用于機動化注射和抽吸的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種機動化注射和抽吸系統(tǒng)及其使用方法，其中，機動化注射和抽吸系統(tǒng)包括：（a）聯(lián)接到針的注射器，其中，注射器包括柱塞；（b）插管；（c）管，所述管具有第一端部和第二端部，其中，第一端部聯(lián)接到針而第二端部聯(lián)接到插管；（d）注射器驅(qū)動器，所述注射器驅(qū)動器驅(qū)動柱塞；（e）至少一個腳踏板；（f）步進(jìn)馬達(dá)；和（g）控制單元，所述控制單元與步進(jìn)馬達(dá)、注射器驅(qū)動器和至少一個腳踏板通信。
【專利說明】用于機動化注射和抽吸的系統(tǒng)和方法
[0001]交叉引用
[0002]本申請要求在2011年5月13日提交的美國臨時專利申請序列號N0.61/485793 以及在2011年9月14日提交的美國臨時專利申請序列號N0.61/534516的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容在此以援引的方式并入本發(fā)明。
[0003]美國政府權(quán)益聲明
[0004]本發(fā)明是在由國家衛(wèi)生研究院資助的授權(quán)序列號F23DK083226和 5U01DK070460-07的政府支持下完成。美國政府具有本發(fā)明中的某些權(quán)利。
【背景技術(shù)】
[0005]在實驗和/或臨床情況中，例如顯微手術(shù)、微操作的微手術(shù)有時需要注射和抽吸流體或者溶液。目前可用的注射泵以單一注射模式或者抽吸模式工作。當(dāng)這種方式不可行或者不理想時，這些系統(tǒng)需要用戶在手術(shù)中間停止/暫停并且釋放試樣或者動物，以對控制單元重新編程，從而切換模式。此外，在手術(shù)中間對控制單元重新編程是不切實際的，這是因為操作者的手通常不空閑。而且，盡管這些系統(tǒng)能夠以預(yù)設(shè)的流速輸送預(yù)設(shè)體積，但是在注射或者抽吸期間不能實時改變這些參數(shù)。
[0006]另外，一些現(xiàn)有系統(tǒng)使用兩個終端(即，兩根針、兩根插管等)使得抽吸和輸注兩種模式成為可能，這需要兩個切口或者進(jìn)入/離開點。在手術(shù)中，即使僅期望或需要單個模式時，也得同時實施注射和抽吸兩種模式。結(jié)果，這些系統(tǒng)不能抽吸和/或輸送同一組織或者液體。并且，同樣不能在注射或者抽吸期間改變預(yù)設(shè)體積和流速。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供一種機動化注射和抽吸系統(tǒng)，所述機動化注射和抽吸系統(tǒng)允許在手術(shù)期間的任何時候在不中斷的情況下在通過單個入口點的注射行為和抽吸行為之間立即過渡，并且通過使用一個或多個腳踏板根據(jù)需要實施多次。機動化注射和抽吸系統(tǒng)具有通過同樣的一個或多個腳踏板調(diào)整待抽吸或注射的工作流體的流速和體積的額外益處。這種系統(tǒng)以最小化湍流和物理擾動將宏觀顆粒和微觀顆粒的溶液以受控且精確的方式抽吸和輸送到有限空間中，這繼而減少了寶貴且昂貴試劑的浪費。所述系統(tǒng)的另一個改進(jìn)之處在于與試樣和溶液相接觸的部件經(jīng)受高溫高壓消毒，以在無菌應(yīng)用中防止感染。所述系統(tǒng)的另一個優(yōu)勢在于在手術(shù)中不用手進(jìn)行操作，從而使得單人便能夠?qū)嵤┲T如移植的手術(shù)，這種手術(shù)通常需要兩名人員來實施。
[0008]本發(fā)明的示例性應(yīng)用包括:在移植領(lǐng)域中實施的實驗性顯微手術(shù)或者顯微操作 (將胰島和胰腺胚胎芽以及細(xì)胞懸液注入到活體或者哺乳動物的不同的部位);耳蝸灌注(輸送原料藥和抽吸耳蝸流體，例如外淋巴)；沖洗可植入的微型裝置，例如導(dǎo)管和線路等；利用單根插管在腦中立體定位輸送和抽吸；和在培養(yǎng)基中灌注和收回溶液和細(xì)胞/組織。在臨床情況下，眼內(nèi)顯微手術(shù)輸送和收回單根插管，使用單根插管進(jìn)行臨床胰島灌注，沖洗中耳和其它顱腔以及從中耳和其它顱腔收回。[0009]因此，在第一方面，本發(fā)明提供了一種機動化注射和抽吸系統(tǒng)，其包括:(a)聯(lián)接到針的注射器，其中，注射器包括柱塞；(b)插管；(C)管，所述管具有第一和第二端部，其中，第一端部聯(lián)接到針而第二端部聯(lián)接到插管；(d)注射器驅(qū)動器，所述注射器驅(qū)動器驅(qū)動柱塞；(e)至少一個腳踏板；(f)步進(jìn)馬達(dá)jP(g)控制單元，所述控制單元與步進(jìn)馬達(dá)、注射器驅(qū)動器和至少一個腳踏板通訊。
[0010]在一個實施例中，本發(fā)明規(guī)定至少一個腳踏板包括第一腳踏板和第二腳踏板，使得第一腳踏板控制注射模式，而第二腳踏板控制抽吸模式。
[0011]在另一個實施例中，第一腳踏板包括電位計，以便控制注射流速，而第二腳踏板包括電位計，以控制抽吸流速。[0012]在第二方面，本發(fā)明還提供一種使用機動化注射和抽吸系統(tǒng)的方法，其中，所述方法包括:(a)將注射器裝載到注射器驅(qū)動器上，其中，注射器預(yù)填充有溶液，并且其中所述注射器包括注射器本體、柱塞和針；其中，注射器驅(qū)動器包括(i)用于將注射器本體保持在固定位置的基部和(ii)用于接收柱塞的可運動平臺；(b)使第一腳踏板從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)；(c)作為回應(yīng)，在注射模式中，通過可運動平臺驅(qū)動柱塞向前；(d)使第二腳踏板從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)4P(e)作為回應(yīng)，在抽吸模式中通過可運動平臺驅(qū)動柱塞向后。
[0013]在一個實施例中，所述方法還包括將管的第一端部聯(lián)接到針而將管的第二端部聯(lián)接到插管的步驟。
[0014]在另一個實施例中，所述方法還包括通過改變第一腳踏板的旋轉(zhuǎn)程度來調(diào)整注射流速的步驟。
[0015]在另一個實施例中，所述方法還包括通過改變第二腳踏板的旋轉(zhuǎn)程度來調(diào)整抽吸流速的步驟。
[0016]在第三方面中，本發(fā)明提供了一種使用機動化注射和抽吸系統(tǒng)的方法，其中，所述方法包括:(a)將注射器裝載到注射器驅(qū)動器上，其中，注射器預(yù)填充有溶液，并且其中注射器包括注射器本體、柱塞和針；其中，注射器驅(qū)動器包括(i)用于將注射器本體保持在固定位置的基部和(i i )用于接收注射器柱塞的可運動平臺；(b )使單一腳踏板從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)；(c)作為回應(yīng)，在注射模式中通過可運動平臺驅(qū)動柱塞向前；(d)使單個腳踏板從靜止位置向后旋轉(zhuǎn)4P(e)作為回應(yīng)，在抽吸模式中通過可運動平臺驅(qū)動柱塞向后。
[0017]在一個實施例中，所述方法還包括通過改變腳踏板向前旋轉(zhuǎn)的程度來調(diào)整注射流速以及通過改變腳踏板向后旋轉(zhuǎn)的程度來調(diào)整抽吸流速的步驟。
