：将去除油脂及骨髓后洗净并空气中干燥40~56h的长度为4~6cm的骨组织，经打磨平整后，即得骨组织样品；⑵将所述骨组织样品固定于有机玻璃容器（1）的底部；⑶配制浓度为0.01M的稀盐酸溶液或浓度为0.5M的乙二胺四乙酸二钠溶液作为模拟溶液；⑷将所述模拟溶液注满所述有机玻璃容器（1），使所述骨组织样品浸泡在所述模拟溶液里，使样品中的骨钙不断流出，实现空间环境下骨矿流失效应的模拟；⑸将钙离子浓度探测器（2）经槽孔Ⅱ插入所述有机玻璃容器（1）内并使之固定；⑹打开蠕动泵（3），使所述模拟溶液循环流动；启动计算机（5），运行与所述钙离子浓度探测器（2）相配套的软件，设定读取数据的时间点，此时骨钙含量实时监测系统开始工作；⑺数据汇总与分析：将探测器数据采集器（4）采集的所述模拟溶液中的钙离子浓度变化数据进行汇总并整理成表或图；同时，于不同时间段取骨组织样品进行扫描电镜、X射线衍射测试。

全文数据：一种模拟骨矿流失的装置及其使用方法技术领域[0001]本发明涉及空间科学研究技术领域，尤其涉及一种模拟骨矿流失的装置及其使用方法。背景技术[0002]前苏联和美国的科学家从过去几十年的太空飞行研宄中已经明确空间环境能造成宇航员产生骨质疏松的症状，其主要原因是微重力条件下骨组织因缺少应力刺激的作用，使骨质流失的速度大于骨质重建的速度。近些年来，我国的空间科学研宄发展十分迅速，自“神舟5号”飞船成功实现载人航天之后，登月工程、空间站计划、火星探测等深空探索计划正稳步推进，未来太空飞行会更加频繁，太空滞留时间也会更长。研宄数据表明，太空飞行中宇航员每个月流失的骨重量占骨总量的1•5%~2%，尽管采取了锻炼、药物及营养等手段进行干预，S间骨质流失问题一直困扰着航天员，成为制约人类长时间驻留太空的瓶颈因素。此外，在日常生活中，人体因缺乏活动引起的骨质流失与空间环境下引起的骨质流失极为相似。因此，研究和预防各种骨质流失带来的骨质疏松、骨折等相关疾病的发生，将在我国的宇航事业和公共医疗卫生行业中发挥积极的作用。[0003]由于时间、空间、经费、样本量等条件的限制，直接在太空开展骨质流失机制及应对措施研发尚不具备条件，在地面模拟空间环境下进行相关研宄就成了首选。同时，由于体内整体骨组织生理学和生物化学的复杂性，中外科学家的研宄结果尚未能完全阐明空间环境下骨质流失的过程和机理，同时骨质流失引起的骨矿成分变化也应该提供相关的超微结构特点，这些也是体内整体骨组织研究无法提供的条件和数据。[0004]微重力是重要的、不可消除的空间环境因素之一，也是造成空间环境下骨质流失最主要的因素。在地面上模拟微重力的方法有很多，目前常用的有磁悬浮、回转器、鼠尾悬吊法。研宄表明模拟微重力条件能降低成骨细胞内力敏感基因C0X2、PGE2、Cbfal的表达，并通过影响细胞因子VD3、BMP2、TGF-0的表达调控成骨细胞的分化;模拟微重力还可以导致细胞骨架的重排并影响细胞的功能。这些研究主要采取二维或三维旋转培养的细胞样品和动物尾吊法使细胞样品和动物后肢产生类似于悬浮的生理效果，以抵消大部分的重力效应来模拟微重力环境的，属于物理学方法。现已知道骨组织由生物磷灰石（主要成份为Ca5P〇4C〇33、胶原蛋白和水构成，其中的生物磷灰石与骨硬度密切相关，在密质骨中的含量可占到70%左右，并且对化学环境的改变极为敏感。最新的研究表明：骨质流失与生物液体和生物磷灰石晶体间的机械-化学作用密切相关，提示我们可以用化学的方法来模拟空间环境下的骨质流失效应。发明内容[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种均匀、可靠的模拟骨矿流失的装置。[0006]本发明所要解决的另一个技术问题是提供该模拟骨矿流失的装置的使用方法。