组织氧和工程氧测量系统

仪器概况

       微型/小型光纤氧测量仪也称之为组织氧/工程氧测量仪, 前者主要用于生命科学研究如动物体内或植物体内的氧气测 量包括组织移植存活过程中氧气含量、细胞培养或组织器官 灌流过程中氧气含量的检测以及极小空间液体内氧气含量的 测量等，而后者主要用于生物工程或生物制药以及农业工程 等领域的研究和应用。

       该设备体积小巧，节省实验室空间，同时便于携带，由 于可以定制干电池驱动的型号，可以用于某些野外作业场合（预定时需要说明）。只需要一根RS232的连接线就可以连 接到电脑，数据可以随时显示、存储和分析。

 

 

工作原理

        LED发射蓝色的光激发传感器斑点以便发射荧光，如果 传感器尖端遇到氧气分子，多余的能量就会以一种非辐射性 的方式转移到氧分子上，渐减或淬灭荧光信号，淬灭的程度与基质中局部氧气的压力相关联。

       此荧光寿命测量方法不受光纤弯曲度的影响，也不受样本的光学特性影响（如浑浊度、折光率和着色等）。 而传统的光纤氧气测量容易受光源稳定性和环境光线的影响。

 

仪器特征

1、外形小巧：氧测量系统是一个紧凑型、便于携带及完全由计算机控制的氧测量仪，带有非常小巧的光纤氧传感器。

2、新技术：该技术优于传统的光强度传感器，在于建立一个稳态的内部反射值。

3、信号稳定，测量精度高：该特征使光纤氧传感器在许多领域应用更加灵活方便。

4、温度补偿：该系统自动补偿样本中氧含量由于温度变异引起的差异。

5、组织氧测量光纤电极纤小精细，尖端直径＜50nm；工程氧测量光纤电极坚固耐用，可进行高压灭菌消毒。

6、测量过程中不消耗被测物质-氧气。

7、可使用TTL触发输入和模拟输出；

 

仪器应用

1、微型组织氧测量仪

      缺血再灌注研究中氧气含量的检测： 包括心脏、肾脏、肝脏、肺等；

      缺血再灌注中脑组织氧气含量测量；

      用于肿瘤组织生长过程中氧气消耗情况的 连续实时检测；

      细胞培养过程中氧气含量监测；

      海洋沉积物不同层面氧气分布及性能研究;

      土壤的氧气分布及性能分析；

      肌肉运动研究中氧气消耗检测；

 

2、小型工程氧测量仪

①生物工程技术应用；

• 用于细胞培养基氧含量的控制；
• 对生物反应器进行在线和非侵入式控制；
• 用于啤酒厂的灌瓶过程控制；
• 用于污水处理和再循环水氧气检测；
• 包装过程中的质量控制；

 

②置入研究应用；

• 将氧气电极长期植入土壤中对氧气进行连续 实时检测；
• 将氧气电极长期植入植物中对氧气含量进行 实时检测；

 

电极选择

一、微型组织氧电极：WPI微型组织氧电极是以50 pm的硅波导为基础建立的，为了保护光纤不折断, 要根据不同的用途在光纤的周围设计合适的保护套和管道。

 

A.针形保护套电极：

    带有氧敏感尖端的光纤放置于一个不锈钢针头的保护套内

    用于插进半固体如沉积物或生物膜作为穿刺探针

    用于穿透隔膜

 

 

B,流通池保护套电极：

    带有集成微型组织氧电极的小型化流通池

    通过一个LUER锁适配器连接到管道系统

    在线监测

    能够通过高压灭菌锅消毒（130 °C, 1.5大气压）

 

 

C.可植入电极：

    不带任何保护套

    植入到动物的血液循环中测量循环氧气

    植入土壤中测量氧气

    置入客户定制的保护套中进行实验

    能够通过高压灭菌锅消毒（130 °C, 1.5大气压）

 

二、小型工程氧电极：小型工程氧电极是在2 mm的塑料光纤（POF）基础上建立的，WPI公司也可 以根据不同的应用，提供不同的标准设计，当然也能够按照客户的要求进行定制。

 

 

A．具有氧敏感箔涂层的塑料光纤电极：

      塑料光纤抛光末端涂有曲面氧敏感金属箔

      能够用于过程应用

      非常坚固的电极和长期使用的稳定性

      能够用双氧水和酒精消毒，由于塑料光纤特性不能高温高压消毒

 

 

B．集成氧电极的流通池电极：

      非常坚固的电极和长期使用的稳定性

      能够进行原位清洗

      在线监测

      能够测量液态和干性气态氧

      能够通过高压灭菌锅、乙醇和双氧水消毒（130 °C, 1.5大气压）

 

 

C．曲面氧敏感金属箔电极：

      透过烧杯壁或透明包装外壁对内含液态物质进行无创、非破坏性氧气测量

      具有在线监测和长期测量稳定性的特点

      能够进行原位清洗

      能够通过高压灭菌锅、乙醇和双氧水消毒（130 °C, 1.5大气压）

 

微型组织氧参考文献

[1]   Transient hypoxia reprograms differentiating adipocytes for enhanced insulin sensitivity and triglyceride accumulation^]. H Lu et al., International Journal of Obesity 2016, 40:l?28;

[2]   Angiotensin II Type 1 and Type 2 Receptors Regulate Basal Skeletal Muscle Microvascular Volume and Glucose Use[J]. Weidong Chai et al., Hypertension, 2010, 55[part 2], 523-530.

[3]   Role of hypoxia in obesity-induced disorders of glucose and lipid metabolism in adipose tissue[J]. Jun Yin et al., Am J Physiol Endocrinol Metab, 2009, 296, 333-342.

[4]   Hypoxia is a potential risk factor fbr chronic inflammation and adiponectin reduction in adipose tissue of ob/ob and dietary obese mice[J]. Jianping Y et al., Am J Physiol Endocrinol Metab, 2007, 293, 1118-1128.