[0018]在第四方面中，本發(fā)明提供了一種使用機動化注射和抽吸系統(tǒng)的方法，其中，所述方法包括:(a)將注射器裝載到注射器驅(qū)動器上，其中，注射器預(yù)填充有溶液，并且其中注射器包括注射器本體、柱塞和針，并且其中，注射器驅(qū)動器包括(i)用于將注射器本體保持在固定位置的基部和(ii)用于接收柱塞的可運動平臺；(b)使第一腳踏板從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)；(c)作為回應(yīng)，在注射模式中通過可運動平臺驅(qū)動柱塞向前；(d)使第二腳踏板從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)4P(e)作為回應(yīng)，在抽吸模式中通過可運動平臺驅(qū)動柱塞向后。
[0019]在第五方面中，本發(fā)明提供了一種使用機動化注射和抽吸系統(tǒng)的方法，其中，所述方法包括:(a)將注射器裝載到注射器驅(qū)動器上，其中，注射器預(yù)填充有溶液，并且其中注射器包括注射器本體、柱塞和針，并且其中，注射器驅(qū)動器包括用于將注射器本體保持在固定位置的基部和用于接收注射器柱塞的可運動平臺；(b)使單個腳踏板從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)；(C)作為回應(yīng)，在注射模式中通過可運動平臺驅(qū)動柱塞向前；(d)使單個腳踏板從靜止位置向后旋轉(zhuǎn)；和(e)作為回應(yīng)，在抽吸模式中通過可運動平臺驅(qū)動柱塞向后。
[0020]在第六方面中，本發(fā)明提供了一種使用機動化注射和抽吸系統(tǒng)將細(xì)胞移植到眼睛的前房中的方法，其中，所述方法包括:(a)將注射器裝載到注射器驅(qū)動器上，其中，注射器預(yù)填充有溶液，并且其中注射器包括注射器本體、柱塞和針，并且其中，注射器驅(qū)動器包括用于將注射器本體保持在固定位置的基部和用于接收柱塞的可運動平臺；(b)使用注射器驅(qū)動器將期望數(shù)量的細(xì)胞抽吸到儲存器中；(C)通過連接管將插管連接到儲存器；(d)將注射器管的第二端部連接到針；(e)通過將細(xì)胞從儲存器推出到連接管然后推出到插管中， 將細(xì)胞裝載到插管中；(f)在被治療者的眼睛的角膜中形成切口 ；(g)將插管插入通過切口 ；(h)使第一腳踏板從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)；(i)作為回應(yīng)，在注射模式中通過可運動平臺向前驅(qū)動柱塞，從而將細(xì)胞從插管排出，使細(xì)胞沉積在虹膜上；(j)如果需要，使第二腳踏板從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)；(k)如果需要，作為回應(yīng)，在抽吸模式中通過可運動平臺向后驅(qū)動柱塞,從而將細(xì)胞拉回到插管中；和(I)從切口收回插管。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是處于未裝載條件下的機動化注射和抽吸系統(tǒng)的俯視圖；
[0022]圖2是處于未裝載條件下的機動化注射和抽吸系統(tǒng)的側(cè)視圖；
[0023]圖3是處于裝載條件下的機動化注射和抽吸系統(tǒng)的俯視圖；
[0024]圖4是處于裝載條件下的機動化注射和抽吸系統(tǒng)的側(cè)視圖；
[0025]圖5是本發(fā)明的示例性裝置的照片，Ca)組裝有管、儲存器和插管的玻璃注射器； (b)安裝有注射器的機動化注射器驅(qū)動器；(c)操作機動化注射器驅(qū)動器的雙腳踏板，按壓任一腳踏板將驅(qū)動注射器柱塞向后(抽吸)或者向前(排出);(d)插管和連接管的特寫，示出了裝填在插管后部的胰島。這個構(gòu)造允許將胰島以最小的體積輸送到眼睛的前房中，以減少膜島的逆流和損失；
[0026]圖6是移植到眼睛的前房(ACE)中的移植手術(shù)的示意性視圖。(a)鼠麻醉罩的照片。(b)由無過濾器的Iml的一次性塑料吸管端制成的麻醉罩的特寫視圖。在末端中制成若干孔，以允許氧氣在抵達(dá)鼠之前與異氟烷相混合。(c)示出了待移植的眼睛“瞪”出以更好接近的特寫視圖。通過使用拇指和食指拉伸頭部皮膚使眼睛“瞪”出。(d)移植手術(shù)的示意性視圖，突出了角膜頂和角膜緣之間的中點處的切口位置。插管插入通過切口，以便將胰島輸送到ACE中。胰島沉積在它們所移植的虹膜頂部上；
[0027]圖7提供了根據(jù)本發(fā)明的方法實施的移植手術(shù)的代表性圖像。(a)—系列圖像，其示出了在形成切口的同時將手術(shù)刀(針)的尖端推入到角膜中多遠(yuǎn)。在不流血的前提下形成小切口。切口略微大于插管。(b)—系列圖像，其示出了在使用氣泡防止逆流的同時從插管排出胰島；(C)被移植的眼睛的代表性圖像，突出了在移植之后ACE的清晰度。(d)在指定的術(shù)后日(POD)獲得的同一眼睛的一系列圖像，突出了針對體內(nèi)成像而言的胰島的優(yōu)選位置和切口愈合程度以及在移植6周之后角膜的清晰度。
【具體實施方式】
[0028]在第一方面中，如圖1-4所示，本發(fā)明可以是機動化注射和抽吸系統(tǒng)10的形式，其包括:Ca)注射器15，所述注射器15聯(lián)接到針20，其中，所述注射器包括柱塞25 ; (b)插管30 ; (c)管35，所述管35具有第一和第二端部，其中，第一端部聯(lián)接到針20，第二端部聯(lián)接到插管30 ; (d)驅(qū)動柱塞25的注射器驅(qū)動器40 ; (e)至少一個腳踏板45 ; (f)步進(jìn)馬達(dá) 50 ;和(8)控制單元55，所述控制單元55與步進(jìn)馬達(dá)50、注射器驅(qū)動器40和至少一個腳踏板45通信。
[0029]在本文中，“注射器” 15指的是在一個端部中布置有柱塞25并且在相對的端部中布置有的針20的管狀體。在操作中能夠使用任何類型或尺寸的注射器，包括一次性注射器。例如，小容量的注射器適合于在低流速的條件下實現(xiàn)小容量注射。在優(yōu)選的實施例中，注射器包括魯爾(Luer)型注射器。存在兩種不同的魯爾接頭連接件:魯爾鎖定接口 (Luer-Lok)和魯爾滑鎖接口(Luer-Slip)。魯爾鎖定接口配件具有帶螺紋的端部，所述帶螺紋的端部與魯爾鎖定接口針上的匹配螺紋旋擰并且鎖定在一起。魯爾滑鎖接口配件簡單地與魯爾接口的尺寸相符，被按壓在一起且通過摩擦保持(它們沒有螺紋)。
[0030]在本文中，“插管” 30是用于插入到身體中以便排除/抽吸流體或者輸送/注射例如流體形式的溶液、試劑、細(xì)胞懸液、培養(yǎng)中的細(xì)胞/組織、胰島、胰腺胚胎芽和/或藥劑 (pharmacological agent)的窄管。
[0031]在本文中，“管”35指的是小直徑的醫(yī)用管，例如，TygonTM管?？梢詰?yīng)用不同直徑的任何類型的管，只要其由能夠與正在注射和/或抽吸的溶液相容的材料制成即可。
[0032]在本文中，“注射器驅(qū)動器”40包括直線段，所述直線段包括平臺60和基部65，所述平臺60和所述基部65由某種形式的引導(dǎo)件或者直線軸承70連結(jié)，使得平臺60被限制為相對于基部65作直線運動。平臺60限定了接收部75，所述接收部75的尺寸和形狀適于接收注射器柱塞25，而基部65接收并且保持注射器本體15基本固定。在一個實施例中，基部65限定通道66，以接收注射器本體15。然后，通過例如調(diào)節(jié)螺釘68將頂板67固定到基部65，以保持注射器15就位。在操作中，當(dāng)通過腳踏板45向前或者向后驅(qū)動步進(jìn)馬達(dá)50 時，平臺60使柱塞25相對于固定的注射器15向前和向后往復(fù)運動。
[0033]在本文中，“步進(jìn)馬達(dá)”50是馬達(dá)械裝置，所述馬達(dá)械裝置將電脈沖轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的機械運動，使得其將完整的一轉(zhuǎn)分成許多步。通過電命令脈沖來控制這些不連續(xù)的機械運動，所述電命令脈沖通過至少一個腳踏板45的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生。具體地，在單腳踏板應(yīng)用中，腳踏板的向前旋轉(zhuǎn)確定實施注射，而向后旋轉(zhuǎn)確定實施抽吸，反之亦然。同樣，向前旋轉(zhuǎn)的程度決定了注射的流速，而向后旋轉(zhuǎn)的程度決定了抽吸的流速。在雙腳踏板應(yīng)用中，使用第一腳踏板46來確定系統(tǒng)以注射模式操作，并使用第二腳踏板47確定系統(tǒng)以抽吸模式操作。第一和第二腳踏板46、47的旋轉(zhuǎn)程度還控制注射和抽吸的流速。
[0034]在本文中，雙“腳踏板”46、47是優(yōu)選的實施例。然而，通過使用單腳踏板45可以實現(xiàn)同樣的優(yōu)勢，因此將討論兩個實施例。通常，腳踏板45是通過腳操作的可旋轉(zhuǎn)操作桿， 并且包括電位計，所述電位計用作加速器，以便隨著腳踏板從靜止位置的旋轉(zhuǎn)程度增加時增大流速。
[0035]在單腳踏板應(yīng)用45中，腳踏板具有靜止位置，所述腳踏板能 夠從所述靜止位置向前和向后旋轉(zhuǎn)。當(dāng)向前壓腳踏板45時，腳踏板45例如處于注射模式，并且其向前旋轉(zhuǎn)的越遠(yuǎn)，流速越快。同樣，當(dāng)腳踏板45從靜止位置向后旋轉(zhuǎn)時，腳踏板45進(jìn)入抽吸模式，并且其向后旋轉(zhuǎn)的越遠(yuǎn)，流速越快。[0036]在雙腳踏板46、47應(yīng)用中，設(shè)有兩個腳踏板，所述兩個腳踏板均從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)。第一腳踏板46專門用于注射模式，而第二腳踏板47專門用于抽吸模式，反之亦然。 注射和抽吸兩者的流速的速度通過相應(yīng)的腳踏板的向前旋轉(zhuǎn)的程度控制(即，旋轉(zhuǎn)的程度越大，流速越快)。第一和第二腳踏板相對于彼此的位置能夠互換，這意味著第一腳踏板46 可以位于第二腳踏板47的左側(cè)或者右側(cè)。
[0037]在本文中，“控制單元”55包括可調(diào)整的電位計，所述電位計控制馬達(dá)50的最大速度。具體地，腳踏板的電位計與包含在控制單元55中的步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動器相連。步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動器將由至少一個腳踏板45的電位計旋轉(zhuǎn)角度產(chǎn)生的電壓轉(zhuǎn)換成電脈沖，所述電脈沖又被轉(zhuǎn)換成注射器驅(qū)動器40的不同速度，注射器驅(qū)動器40控制注射器的最終流速。至少一個腳踏板和控制單元之間的連接優(yōu)選地是電硬連線的，但是也能夠通過例如Bluetooth'? 技術(shù)的無線通信實現(xiàn)。
[0038]在一個實施例中，至少一個腳踏板45包括第一腳踏板46和第二腳踏板47，其中， 第一腳踏板46控制注射模式，而第二腳踏板47控制抽吸模式。第一和第二腳踏板46、47 優(yōu)選地相互毗鄰，并且連結(jié)在通過單只腳來操作的共用平臺上?？商娲?，可以單獨地布置第一和第二腳踏板46、47，使得用戶的左腳操作第一腳踏板46，而右腳操作第二腳踏板47。
[0039]在另一個實施例中，第一腳踏板46包括控制注射流速的電位計，而第二腳踏板47 包括控制抽吸流速的電位計。這些電位計優(yōu)選地被校準(zhǔn)成以同樣的方式響應(yīng)反應(yīng)每個腳踏板的旋轉(zhuǎn)變化的同一增量。這確保抽吸速度與注射速度相近或者相同。
[0040]在又一個實施例中，第一腳踏板的旋轉(zhuǎn)程度與注射流速成比例，而第二腳踏板的旋轉(zhuǎn)程度與抽吸流速成比例。
[0041]在又一個實施例中，至少一個腳踏板45包括單個腳踏板46，其中，單個腳踏板46 包括操作桿，所述操作桿圍繞樞轉(zhuǎn)點從靜止位置向前和向后旋轉(zhuǎn)，以在抽吸模式和注射模式之間切換。
[0042]在替代性實施例中，單個腳踏板46包括控制抽吸流速的第一電位計和控制注射流速的第二電位計。
[0043]在又一個實施例中，控制單元55還包括調(diào)整注射流速的第一控制器56和調(diào)整抽吸流速的第二控制器57?？刂破?6、57通過改變來自腳踏板46、47的電壓與控制單元55 發(fā)射的電脈沖的轉(zhuǎn)換率來完成其功能。在又一個實施例中，注射器驅(qū)動器包括向前安全緩沖件80。在本文中，“向前安全緩沖件”80防止支撐柱塞25的運動平臺在柱塞25接近其向前沖程的終點時接觸保持注射器本體15的基部65。這種向前安全緩沖件80被承載在基部 65上，并且與設(shè)置在平臺60上的安全止動件85的第一端部相互作用，以防止平臺60闖入基部65。
[0044]在另一個實施例中，注射器驅(qū)動器包括后部安全緩沖件90。在本文中，“后部安全緩沖件”90防止支撐柱塞25的運動平臺在平臺60接近其向后沖程的終點時接觸位于直線軸承70的末端處的步進(jìn)馬達(dá)50。該后部安全緩沖件90布置在步進(jìn)馬達(dá)50上，并且與布置在平臺60上的安全止動件85的第二端部相互作用，以防止平臺60撞上步進(jìn)馬達(dá)50。
[0045]在另一個實施例中，如在圖1 (a)中在示例部分中示出的那樣，機動化注射和抽吸系統(tǒng)還包括儲存器95，所述儲存器95具有第一和第二端部，其中，儲存器的第一端部連接到注射管35，而儲存器的第二端部連接到插管30。在又一個實施例中，儲存器95經(jīng)由連接管100連接到插管。
[0046]在本文中，“儲存器”是用于保持待移植的組織或者流體的容器。在一個實施例中， 儲存器包括吸管端，所述吸管端優(yōu)選地處于250-300 y L的范圍內(nèi)。儲存器95優(yōu)選地在一個端部處通過壓配合構(gòu)造連接到注射管35。
[0047]在第二方面中，本發(fā)明還提供了一種使用機動化注射和抽吸系統(tǒng)10的方法，其中，所述方法包括:Ca)將注射器15裝載到注射器驅(qū)動器40上，其中，注射器15預(yù)先填充有溶液，并且其中，注射器15包括注射器本體、柱塞25和針20，并且其中，注射器驅(qū)動器40 包括將注射器本體保持在固定位置的基部65和接收柱塞25的可運動平臺60 ; (b)使第一腳踏板46從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)；(c)作為回應(yīng)，在注射模式中經(jīng)由可運動平臺60向前驅(qū)動柱塞25 ;(d)使第二腳踏板47從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)jP(e)作為回應(yīng)，在抽吸模式中經(jīng)由可運動平臺60向后驅(qū)動柱塞25。
[0048]裝載注射器驅(qū)動器包括將注射器本體15放置在限定在基部65中的通道66中，同時使柱塞25與由平臺60限定的接收部75對準(zhǔn)。然后，通過例如調(diào)節(jié)螺釘68將頂板67或者其它保持部件固定到基部65，以保持預(yù)先填充的注射器15就位。
[0049]在本文中，“旋轉(zhuǎn)”腳踏板指的是腳踏板45的足以從靜止位置運動的任何類型的運動。第一和第二腳踏板樞轉(zhuǎn)所圍繞的點優(yōu)選地位于最靠近用戶的端部處，使得當(dāng)腳施加向下的壓力時，距離用戶最遠(yuǎn)的端部朝向地板向下旋轉(zhuǎn)，然后當(dāng)壓力減小時向上旋轉(zhuǎn)。在實踐中，樞轉(zhuǎn)點可以位于沿著第一和第二腳踏板46、47的任意位置。
[0050]在本文中，經(jīng)由可運動平臺60向前和向后“驅(qū)動柱塞”通過如上所述的第一和第二腳踏板46、47、控制單元55、步進(jìn)馬達(dá)50和注射器驅(qū)動器40之間的通信來完成。平臺60 布置在通過步進(jìn)馬達(dá)50驅(qū)動的直線軸承70上。
[0051]在一個實施例中，所述方法還包括將管35的第一端部聯(lián)接到針20并將管35的第二端部聯(lián)接到插管30的步驟。例如，管35可以壓配合在針20和/或插管30的端部上，或者管35可以壓配合在中空針20內(nèi)和/或大直徑插管30的接收端部內(nèi)。替代地，可以經(jīng)由本領(lǐng)域中公知的夾持件或者任何其它固定部件將管35壓縮在針20和/或插管30的端部上。
[0052]在另一個實施例中，所述方法還包括通過改變第一腳踏板46的旋轉(zhuǎn)程度來調(diào)整注射流速的步驟。在另一個實施例中，所述方法還包括通過改變第二腳踏板47的旋轉(zhuǎn)程度來調(diào)整抽吸流速的步驟。具體地，第一或第二腳踏板46、47的旋轉(zhuǎn)角度越大，流速就越大， 反之亦然。
[0053]在第三方面中，本發(fā)明提供了一種使用機動化抽射和抽吸系統(tǒng)10的方法，其中， 所述方法包括:(a)將注射器15裝載到注射器驅(qū)動器40上，其中，注射器15預(yù)先填充有溶液，并且其中，注射器包括注射器本體、柱塞25、和針20，并且其中，注射器驅(qū)動器40包括用于將注射器本體保持在固定位置的基部65和用于接收注射器柱塞25的可運動平臺60 ； (b)使單個腳踏板45從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)；(c)作為回應(yīng)，在注射模式中通過可運動平臺 60驅(qū)動柱塞25向前；(d)使單個腳踏板45從靜止位置向后旋轉(zhuǎn)；和(e)作為回應(yīng),在抽吸模式中通過可運動平臺60驅(qū)動柱塞25向后。
[0054]在一個實施例中，所 述方法還包括如上所述的將管35的第一端部連接到針20并且將管35的第二端部連接到插管30的步驟。[0055]在另外的實施例中，所述方法還包括通過改變腳踏板向前旋轉(zhuǎn)的程度來調(diào)整注射流速以及通過改變腳踏板的向后旋轉(zhuǎn)的程度來調(diào)整抽吸流速的步驟。
[0056]在第四方面中，本發(fā)明提供了一種使用機動化抽射和抽吸系統(tǒng)10的方法，其中， 所述方法包括:(a)將注射器15裝載到注射器驅(qū)動器40上，其中，注射器15預(yù)先填充有溶液，并且其中，所述注射器15包括注射器本體、柱塞25和針20，并且其中，所述注射器驅(qū)動器40包括用于將注射器本體15保持在固定位置的基部65和用于接收柱塞25的可運動平臺60 ； (b)使第一腳踏板46從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)；(c)作為回應(yīng)，在注射模式中通過可運動平臺60驅(qū)動第二腳踏板47向前；(d)使第二腳踏板47從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)；和(e)作為回應(yīng)，在抽吸模式中通過可運動平臺60驅(qū)動柱塞25向后。[0057]在第五方面中，本發(fā)明提供了一種用于使用機動化注射和抽吸系統(tǒng)10的方法，其中，所述方法包括:Ca)將注射器15裝載到注射器驅(qū)動器40上，其中，注射器15預(yù)先填充有溶液，并且其中，所述注射器15包括注射器本體、柱塞25和針20，并且其中，所述注射器驅(qū)動器40包括用于將注射器本體15保持在固定位置的基部65和用于接收注射器柱塞25 的可運動平臺60 ； (b)使單個腳踏板45從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)；(c)作為回應(yīng)，在注射模式中通過可運動平臺60驅(qū)動柱塞25向前；(d)使單個腳踏板45從靜止位置向后旋轉(zhuǎn)；和(e) 作為回應(yīng)，在抽吸模式中通過可運動平臺60驅(qū)動柱塞25向后。
[0058]在第六方面中，本發(fā)明提供了一種使用機動化注射和抽吸系統(tǒng)10將細(xì)胞移植到眼睛的前房中的方法，其中，所述方法包括:(a)將注射器15裝載到注射器驅(qū)動器40上，其中，注射器15預(yù)先填充有溶液，并且其中，所述注射器15包括注射器本體、柱塞25和針20， 并且其中，所述注射器驅(qū)動器40包括用于將注射器本體15保持在固定位置的基部65和用于接收柱塞25的可運動平臺60 ; (b)使用注射器驅(qū)動器40將期望數(shù)量的胰島/細(xì)胞抽吸到儲存器95中；(c)經(jīng)由連接管100將插管30連接到儲存器95 ; (d)通過將細(xì)胞從而儲存器95推出到連接管100中然后推出到插管30中，將胰島/細(xì)胞裝載到插管30中；(e)將注射器管35的第二端部連接到針20 ; (f)在被治療者的眼睛的角膜中切一切口；(g)將插管30通過切口插入；(h)使第一腳踏板46從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)；(i)作為回應(yīng)，在注射模式中通過可運動平臺60驅(qū)動柱塞25向前，從而將胰島/細(xì)胞從插管30排出并且使細(xì)胞沉積在虹膜上；(j)如果需要，使第二腳踏板47從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)；(k)如果需要，作為回應(yīng)，在抽吸模式中通過可運動平臺60驅(qū)動柱塞25向后，從而將胰島/細(xì)胞拉回到插管30 中；和(I)從切口收回插管30。
[0059]被治療者可以是能夠?qū)⒁葝u/細(xì)胞能夠移植到眼睛的前房中的任何適當(dāng)?shù)谋恢委熣?，其包括但不局限于鼠、猴、兔、狗、家鼠、豬和人(用于治療)。
[0060]本發(fā)明的方法可以例如用于細(xì)胞移植以幫助疾病治療，或者用于藥物研發(fā)試驗， 例如在US-2009-0060843中公開的那些，其全部內(nèi)容在此以援引的方式并入本發(fā)明。
[0061]使用本發(fā)明的方法能夠?qū)⑷魏芜m當(dāng)類型的細(xì)胞植入到眼睛中，所述任何適當(dāng)類型的細(xì)胞包括但不局限于內(nèi)分泌細(xì)胞(包括但不局限于胰腺貝塔(P )細(xì)胞)、胚性組織(胰芽)、腎小球以及來自任何類型的組織的細(xì)胞，其包括但不局限于脂肪、肌肉、腦、肝、腎、心臟和肺。待植入的細(xì)胞可以是個體的細(xì)胞、同一類型的多個細(xì)胞或者多個不同類型的細(xì)胞， 例如組織/組織部分。
[0062]在優(yōu)選的實施例中，組織包括胰島。在另一個優(yōu)選的實施例中，胰島包括@細(xì)胞。在本文中，“胰島”是包含胰島P細(xì)胞的任何細(xì)胞群體。這種胰島P細(xì)胞群體包括胰腺、朗格漢斯(Langerhans)的分離胰島(“胰島”)和分離的胰腺P細(xì)胞。例如能夠在 Pileggi 等人的 Diabetes50(9): 1983-1991 (2001),Cejvan 等人的 Diabetes52:1176-1181 (2003)、Zambre 等人的 Biochem.Pharmacol.57:1159-1164 (1999)、Fagan 等人的 Surgeryl24:254-259 (1998)以及其中所引用的文獻(xiàn)中找到本領(lǐng)域中眾所周知的用于胰腺分離的方法以及用于分離胰島的方法。一旦植入在宿主眼中之后，這些胰島中的P細(xì)胞開始制造并且釋放胰島素。在另一個優(yōu)選的實施例中，胰島/細(xì)胞集中在培養(yǎng)皿中，以便使它們濃縮并且更易于將它們裝載到插管30中。在一個實施例中，集中胰島/細(xì)胞包括使培養(yǎng)皿在窄同心環(huán)中旋轉(zhuǎn)。在一個實施例中，如在Pileggi等人的Diabetes50 (9):1983-1991 (2001)中描述的那樣，使用膠原酶消化法來分離胰島，然后在密度梯度上凈化。分離的胰島能夠在移植之前培養(yǎng)一個晚上，這可以有助于允許胰島和P細(xì)胞從分離程序中復(fù)原。當(dāng)期望糖尿病逆轉(zhuǎn)時，這尤為有益，這是因為其促進(jìn)幸存/健壯的胰島的移植。
[0063]眼的前房包括眼的前部部分，并且包括位于玻璃狀液前方的結(jié)構(gòu)以及角膜、虹膜、 睫狀體和晶狀體。將胰島/細(xì)胞移植到眼睛的前房中可以包括將胰島/細(xì)胞放入到這些眼前房隔室中的一個或多個中 。在一個非限制性示例中，通過經(jīng)由角膜注射來移植靶細(xì)胞，從而允許將移植的靶細(xì)胞移植到虹膜上，由此允許通過角膜觀察并且成像。
[0064]此外，在優(yōu)選實施例中，通過向前旋轉(zhuǎn)第一腳踏板46驅(qū)動注射器驅(qū)動器40向前而從儲存器95中驅(qū)除出氣泡，以在抽吸到儲存器95中時確保胰島的連續(xù)流。在從儲存器95 驅(qū)除氣泡之后，通過旋轉(zhuǎn)第二腳踏板47來驅(qū)動注射器驅(qū)動器40向后而完成抽吸胰島/細(xì)胞。當(dāng)胰島被抽吸到儲存器95中時，所述胰島趨于旋轉(zhuǎn)并且將一起保持在儲存器95的底部。一旦胰島位于儲存器95中，則經(jīng)由連接管100將插管30連接到儲存器95。然后，通過再次旋轉(zhuǎn)第一腳踏板46向前而將胰島從儲存器95推出到管35中然后推出到插管30中， 將胰島裝載到插管30中。
[0065]在優(yōu)選的實施例中，在麻醉(優(yōu)選地全身麻醉)狀態(tài)下實施移植。使用任何適當(dāng)?shù)姆椒樽肀恢委熣?，所述任何適當(dāng)?shù)姆椒òǖ痪窒抻谠诒恢委熣呤抢鲜髸r使用氧氣/ 異氟烷混合物(1.5-3%)吸入劑。替代性麻醉技術(shù)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的。
[0066]在優(yōu)選實施例中，眼睛的眼瞼縮回以切一切口，盡管很多情況下被治療者沒有眼瞼。當(dāng)準(zhǔn)備眼睛以便手術(shù)時，在眼睛的角膜中切一切口(優(yōu)選地是單個切口)可以包括僅使手術(shù)刀的刀尖刺入到角膜中，并且在需要時切開角膜到一側(cè)。在優(yōu)選的實施例中，切出切口包括在角膜的角膜頂和邊緣之間的中點處橫向切開角膜。在一個實施例中，手術(shù)刀可以包括一次性胰島素注射器(29-31G)。外科用鋒利的手術(shù)刀通過切開來形成切口，只要使鋒利的手術(shù)刀的刀尖簡單 地刺穿即可。
[0067]在移植期間，當(dāng)向前驅(qū)動柱塞25并且將胰島從插管30排出，胰島沉積在虹膜上時，應(yīng)當(dāng)在與切口相對的分角中以盡可能少的量在短暫刺入中使用注射器驅(qū)動器40實施排出。這將有助于避免由于過多的壓力積聚而造成的胰島回流(逆流)。通過壓緊胰島以確保胰島在連接管100/插管30中保持在一起來完成這些短暫刺入，在一個實施例中，當(dāng)管 100和插管30裝載有來自儲存器95的胰島時通過輕彈或者輕敲連接管100來確保胰島在連接管100/插管30中保持在一起。在一個實施例中，一旦位于胰島前方的所有氣泡離開插管30的末端，則停止輕彈或者輕敲。在另一個實施例中，當(dāng)胰島進(jìn)入到插管30的后部之后停止輕彈或者輕敲。位于胰島前方的任何殘留的氣泡可以有助于防止胰島逆流出眼睛的前房并且將在一夜之間消散。此外，在一個實施例中，插管30的末端可以放置到培養(yǎng)皿中， 同時將胰島從儲存器95裝載到插管30中，以捕獲過早被迫離開插管30的任何胰島。
[0068]如果由于種種原因期望回收位于前房內(nèi)側(cè)或者外側(cè)的胰島，僅需要向后驅(qū)動柱塞，以抽吸胰島并將胰島拉回到插管30中，上述原因包括但不局限于移植的胰島量改變、 胰島在錯誤的位置處死亡和逆流到前房之外。如果由于胰島逆流可能無法避免而注入大量含胰島的介質(zhì)，則從切口收回插管30是有利的步驟。為了消除和/或最小化胰島逆流，插管30可以在位于眼的前房中的切口內(nèi)的同時輕輕地旋轉(zhuǎn)，以通過插管30周圍的切口釋放過多的壓力。手術(shù)者在嘗試收回插管30時應(yīng)當(dāng)檢查逆流跡象，并且在需要時，在完全收回插管30之前等到前房內(nèi)側(cè)的壓力減退為止。
[0069]能夠在本發(fā)明的第二和第六方面的方法中使用本發(fā)明的機動化注射和抽吸系統(tǒng)的所有實施例。
[0070]需要注意的是，任何方面的前述實施例中的任意一個可以組合在一起實施請求保護(hù)的發(fā)明。以下示例為本發(fā)明的具體實施例和它的多種用途。這些示例僅用于解釋的目的， 而不應(yīng)被理解為以任何方式對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。
[0071]示例
[0072]下文描述的是組合了眼內(nèi)移植和共聚焦顯微鏡的新型方法，其使得能夠在活體內(nèi)在移植的組織內(nèi)以單細(xì)胞分辨率縱向、非侵入性的實時成像。這例示了如何將胰島移植到老鼠眼睛的前房中。
[0073]活體顯微視頻技術(shù)的改進(jìn)已經(jīng)揭示了活體研究沒有預(yù)測到的生理現(xiàn)象(Weigert 等人，2010)。這突出了將通過常規(guī)體外方法獲得的結(jié)果轉(zhuǎn)化到活體動物中所存在的挑戰(zhàn)。在過去十年中，憑借顯像模態(tài)的技術(shù)進(jìn)步顯著提高了活體動物中的組織的可視化(參見(Aswathy 等人，2010 ；Ghoroghchian 等人,2009 ；Leibiger 等人，2011 ；Ntziachristos, 2010 ;Wang等人，2010b))。這催生一種需要，即，在實現(xiàn)動物模型中利用可行性應(yīng)用的活體內(nèi)成像方法，以使得能夠非侵入性地顯示靶組織。
[0074]諸如磁共振成像和正電子成像術(shù)或者生物發(fā)光(Prescher等人，2010)的技術(shù)使得能夠為體內(nèi)深處的器官/組織非侵入性成像(Leblond等人，2010 Joso等人，2008)。盡管使用了高對比材料或者組織專用發(fā)光，但是這些技術(shù)由于較高的背景信號和較低的空間分辨率而不能實現(xiàn)單細(xì)胞分辨率(NtziachriStOS，2010)。雙光子熒光共焦顯微鏡的出現(xiàn)解決了這個問題(Denk等人，1990)。雙光子顯微鏡使得能夠進(jìn)行活體成像研究，以便可視化和量化具有前所未有的細(xì)節(jié)的細(xì)胞活動(Denk等人，1994 ；ffang等人，2010a)。這導(dǎo)致健康和疾病中的關(guān)鍵生物學(xué)過程中的特征描述(Cahalan和Parker，2008 ；Celli等人，2011 ； Khorshidi等人,2011 ;Matheu等人,2011)。雖然早期的活體內(nèi)成像研究已經(jīng)主要地在可離體的組織(例如淋巴腺)中在活體內(nèi)進(jìn)行模擬，但是其它研究已經(jīng)使用了侵入性方法在原位對暴露出的目標(biāo)組織進(jìn)行成像(Coppieters等人,2010 ；Fan等人,2010 ；Martinic和von Herrath, 2008 ；Mostany 和 Portera-Cai 11 iau, 2008 ； Sabek 等人，2010)。
[0075]最近已經(jīng)證實了高分辨率共聚焦顯微鏡與移植到眼睛前房(ACE)的組合提供了一種有效且通用的活體內(nèi)成形平臺(Speier等人,2008a ；Speier等人,2008b)。這種方法使得能夠以單細(xì)胞分辨率非侵入性地且縱向地研究胰島的生理機能(Speier等人，2008a ；Speier等人，2008b)。這個模型用于研究在動物模型中I型糖尿病發(fā)展期間的自身免疫應(yīng)答(未公開的數(shù)據(jù))。它還用于通過將單個的腎小球移植到ACE中來研究胰腺發(fā)育以及研究腎臟功能(未公開數(shù)據(jù))。使用這種方法的最新報告還證實其應(yīng)用于研究在將胰島移植到 ACE中之后的免疫反應(yīng)(Abdulreda等人，2011)。重要的是，這個研究表明移植到眼睛的前房提供了自然體的窗口以實施:(i )對活體內(nèi)的移植的組織縱向無損成像；(ii )活體內(nèi)細(xì)胞結(jié)構(gòu)標(biāo)記(cytolabeling),以在原位評估細(xì)胞表型和生存能力；(iii)實時跟蹤祀組織中的浸潤免疫細(xì)胞jP(iv)通過局部施用和眼內(nèi)注射來實施局部干預(yù)。
[0076]下面描述用于實施使用胰島移植到眼睛的前房中的示例性技術(shù)。在2個步驟中在立體鏡下實施手術(shù)，第一步驟包含將胰島裝載到插管中，第二步驟是實際移植到ACE中。
[0077]I)將胰島裝載到插管中以進(jìn)行移植
[0078]1.1)通過以縮小的同心圓旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)皿使胰島在培養(yǎng)皿中居中；
[0079]1.2)使插管(25G ;BD Ophthalmic Systems Ref.58517)與“儲存器”脫離，并將插管和連接管放置在清潔表面上。儲存器可以由沒有過濾器的300 y L的一次性塑料吸管端制成(圖5a)；
[0080]1.3)從儲存器排出氣泡(如果有的話)，以當(dāng)將胰島抽吸到儲存器中時確保胰島的連續(xù)流。通過使用腳踏板向前驅(qū)動不需要用手的機動化注射器驅(qū)動器來完成對儲存器的上述排出(圖5b、C)。這還在注射器中騰出空間，以允許將胰島抽吸到儲存器中(預(yù)填充有諸如生理鹽水、PBS或者培養(yǎng)基的無菌溶液)。
[0081]1.4)將期望量的胰島輕輕抽吸到儲存器中。當(dāng)胰島進(jìn)入到儲存器時，胰島將趨于旋動，并且將在儲存器的底部附近保持在一起時。通過使用腳踏板向后驅(qū)動機動化注射器驅(qū)動器來實施抽吸；
[0082]1.5)經(jīng)由連接管將插管重新連接到儲存器。
[0083]1.6)將插管末端放回到培養(yǎng)皿中，并將胰島從儲存器排出到管中，然后排出到插管中。通過輕輕輕彈(輕敲)管確保在回填管/插管時胰島保持在一起(圖5d)。在所有胰島前方的氣泡被從插管排出之前或者之后停止。如果不確定，在胰島進(jìn)入插管后方時停止。 位于胰島前方的殘留氣泡能夠有助于防止胰島逆流(回流)離開ACE，并將在一夜之間消散。
[0084]2)將胰島移植到眼睛的前房
[0085]2.1)將麻醉的老鼠定位在立體鏡下方的墊上。
[0086]2.2)將老鼠的長鼻子放置到連接到氧氣/異氟烷麻醉機的麻醉“罩”中。面罩由 Iml的一次性塑料吸管端(沒有過濾器)制成并且通過窄端連接到麻醉管(圖6a、b)。
[0087]2.3)使用空閑的手的食指和拇指輕輕地收回待進(jìn)行移植的眼睛的眼臉，并使眼睛 “瞪出”，以更好地暴露并方便進(jìn)入(圖6c)。這需要一些練習(xí)以熟練地完成，以便不會由于施加在頸部上的過大的壓力而阻礙老鼠的呼吸或者阻塞流動到頭部的血液。
[0088]2.4)使用一次性胰島素注射器(29-31G)作為手術(shù)刀，通過僅將尖端刺入并且切開角膜至一側(cè)以橫向地切一個切口，在角膜中切出單個切口。在角膜的角膜頂和邊緣之間的中點處形成切口，以最小化胰島逆流到ACE之外(圖6d)。
[0089]2.5)小心地將插管(裝載有胰島)插入切口。
[0090]2.6)緩慢從插管注射胰島并且使胰島沉積在虹膜的頂部上。為了避免胰島因過多的壓力積聚而逆流，在與切口相對的分角中以盡可能小的量通過短暫刺入排出胰島，以最小化胰島逆流。這能夠通過在將所述胰島從儲存器排出到插管中時將胰島壓緊在管/插管中來保證(見步驟1.6)。
[0091]2.7)緩慢從前房收回導(dǎo)管。如果由于ACE內(nèi)的壓力積聚不可避免而注射了大量的含胰島介質(zhì)，這是有用的步驟。為了消除/最小化胰島逆流，在插管位于ACE內(nèi)的同時緩慢旋轉(zhuǎn)插管，以通過插管周圍的切口釋放過多的壓力。在收回插管時檢查逆流跡象，并且在需要時在從ACE完全收回插管之前等到壓力減退為止。
[0092]2.8)根據(jù)需要在前48小時內(nèi)注入用于止痛的丁丙諾菲(皮下0.05-0.lmg/kg)。
[0093]2.9)將紅霉素抗生素眼膏施加到被移植的眼睛。
[0094]2.10)將動物放回到溫暖的籠中，以允許其從麻醉狀態(tài)恢復(fù)。
[0095]代表性結(jié)果:
[0096]存在幾個限定“良好”移植的參數(shù)。良好移植指的是在形成切口時沒有流血的情況下進(jìn)行的移植。通過僅將手術(shù)刀(針)的尖端刺入ACE中來防止流血(圖7a)。這還有助于防止刺穿虹膜，并確保形成這樣的小切口，所述小切口經(jīng)過一段時間便很好愈合而不會導(dǎo)致角膜模糊不清(圖7c、d)。成功移植的另一個有用方面是能夠移植總期望數(shù)量的胰島， 而不會由于逆流出ACE而造成的損耗。如在協(xié)議步驟1.6中提及的那樣，這能夠通過以盡可能少的量排出胰島以及在需要時通過在收回插管時使用氣泡幫助密封切口來最小化(圖 7b)。而且，將胰島在位于瞳孔邊緣和角膜緣之間輸送到虹膜頂部上將胰島定位在非常適合于體內(nèi)成像的位置(圖7d)。從實踐的角度，使胰島位于這種居于中間的位置減小了跨越整個胰島所需的成像z堆的厚度。
[0097]討論:如先前所述，使用膠原酶消化分離鼠胰島，然后在密度梯度上進(jìn)行凈化 (Pileggi等人，2001)。在移植之前培養(yǎng)分離的胰島一夜。盡管這可能是不需要的，但是建議允許胰島從分離程序中恢復(fù)。例如，在糖尿病受體中實施移植時這尤為有用，這是因為其確保植入幸存/或健壯的胰島，以進(jìn)行更好的血糖控制。
[0098]在利用氧氣/異氟烷混合物(1.5-3%)吸入劑進(jìn)行全身麻醉的條件下實施移植。能夠使用替代性吸入劑或者麻醉劑(例如，氯胺酮)。如果使用注射麻醉，則略過協(xié)議中的步驟 2.2。在一些老鼠中，在通常無血管角膜中形成切口時可能會損壞血管。例如，無毛(nude) 鼠的角膜往往是血管化的。在可能時避開血管化區(qū)域。每個切口均使用新的注射器。在形成切口時避免用針刺穿虹膜。能夠通過使得針尖的斜邊朝向虹膜來更好地防止接觸虹膜。 在形成切口之后不要使水狀體干燥/抽吸水狀體。插管更容易通過“濕潤”角膜中的切口刺入；如果需要，將幾滴無菌PBS或者培養(yǎng)基滴入到角膜中。根據(jù)需要，通過在前48小時內(nèi)皮下注射丁丙諾菲(0.05-0.lmg/kg)或者優(yōu)選的一種或多種鎮(zhèn)痛劑來實現(xiàn)術(shù)后鎮(zhèn)痛。還能夠使用替代性眼科抗生素。
[0099]在這個研究中，使用定制的顯微注射設(shè)備(圖5)，所述顯微注射設(shè)備通過經(jīng)由腳踏板操作，以驅(qū)動IOOil L的注射器(Hamilton，NV)抽吸(裝載)胰島和將胰島從插管排出到 ACE中。這能夠由任何IOOii L的氣密玻璃注射器來替代，所述氣密玻璃注射器具有螺桿驅(qū)動的柱塞，所述螺桿驅(qū)動的柱塞能夠手動操作以抽吸/排出胰島；然而，這很可能需要另一個人員來輔助操作。在任意一種情況中，盡管不需要，但是我們推薦使用無菌溶液(生理鹽水、PBS或者培養(yǎng)基)預(yù)先填充組裝好的注射器、管和儲存器，以確保順暢地抽吸和排出胰島。如果裝填的胰島堵塞插管/在裝填的胰島堵塞插管時，這尤為有用。[0100]通常在不存在感染風(fēng)險的生物安全柜內(nèi)部在清潔條件下實施移植手術(shù)。所有使用的溶液、注射器、插管、管和紗布都經(jīng)過高壓蒸汽處理或者氣體消毒。
[0101]本文例示了在需要移植更少的胰島的情況下如何將胰島移植到ACE中以進(jìn)行成像。在在受體動物中要求糖尿病逆轉(zhuǎn)的情況下，需要移植大量胰島。然而，需要特別注意協(xié)議中的步驟2.6和2.7，以避免因逆流所造成的移植的胰島損耗。對每只老鼠，能夠在大約 5分鐘內(nèi)實施移植手術(shù)。能夠使用這種技術(shù)來將多種組織移植到眼睛的前房中。如上所述， 我們已經(jīng)移植了腎小球以及胚胎組織(胰島胚芽)，以在活體內(nèi)研究胰島在眼睛前房中的發(fā)育。[0102]特定試劑和設(shè)備的表格
[0103]試劑的名稱公司目錄編號雜插管； Tapcred Hydrulineatur【Blumenthal】 0.5x22mm (25G><7/8in) 45°BD Visitec ( BD Ophthalmic Systems)585107可以根據(jù)需要使用不同直徑的儲存器BiocleanGPS-UOO由3(%L吸管端(無過濾器) 定制耕軍BiocleanGPS-L1000由丨帽)JiL吸管端(無過濾器)定制財可調(diào)妙可逆的’絲的機動化注射系統(tǒng)Biocrine聯(lián)系相應(yīng)的作者，以獲得衫信息(機動化噴射器驅(qū)動器)。在審專利；序列號61/485793玻璃注射器Hamilton81020I ODjiL,氣密管TvgonAAQ04103將注射器連接到儲存器。 0.02x0.06英寸(劑型 S-54-HL)連齡Scientific Commodities Inc,BB31785-V73A將儲存器連接到插管。 ().027^0.045英寸(85硬度汁乙烯基)連齡San1-tcchSTHT-C-025-?(104583)儲存器和連接管之間的聯(lián)結(jié)器。0.025x0.11英寸(丨Dx壁)胰島素締器BD31)93()129Gl/2in (3/1 Occ)Sui^ivetModel丨()1)噴霧器IsoTHESIA (異氟貌)Butter Animal Health Supply11695-6775-299.9%異_毫升MMm(克他命鹽酸)Fort dodge Animal Health0856-2013-()1雜的可注射的;^丨JBeprenex (丁丙諾菲鹽酸)Rcckitt Bcnckiscr Health Carc(UK) Ltd.12496-()75-7-103mg/ml紅霉素眼骨USP,0.5%Aknm174784)70-35預(yù)防性地施加到被移植的眼睛--9%氯化納(生理鹽水)Hospira Inc.0409-79834)3無菌靜脈_PBSGibco10010-()23IX,無菌CiVlRL 培養(yǎng)基 1066Ccllgro98-304-CV增補的CIT修改?胰島的優(yōu)選培養(yǎng)基
[0104]參考文獻(xiàn)
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[0130]盡管已經(jīng)基于多種實施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解的是本領(lǐng)域中的那些技術(shù)人員能夠做出改變和修改。因此，其旨在所附權(quán)利要求涵蓋處于本發(fā)明的所聲明的范圍內(nèi)的所有等效變形方案。
【權(quán)利要求】
1.一種機動化注射和抽吸系統(tǒng),包括:注射器，所述注射器聯(lián)接到針，其中，所述注射器包括柱塞；插管；具有第一端部和第二端部的管，其中，所述第一端部聯(lián)接到所述針，第二端部聯(lián)接到所述插管；驅(qū)動所述柱塞的注射器驅(qū)動器；至少一個腳踏板；步進(jìn)馬達(dá)；和控制單元，所述控制單元與所述步進(jìn)馬達(dá)、所述注射器驅(qū)動器和所述至少一個腳踏板通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機動化注射和抽吸系統(tǒng)，其中，所述至少一個腳踏板包括第一腳踏板和第二腳踏板，其中，所述第一腳踏板控制注射模式，所述第二腳踏板控制抽吸模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機動化注射和抽吸系統(tǒng)，其中，所述第一腳踏板包括控制注射流速的電位計，所述第二腳踏板包括控制抽吸流速的電位計。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機動化注射和抽吸系統(tǒng)，其中，所述第一腳踏板的旋轉(zhuǎn)程度與所述注射流速成比例，所述第二腳踏板的旋轉(zhuǎn)程度與所述抽吸流速成比例。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中`的任意一項所述的機動化注射和抽吸系統(tǒng)，其中，所述至少一個腳踏板包括單個腳踏板，其中，所述單個腳踏板包括操作桿，所述操作桿圍繞樞轉(zhuǎn)點從靜止位置向前和向后旋轉(zhuǎn)，以在抽吸模式和注射模式之間切換。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機動化注射和抽吸系統(tǒng)，其中，所述單個腳踏板包括控制所述抽吸流速的第一電位計和控制所述注射流速的第二電位計。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中的任意一項所述的機動化注射和抽吸系統(tǒng)，其中，所述控制單元還包括調(diào)整所述注射流速的第一控制器和調(diào)整所述抽吸流速的第二控制器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任意一項所述的機動化注射和抽吸系統(tǒng)，其中，所述注射器驅(qū)動器包括前部安全緩沖件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任意一項所述的機動化注射和抽吸系統(tǒng)，其中，所述注射器驅(qū)動器包括后部安全緩沖件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中的任意一項所述的機動化注射和抽吸系統(tǒng)，其中，所述注射器驅(qū)動器包括用于將注射器本體保持在固定位置的基部和用于接收所述注射器的柱塞的能夠運動的平臺。