[0007]为解决上述问题，本发明所述的一种模拟骨矿流失的装置，其特征在于:该装置包括顶部设有盖子且底部设有槽孔I的圆柱形有机玻璃容器和计算机;所述盖子上分别设有槽孔n、槽孔m，该槽孔n内插有钙离子浓度探测器;所述有机玻璃容器内装固定于底部的离体骨组织样品及浸泡该样品的模拟溶液，并通过导管1经所述槽孔111连有蠕动泵，通过导管n经所述槽孔I与所述蠕动泵相连;所述钙离子浓度探测器的尾部数据线经探测器数据采集器与所述计算机的USB接口相连，该计算机安装与所述钙离子浓度探测器相配套的软件。[0008]所述模拟溶液是指浓度为0.01M的稀盐酸溶液或浓度为0.5M的乙二胺四乙酸二钠溶液。[0009]如上所述的一种模拟骨矿流失的装置的使用方法，包括以下步骤：⑴制备骨组织样品：将去除油脂及骨髓后洗净并空气中干燥40〜56h的长度为4〜6cm的骨组织，经打磨平整后，即得骨组织样品；⑵将所述骨组织样品固定于有机玻璃容器的底部；3配制浓度为0.01M的稀盐酸溶液或浓度为0.5M的乙二胺四乙酸二钠溶液作为模拟溶液；⑷将所述模拟溶液注满所述有机玻璃容器，使所述骨组织样品浸泡在所述模拟溶液里，使样品中的骨钙不断流出，实现空间环境下骨矿流失效应的模拟；⑸将钙离子浓度探测器经槽孔n插入所述有机玻璃容器内并使之固定；⑹打开蠕动泵，使所述模拟溶液循环流动；启动计算机，运行与所述钙离子浓度探测器相配套的软件，设定读取数据的时间点，此时骨钙含量实时监测系统开始工作；⑺数据汇总与分析:将探测器数据采集器采集的所述模拟溶液中的钙离子浓度变化数据进行汇总并整理成表或图；同时，于不同时间段取骨组织样品进行扫描电镜、X射线衍射狈B式。[0010]本发明与现有技术相比具有以下优点：1、本发明利用骨组织中的生物磷灰石可以与模拟溶液发生化学反应的原理，将骨组织样品中的矿物元素抽提出来，以模拟空间环境下的骨矿流失效应。[0011]2、本发明中钙离子浓度探测器用来测量浸泡骨组织样品的模拟溶液的骨矿元素的变化，从而间接反映骨组织样品中的骨矿含量变化;同时，蠕动栗用来实现溶液的循环流动，使钙离子浓度探测器的监测结果更加均匀、可靠。[0012]3、本发明结构简单、方法简便，可适用于地面上开展模拟空间环境下骨矿流失的监测和研究。附图说明[00131下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。[0014]图1为本发明的结构示意图。[00151图2为用本发明所测得的经0.01M稀盐酸溶液处理的牛骨组织的骨钙变化结果每小时一个测量点）。[0016]图中：1一有机玻璃容器;2—钙离子浓度探测器;3—蠕动泵;4一探测器数据采集器;5—计算机。具体实施方式[0017]如图1所示，一种模拟骨矿流失的装置，该装置包括顶部设有盖子且底部设有槽孔I的圆柱形有机玻璃容器1和计算机5。盖子上分别设有槽孔11、槽孔111，该槽孔11内插有钙离子浓度探测器2;有机玻璃容器1内装离体骨组织样品及浸泡该样品的稀酸溶液，并通过导管I经槽孔m连有蠕动栗3;离体骨组织样品固定于槽孔I上，并通过导管n经槽孔I与蠕动泵3相连;钙离子浓度探测器2的尾部数据线经探测器数据采集器4与计算机5的USB接口相连，该计算机5安装与钙离子浓度探测器2相配套的软件。[0018]其中：模拟溶液是指浓度为0.01M的稀盐酸溶液或浓度为0.5M的乙二胺四乙酸二钠溶液。[0019]该模拟骨矿流失的装置的使用方法，包括以下步骤：1制备骨组织样品：将去除油脂及骨髓后洗净并空气中干燥4〇〜56h的长度为4〜6cm的骨组织，经打磨平整后，即得骨组织样品；⑵将骨组织样品固定于有机玻璃容器1的底部；⑶配制浓度为0.01M的稀盐酸溶液或浓度为〇.5M的乙二胺四乙酸二钠溶液作为模拟溶液；⑷将模拟溶液注满有机玻璃容器1，浸泡骨组织样品使样品中的骨钙不断流出，实现空间环境下骨矿流失效应的模拟；⑸将钙离子浓度探测器2经槽孔n插入有机玻璃容器1内并使之固定；⑹打开蠕动泵3,使模拟溶液循环流动；启动计算机5,运行与钙离子浓度探测器2相配套的软件，设定读取数据的时间点，此时骨钙含量实时监测系统开始工作；⑺数据汇总与分析:将探测器数据采集器4采集的模拟溶液中的钙离子浓度变化数据进行汇总并整理成表或图；同时，于不同时间段取骨组织样品进行扫描电镜、X射线衍射测试。