專利名稱：正負(fù)壓力周期性轉(zhuǎn)換細(xì)胞培養(yǎng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種醫(yī)療輔助器械，特別涉及一種正負(fù)壓力周期性轉(zhuǎn)換細(xì)胞培養(yǎng)
直O(jiān)
背景技術(shù)：
細(xì)胞力學(xué)是組織工程和細(xì)胞工程的基礎(chǔ)之一，其最重要的內(nèi)容之一就是研究力學(xué) 刺激對(duì)細(xì)胞系統(tǒng)變化及生長(zhǎng)的影響。生物體外的力、生命運(yùn)動(dòng)中體內(nèi)各組織和細(xì)胞間的相 互作用力(牽張、剪切)以及細(xì)胞骨架變化時(shí)產(chǎn)生的細(xì)胞內(nèi)張力交互作用，構(gòu)成一個(gè)力學(xué)系 統(tǒng)，調(diào)節(jié)著生長(zhǎng)發(fā)育和細(xì)胞分化。力可以通過(guò)影響細(xì)胞內(nèi)基因表達(dá)和蛋白質(zhì)的合成來(lái)調(diào)節(jié) 細(xì)胞功能，在細(xì)胞的生理、病理過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。最近研究顯示細(xì)胞分別在正壓或負(fù)壓情況下的生理情況有所不同。如迅速增高 的眼壓能損傷角膜內(nèi)皮細(xì)胞，導(dǎo)致角膜水腫、渾濁。機(jī)械性應(yīng)力改變是骨骼構(gòu)建與重塑的基 本動(dòng)力，已證實(shí)持續(xù)性壓力對(duì)成骨細(xì)胞有抑制作用。而負(fù)壓系統(tǒng)能對(duì)許多不同類型的細(xì)胞 增殖起作用，表皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞以及內(nèi)皮細(xì)胞等。為了研究壓力負(fù)荷對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)的影響，很多學(xué)者設(shè)計(jì)了裝置以模擬體內(nèi)細(xì)胞所受 的生物力。一般給細(xì)胞施加的力主要有四種流體剪切力、靜壓力、雙軸向牽張力、非軸向牽 張力。既往裝置不足之處為1、壓力負(fù)荷單一，無(wú)法實(shí)現(xiàn)正負(fù)壓轉(zhuǎn)換，即無(wú)法觀察同一種細(xì) 胞在不同壓力下的生物學(xué)行為的改變；2、培養(yǎng)箱內(nèi)的壓力保持具有難度；3、無(wú)菌環(huán)境不易 控制。有必要克服所述缺陷，提供一種正負(fù)壓力周期性轉(zhuǎn)換細(xì)胞培養(yǎng)裝置，能夠提供正 負(fù)壓力周期性轉(zhuǎn)換的細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境，為考察細(xì)胞在正負(fù)壓力轉(zhuǎn)換中的生物學(xué)行為改變及相 關(guān)疾病研究提供保障。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作容易、操作方便的正負(fù)壓 力周期性轉(zhuǎn)換細(xì)胞培養(yǎng)裝置，能夠提供正負(fù)壓力周期性轉(zhuǎn)換的細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境，為考察細(xì)胞 在正負(fù)壓力轉(zhuǎn)換中的增殖速率、生長(zhǎng)狀態(tài)等生物學(xué)行為改變及相關(guān)疾病研究提供保障，且 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作容易、操作方便。本實(shí)用新型的正負(fù)壓力周期性轉(zhuǎn)換細(xì)胞培養(yǎng)裝置，包括培養(yǎng)室，培養(yǎng)室設(shè)置壓力 調(diào)節(jié)組件和細(xì)胞培養(yǎng)組件；所述壓力調(diào)節(jié)組件包括加壓裝置、減壓裝置、空氣壓力傳感器和空氣壓力控制單 元，加壓裝置的加壓口、減壓裝置的減壓口分別與培養(yǎng)室連通，加壓裝置的加壓管路設(shè)置加 壓電控閥，減壓裝置的減壓管路設(shè)置減壓電控閥；所述空氣壓力控制單元設(shè)置壓力信號(hào)輸入端、加壓指令輸出端和減壓指令輸出 端，空氣壓力傳感器的信號(hào)輸出端與壓力信號(hào)輸入端相連，加壓指令輸出端與加壓電控閥 的指令輸入端相連，減壓指令輸出端與減壓電控閥的指令接收端相連；[0010] 所述細(xì)胞培養(yǎng)組件包括以可拆卸方式水平設(shè)置于培養(yǎng)室內(nèi)的半透膜，半透膜與培 養(yǎng)室內(nèi)底面之間形成培養(yǎng)液容腔，培養(yǎng)室上位于培養(yǎng)液容腔的上方設(shè)置半透膜進(jìn)出口，半 透膜進(jìn)出口設(shè)置設(shè)有透明觀察界面的密封蓋，培養(yǎng)室側(cè)壁上與培養(yǎng)液容腔對(duì)應(yīng)設(shè)置進(jìn)液口 和出液口。 進(jìn)一步，還包括培養(yǎng)液循環(huán)組件，所述培養(yǎng)液循環(huán)組件包括培養(yǎng)液容槽，培養(yǎng)液容 槽設(shè)置循環(huán)液入口、循環(huán)液出口和補(bǔ)液口，所述出液口與循環(huán)液入口連通，所述進(jìn)液口與循 環(huán)液出口連通，培養(yǎng)液循環(huán)管路上設(shè)置循環(huán)泵；進(jìn)一步，循環(huán)泵包括循環(huán)泵I和循環(huán)泵II，出液口與循環(huán)液入口通過(guò)循環(huán)泵I連 通，進(jìn)液口與循環(huán)液出口通過(guò)循環(huán)泵II連通，循環(huán)泵I的循環(huán)管路和循環(huán)泵II的循環(huán)管路 上分別設(shè)置電控閥；所述進(jìn)液口和出液口分別設(shè)置流體壓力傳感器，還包括循環(huán)泵控制單元，所述循 環(huán)泵控制單元設(shè)置流體壓力信號(hào)輸入端、指令輸出端I和指令輸出端II，流體壓力傳感器 的信號(hào)輸出端與循環(huán)泵控制單元的流體壓力信號(hào)輸入端相連，指令輸出端I與循環(huán)泵I的 電控閥相連，指令輸出端II與循環(huán)泵II的電控閥相連；進(jìn)一步，所述空氣壓力傳感器為至少3個(gè)并分布于培養(yǎng)室內(nèi)，所述加壓裝置為加 壓泵，減壓裝置為減壓泵；進(jìn)一步，培養(yǎng)液容槽的補(bǔ)液口設(shè)置濾膜。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型的正負(fù)壓力周期性轉(zhuǎn)換細(xì)胞培養(yǎng)裝置，包括 培養(yǎng)室，培養(yǎng)室設(shè)置壓力調(diào)節(jié)組件和細(xì)胞培養(yǎng)組件；壓力調(diào)節(jié)組件包括加壓裝置、減壓裝 置、空氣壓力傳感器和空氣壓力控制單元，細(xì)胞培養(yǎng)組件包括水平設(shè)置于培養(yǎng)室內(nèi)的半透 膜，半透膜與培養(yǎng)室內(nèi)底面之間形成培養(yǎng)液容腔，室側(cè)壁上與培養(yǎng)液容腔對(duì)應(yīng)設(shè)置進(jìn)液口 和出液口 ；使用時(shí)，從進(jìn)液口向培養(yǎng)液容腔中注入培養(yǎng)液直至培養(yǎng)液觸及半透膜，再將細(xì)胞 植于半透膜上表面，啟動(dòng)壓力調(diào)節(jié)組件后，空氣壓力傳感器隨時(shí)檢測(cè)培養(yǎng)室內(nèi)的空氣壓力 并將信號(hào)傳遞給空氣壓力控制單元，當(dāng)培養(yǎng)室空氣壓力達(dá)到預(yù)定正壓值，控制單元向減壓 電控閥發(fā)出減壓指令，減壓裝置運(yùn)行并使培養(yǎng)室內(nèi)壓力降低，當(dāng)空氣壓力降低至預(yù)定負(fù)壓 值后，控制單元再發(fā)出加壓指令，如此循環(huán)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)室內(nèi)的正負(fù)壓力周期性轉(zhuǎn)換；為 考察細(xì)胞在正負(fù)壓力轉(zhuǎn)換中的增殖速率、生長(zhǎng)狀態(tài)等生物學(xué)行為改變及相關(guān)疾病研究提供 保障，同時(shí)培養(yǎng)室內(nèi)壓力環(huán)境易于保持穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，實(shí)驗(yàn)操作可靠性好。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為
圖1中A部放大圖；圖3為本實(shí)用新型原理圖。
具體實(shí)施方式
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為
圖1中A部放大圖；圖3為本實(shí)用新型原理圖。如圖所示
4[0023]本實(shí)施例的正負(fù)壓力周期性轉(zhuǎn)換細(xì)胞培養(yǎng)裝置，包括培養(yǎng)室1，培養(yǎng)室1設(shè)置壓力 調(diào)節(jié)組件和細(xì)胞培養(yǎng)組件；所述壓力調(diào)節(jié)組件包括加壓裝置2、減壓裝置3、空氣壓力傳感 器4和空氣壓力控制單元5，加壓裝置的加壓口、減壓裝置的減壓口分別與培養(yǎng)室連通，加 壓裝置的加壓管路設(shè)置加壓電控閥21，減壓裝置的減壓管路設(shè)置減壓電控閥31 ；所述空氣壓力控制單元設(shè)置壓力信號(hào)輸入端、加壓指令輸出端和減壓指令輸出 端，空氣壓力傳感器4的信號(hào)輸出端與壓力信號(hào)輸入端相連，加壓指令輸出端與加壓電控 閥21的指令輸入端相連，減壓指令輸出端與減壓電控閥31的指令接收端相連，具體實(shí)施 時(shí)，空氣壓力控制單元5包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器51和控制處理器52，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸出端與 控制處理器52的信號(hào)輸入端相連，所述壓力信號(hào)輸入端設(shè)置于模數(shù)轉(zhuǎn)換器上，所述加壓指 令輸出端和減壓指令輸出端設(shè)置于控制處理器上；所述細(xì)胞培養(yǎng)組件包括以可拆卸方式水平設(shè)置于培養(yǎng)室內(nèi)的半透膜6，具體實(shí)施 方式為用環(huán)形的夾持工具61夾持住半透膜6，培養(yǎng)室內(nèi)壁沿周向設(shè)置一環(huán)夾持工具安放 承臺(tái)62，夾持工具設(shè)置拉鉤63，當(dāng)然，也可以是手柄，培養(yǎng)室頂部設(shè)置敞口以作為半透膜進(jìn) 出口，使用者握住手柄或拉鉤，將夾持有半透膜的夾持工具61從半透膜進(jìn)出口豎直向下?lián)?于承臺(tái)62上，然后再用設(shè)有透明觀察界面的密封蓋15將半透膜進(jìn)出口關(guān)閉即可，便于半透 膜置入、取出及更換，半透膜6與培養(yǎng)室內(nèi)底面之間形成培養(yǎng)液容腔7，培養(yǎng)室側(cè)壁上與培 養(yǎng)液容腔對(duì)應(yīng)設(shè)置進(jìn)液口 71和出液口 72 ；使用時(shí)，從進(jìn)液口 71向培養(yǎng)液容腔7中注入培養(yǎng) 液直至培養(yǎng)液觸及半透膜6，再將細(xì)胞植于半透膜6上表面，啟動(dòng)壓力調(diào)節(jié)組件后，空氣壓 力傳感器4隨時(shí)檢測(cè)培養(yǎng)室1內(nèi)的空氣壓力并將信號(hào)傳遞給空氣壓力控制單元5，當(dāng)培養(yǎng)室 空氣壓力達(dá)到預(yù)定正壓值，控制單元向減壓電控閥發(fā)出減壓指令，減壓裝置運(yùn)行并使培養(yǎng) 室內(nèi)壓力降低，當(dāng)空氣壓力降低至預(yù)定負(fù)壓值后，控制單元再發(fā)出加壓指令，如此循環(huán)，進(jìn) 而實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)室內(nèi)的正負(fù)壓力周期性轉(zhuǎn)換；整個(gè)裝置可用于考察細(xì)胞在正負(fù)壓力轉(zhuǎn)換中的增 殖速率、生長(zhǎng)狀態(tài)等生物學(xué)行為改變及相關(guān)疾病研究，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，同時(shí)因培養(yǎng)室 內(nèi)壓力環(huán)境易于保持穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)可靠性更高。本實(shí)施例中，培養(yǎng)室和密封蓋均由透明材料制 成，利于觀察細(xì)胞的生長(zhǎng)狀況，使用者還可根據(jù)需要于密封蓋或培養(yǎng)室室壁上設(shè)置取樣孔， 取樣孔通過(guò)蓋子密封，便于臨時(shí)少量加樣或取樣。作為前述實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括培養(yǎng)液循環(huán)組件，所述培養(yǎng)液循環(huán)組件包 括培養(yǎng)液容槽8，培養(yǎng)液容槽設(shè)置循環(huán)液入口 81、循環(huán)液出口 82和補(bǔ)液口 83，所述出液口 72與循環(huán)液入口 81連通，所述進(jìn)液口 71與循環(huán)液出口 82連通，培養(yǎng)液循環(huán)管路上設(shè)置循 環(huán)泵；培養(yǎng)液容槽可用于培養(yǎng)液的緩存，通過(guò)培養(yǎng)液循環(huán)，提高原料的利用率，節(jié)約成本，使 用者還可通過(guò)補(bǔ)液口向培養(yǎng)液容槽內(nèi)注入新鮮培養(yǎng)液，便于根據(jù)需要進(jìn)行培養(yǎng)液的更替。作為前述實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)，循環(huán)泵包括循環(huán)泵I 9和循環(huán)泵1110，出液口 72 與循環(huán)液入口 81通過(guò)循環(huán)泵I 9連通，進(jìn)液口 71與循環(huán)液出口 82通過(guò)循環(huán)泵II 10連通， 循環(huán)泵I 9的循環(huán)管路上設(shè)置電控閥91，循環(huán)泵II 10的循環(huán)管路上設(shè)置電控閥101 ；進(jìn)液 口 71設(shè)置流體壓力傳感器11，出液口 72設(shè)置流體壓力傳感器12，還包括循環(huán)泵控制單元 13，所述循環(huán)泵控制單元設(shè)置流體壓力信號(hào)輸入端、指令輸出端I和指令輸出端II，流體壓 力傳感器11和流體壓力傳感器12的信號(hào)輸出端分別與循環(huán)泵控制單元的流體壓力信號(hào)輸 入端相連，指令輸出端I與循環(huán)泵I 9的電控閥91相連，指令輸出端II與循環(huán)泵II的電 控閥101相連；循環(huán)泵I 9和循環(huán)泵II 10可加強(qiáng)培養(yǎng)液的循環(huán)，在進(jìn)液口和出液口分別設(shè)
5置流體壓力傳感器，可檢測(cè)進(jìn)液口部位和出液口部位的流體壓力，當(dāng)兩處流體壓力不同時(shí)， 循環(huán)泵控制單元向電控閥91或電控閥101發(fā)出指令，通過(guò)向培養(yǎng)液容腔內(nèi)加液、排液或調(diào) 節(jié)培養(yǎng)液流速，使進(jìn)液口與排液口部位的流體壓力保持平衡，確保細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境的穩(wěn)定，具 體實(shí)施時(shí)，循環(huán)泵控制單元13包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器131和控制處理器132，模數(shù)轉(zhuǎn)換器信號(hào)輸出 端與控制處理器信號(hào)輸入端相連，流體壓力信號(hào)輸入端設(shè)置于模數(shù)轉(zhuǎn)換器131上，指令輸 出端I和指令輸出端II設(shè)置于控制處理器132上；本實(shí)施例中，空氣壓力控制單元5和循 環(huán)泵控制單元13共用，如圖2所示，便于降低成本，提高裝置利用率。作為前述實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)，所述空氣壓力傳感器為至少3個(gè)并分布于培養(yǎng)室 內(nèi)；具體實(shí)施方式
為3個(gè)，多個(gè)空氣壓力傳感器可分別檢測(cè)不同位置的空氣壓力，可靠性更 高，所述加壓裝置為加壓泵，減壓裝置為減壓泵，成本低廉，易于獲得。作為前述實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)，培養(yǎng)液容槽的補(bǔ)液口設(shè)置濾膜14，補(bǔ)液時(shí)可濾去 雜質(zhì)，降低干擾。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參 照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本 實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范 圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求一種正負(fù)壓力周期性轉(zhuǎn)換細(xì)胞培養(yǎng)裝置，其特征在于包括培養(yǎng)室(1)，培養(yǎng)室(1)設(shè)置壓力調(diào)節(jié)組件和細(xì)胞培養(yǎng)組件；所述壓力調(diào)節(jié)組件包括加壓裝置(2)、減壓裝置(3)、空氣壓力傳感器(4)和空氣壓力控制單元(5)，加壓裝置的加壓口、減壓裝置的減壓口分別與培養(yǎng)室(1)連通，加壓裝置(2)的加壓管路設(shè)置加壓電控閥(21)，減壓裝置(3)的減壓管路設(shè)置減壓電控閥(31)；所述空氣壓力控制單元(5)設(shè)置壓力信號(hào)輸入端、加壓指令輸出端和減壓指令輸出端，空氣壓力傳感器(4)的信號(hào)輸出端與所述壓力信號(hào)輸入端相連，所述加壓指令輸出端與加壓電控閥(21)的指令輸入端相連，所述減壓指令輸出端與減壓電控閥(31)的指令接收端相連；所述細(xì)胞培養(yǎng)組件包括以可拆卸方式水平設(shè)置于培養(yǎng)室內(nèi)的半透膜(6)，半透膜(6)與培養(yǎng)室內(nèi)底面之間形成培養(yǎng)液容腔(7)，培養(yǎng)室上位于培養(yǎng)液容腔的上方設(shè)置半透膜進(jìn)出口，半透膜進(jìn)出口設(shè)置設(shè)有透明觀察界面的密封蓋，培養(yǎng)室側(cè)壁上與培養(yǎng)液容腔對(duì)應(yīng)設(shè)置進(jìn)液口(71)和出液口(72)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正負(fù)壓力周期性轉(zhuǎn)換細(xì)胞培養(yǎng)裝置，其特征在于還包括 培養(yǎng)液循環(huán)組件，所述培養(yǎng)液循環(huán)組件包括培養(yǎng)液容槽(8)，培養(yǎng)液容槽設(shè)置循環(huán)液入口 (81)、循環(huán)液出口(82)和補(bǔ)液口(83)，所述出液口(72)與循環(huán)液入口(81)連通，所述進(jìn)液 口(71)與循環(huán)液出口(82)連通，培養(yǎng)液循環(huán)管路上設(shè)置循環(huán)泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的正負(fù)壓力周期性轉(zhuǎn)換細(xì)胞培養(yǎng)裝置，其特征在于循環(huán)泵包 括循環(huán)泵I (9)和循環(huán)泵II (10)，出液口(72)與循環(huán)液入口(81)通過(guò)循環(huán)泵I (9)連通，進(jìn) 液口(71)與循環(huán)液出口(82)通過(guò)循環(huán)泵II(IO)連通，循環(huán)泵1(9)的循環(huán)管路和循環(huán)泵 II(IO)的循環(huán)管路上分別設(shè)置電控閥；所述進(jìn)液口(71)和出液口(72)分別設(shè)置流體壓力傳感器，還包括循環(huán)泵控制單元 (13)，所述循環(huán)泵控制單元設(shè)置流體壓力信號(hào)輸入端、指令輸出端I和指令輸出端II，流體 壓力傳感器的信號(hào)輸出端與循環(huán)泵控制單元的流體壓力信號(hào)輸入端相連，指令輸出端I與 循環(huán)泵1(9)的電控閥相連，指令輸出端II與循環(huán)泵II(IO)的電控閥相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正負(fù)壓力周期性轉(zhuǎn)換細(xì)胞培養(yǎng)裝置，其特征在于所述空氣 壓力傳感器為至少3個(gè)并分布于培養(yǎng)室內(nèi)，所述加壓裝置為加壓泵，減壓裝置為減壓泵。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的正負(fù)壓力周期性轉(zhuǎn)換細(xì)胞培養(yǎng)裝置，其特征在于培養(yǎng)液容 槽的補(bǔ)液口設(shè)置濾膜(14)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種正負(fù)壓力周期性轉(zhuǎn)換細(xì)胞培養(yǎng)裝置，在培養(yǎng)室設(shè)置加壓裝置、減壓裝置、空氣壓力傳感器、空氣壓力控制單元和半透膜，半透膜與培養(yǎng)室內(nèi)底面之間形成培養(yǎng)液容腔；使用時(shí)，向培養(yǎng)液容腔中注入培養(yǎng)液，再將細(xì)胞植于半透膜上，啟動(dòng)壓力調(diào)節(jié)組件后，空氣壓力傳感器檢測(cè)培養(yǎng)室內(nèi)空氣壓力并將信號(hào)傳遞給空氣壓力控制單元，當(dāng)培養(yǎng)室空氣壓力達(dá)到預(yù)定正壓或負(fù)壓值，控制單元會(huì)向減壓電控閥或加壓電控閥發(fā)出減壓或加壓指令，通過(guò)減壓與加壓操作，實(shí)現(xiàn)正負(fù)壓力周期性轉(zhuǎn)換；可用于考察細(xì)胞在正負(fù)壓力轉(zhuǎn)換中的增殖速率、生長(zhǎng)狀態(tài)等生物學(xué)行為改變及相關(guān)疾病研究，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定可靠。
文檔編號(hào)C12M1/36GK201737949SQ201020255388
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者羅向東, 陳莉 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院