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中的任意一項所述的機動化注射和抽吸系統(tǒng),其中，所述注射器包括魯爾鎖定接口類型的注射器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中的任意一項所述的機動化注射和抽吸系統(tǒng)，還包括具有第一端部和第二端部的儲存器，其中，所述儲存器的第一端部連接到注射器管，所述儲存器的第二端部連接到所述插管。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的機動化注射和抽吸系統(tǒng)，其中，所述儲存器經(jīng)由連接管連接到所述插管。
14.一種使用機動化注射和抽吸系統(tǒng)的方法，包括:將注射器裝載到注射器驅(qū)動器上，其中，所述注射器預(yù)填充有溶液，并且其中，所述注射器包括注射器本體、柱塞和針，其中，所述注射器驅(qū)動器包括用于將所述注射器本體保持在固定位置的基部和用于接收所述柱塞的能夠運動的平臺；使第一腳踏板從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)；作為回應(yīng)，在注射模式中通過能夠運動的平臺驅(qū)動所述柱塞向前；使第二腳踏板從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)；作為回應(yīng)，在抽吸模式中通過能夠運動的平臺驅(qū)動所述柱塞向后。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，所述方法還包括將管的第一端部連接到所述針以及將所述管的第二端部連接到插管。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，所述方法還包括通過改變所述第一腳踏板的旋轉(zhuǎn)程度調(diào)整注射流速。
17.根據(jù)權(quán)利要求14-16中的任意一項所述的方法，所述方法還包括通過改變所述第二腳踏板的旋轉(zhuǎn)程度調(diào)整抽吸流速。
18.一種使用機動化注射和抽吸系統(tǒng)的方法，包括:將注射器裝載到注射器驅(qū)動器上，其中，所述注射器預(yù)填充有溶液，并且其中，所述注射器包括注射器本體、柱塞和針，其中，所述注射器驅(qū)動器包括用于將所述注射器本體保持在固定位置的基部和用于接收所述注射器柱塞的能夠運動的平臺；使單個腳踏板從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)；作為回應(yīng)，在注射模制中通過能夠運動的平臺驅(qū)動所述柱塞向前；使所述單個腳踏板從靜止位置向 后旋轉(zhuǎn)；作為回應(yīng)，在抽吸模式中通過能夠運動的平臺驅(qū)動所述柱塞向后。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，所述方法還包括將管的第一端部聯(lián)接到所述針以及將所述管的第二端部連接到插管。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的方法，所述方法包括通過改變所述腳踏板的向前旋轉(zhuǎn)的程度來調(diào)整注射流速以及通過改變所述腳踏板向后旋轉(zhuǎn)的程度來調(diào)整抽吸流速。
21.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1-13中的任意一項所述的機動化注射和抽吸系統(tǒng)的方法， 所述方法包括:將注射器裝載到注射器驅(qū)動器上，其中，所述注射器預(yù)填充有溶液，并且其中，所述注射器包括注射器本體、柱塞和針，其中，所述注射器驅(qū)動器包括用于將所述注射器本體保持在固定位置的基部和用于接收所述柱塞的能夠運動的平臺；使第一腳踏板從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)；作為回應(yīng)，在注射模制中通過能夠運動的平臺驅(qū)動所述柱塞向前；使第二腳踏板從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)；作為回應(yīng)，在抽吸模式中通過能夠運動的平臺驅(qū)動所述柱塞向后。
22.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1-13中的任意一項所述的機動化注射和抽吸系統(tǒng)的方法， 所述方法包括:將注射器裝載到注射器驅(qū)動器上，其中，所述注射器預(yù)先填充有溶液，其中，所述注射器包括注射器本體、柱塞和針，并且其中，所述注射器驅(qū)動器包括用于將注射器本體保持在固定位置的基部和用于接收所述注射器柱塞的能夠運動的平臺；使單個腳踏板從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)；作為回應(yīng)，在注射模制中通過能夠運動的平臺驅(qū)動所述柱塞向前；使所述單個腳踏板從靜止位置向后旋轉(zhuǎn)；作為回應(yīng)，在抽吸模式中通過能夠運動的平臺驅(qū)動所述柱塞向后。
23.—種使用根據(jù)權(quán)利要求1-13中的任意一項所述的機動化注射和抽吸系統(tǒng)將細(xì)胞移植到眼睛的前房中的方法，所述方法包括:將注射器裝載到注射器驅(qū)動器上，其中，所述注射器預(yù)先填充有溶液，其中，所述注射器包括注射器本體、柱塞和針，并且其中，所述注射器驅(qū)動器包括用于將注射器本體保持在固定位置的基部和用于接收所述柱塞的能夠運動的平臺；使用所述注射器驅(qū)動器將期望量的細(xì)胞抽吸到儲存器中；通過所述連接管將插管連接到所述儲存器；通過將細(xì)胞從所述儲存器推出到所述連接管然后推出到所述插管中，將細(xì)胞裝載到所述插管中；在眼睛的角膜中形成切口；將所述插管插入通過所述切口；使第一腳踏板從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)；作為回應(yīng)，在注射模式中通過能夠運動的平臺驅(qū)動所述柱塞向前，將所述細(xì)胞從所述插管排出，并使所述細(xì)胞沉積在虹膜上；必要時，使所述第二腳踏板從靜止位置向前旋轉(zhuǎn)；作為回應(yīng)，在抽吸模式中通過能夠運動的平臺驅(qū)動所述柱塞向后，將所述細(xì)胞拉回到所述插管中；和`從所述切口收回所述插管。
24.根據(jù)權(quán)利要求14-22中的任意一項所述的方法，其中，所述方法用于將細(xì)胞移植到眼睛中。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述細(xì)胞包括胰腺P細(xì)胞，并且其中，所述方法用于治療I型糖尿病。
【文檔編號】A61M5/31GK103517723SQ201280023089
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月13日
【發(fā)明者】M·H·阿卜杜里達(dá), P-O·伯格倫, C·弗雷泰斯 申請人:碧奧克里內(nèi)股份公司