[0020]实施例[0021]以0.01M稀盐酸溶液、牛骨组织中骨钙流失的实时监测为例，具体的实施过程如下：⑴制备骨组织样品：取成年牛胫骨一段，用电锯锯掉两端，保留中间较平直部分，置于开水中煮沸10〜20分钟，去除骨内油脂及骨髓后洗净，空气中干燥40〜5eh。用手持电锯从干燥牛骨中间取一段长度4〜6cm的骨组织，打磨平整后，即得骨组织样品。[0022]⑵将骨组织样品固定于半径RX高H=4cmX8cm的圆柱形有机玻璃容器1的底部。[0023]⑶配制0.01M稀盐酸溶液。[0024]⑷将稀盐酸溶液注满有机玻璃容器1，使骨组织样品浸泡在稀盐酸溶液里120h，使样品中的骨钙不断流出，实现空间环境下骨矿流失效应的模拟。[0025]⑸将钙离子浓度探测器2VernierCA-BTA经槽孔II插入有机玻璃容器1内并使之固定。⑼丨」升蟎动泵3卡默尔KSP-F03A，使稀盐酸溶液循环流动；启动计算机5，通过一个基fLabview或其它编程语言编写的软件系统将所有装置连接在一起并进行控制，运行与轉禺子浓度探测器2相配套的软件VernierLoggerPro，设定每间隔1小时读取一次数据，共读取丨2〇次，此时骨钙含量实时监测系统开始工作。[0027]⑺数据汇总与分析:将探测器数据采集器4VernierLQ-MINI采集的稀盐酸溶液中的钙离子浓度变化数据进行汇总并整理成表或图（如图2所示），用来研宄模拟空间环境下的骨矿流失效应.同时，于不同时间段取发生了骨矿流失的骨组织样品制成超薄切片进行扫描电镜测试，以观察生物磷灰石晶体和胶原蛋白的超微结构变化。用X射线衍射技术观察生物磷灰石的晶体特征。

权利要求：1.一种模拟骨矿流失的装置，其特征在于:该装置包括顶部设有盖子且底部设有槽孔I的圆柱形有机玻璃容器1和计算机5;所述盖子上分别设有槽孔n、槽孔m，该槽孔n内插有钙离子浓度探测器2;所述有机玻璃容器1内装固定于底部的离体骨组织样品及浸泡该样品的模拟溶液，并通过导管I经所述槽孔m连有蠕动泵3，通过导管n经所述槽孔I与所述蠕动泵3相连;所述钙离子浓度探测器2的尾部数据线经探测器数据采集器4与所述计算机5的USB接口相连，该计算机5安装与所述钙离子浓度探测器2相配套的软件。2.如权利要求1所述的一种模拟骨矿流失的装置，其特征在于:所述模拟溶液是指浓度为0.01M的稀盐酸溶液或浓度为0•5M的乙二胺四乙酸二钠溶液。3.如权利要求1所述的一种模拟骨矿流失的装置的使用方法，包括以下步骤：⑴制备骨组织样品：将去除油脂及骨髓后洗净并空气中干燥40〜5eh的长度为4〜6cm的骨组织，经打磨平整后，即得骨组织样品；⑵将所述骨组织样品固定于有机玻璃容器1的底部；⑶配制浓度为〇.〇1M的稀盐酸溶液或浓度为〇•5M的乙二胺四乙酸二钠溶液作为模拟溶液；⑷将所述模拟溶液注满所述有机玻璃容器（1，使所述骨组织样品浸泡在所述模拟溶液里，使样品中的骨轉不断流出，实现空间环境下骨矿流失效应的模拟；⑸将钙离子浓度探测器2经槽孔n插入所述有机玻璃容器1内并使之固定；⑹打开蠕动泵3，使所述模拟溶液循环流动；启动计算机5，运行与所述钙离子浓度探测器2相配套的软件，设定读取数据的时间点，此时骨钙含量实时监测系统开始工作；⑺数据汇总与分析:将探测器数据采集器4采集的所述模拟溶液中的钙离子浓度变化数据进行汇总并整理成表或图；同时，于不同时间段取骨组织样品进行扫描电镜、X射线衍射测试。

百度查询： 中国科学院近代物理研究所 一种模拟骨矿流失的装置及其使用方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD