本發(fā)明屬于細(xì)胞生物力學(xué)研究領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種離體細(xì)胞體外培養(yǎng)力學(xué)加載實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

由于生物體組織和器官生理結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及生物體內(nèi)生理環(huán)境的多樣性，使得體細(xì)胞所處的生理、力學(xué)環(huán)境也是錯(cuò)綜復(fù)雜的。隨著細(xì)胞的體外培養(yǎng)和分離技術(shù)的發(fā)展，在體外進(jìn)行可控條件的細(xì)胞水平實(shí)驗(yàn)已成為一種有效而熱門的實(shí)驗(yàn)方法。簡(jiǎn)易平行平板流動(dòng)腔是利用培養(yǎng)液體流動(dòng)產(chǎn)生剪切應(yīng)力作用到細(xì)胞表面的一種體外細(xì)胞培養(yǎng)裝置，用以研究細(xì)胞在不同剪切力作用下的形態(tài)、黏附和功能等的變化規(guī)律，已成為細(xì)胞生物力學(xué)研究中的主要實(shí)驗(yàn)裝置之一，并具有較好的推廣價(jià)值。簡(jiǎn)易平行平板流動(dòng)腔培養(yǎng)過(guò)程中形成的均勻剪切應(yīng)力場(chǎng)是其主要有效部分。現(xiàn)有的簡(jiǎn)易平行平板流動(dòng)腔中剪切應(yīng)力場(chǎng)位置不明確、無(wú)法提供足夠高的有效作用面積比特性，導(dǎo)致較多細(xì)胞生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)的失效或失敗。

申請(qǐng)?zhí)枮?01420372524.9的中國(guó)專利公開了一種可更換內(nèi)芯的平行平板流動(dòng)腔裝置,該裝置的底板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，導(dǎo)致加工制造成本高，形成的均勻剪切應(yīng)力場(chǎng)較小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

由于現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種加工制造簡(jiǎn)單、成本低并且在相同面積下能提高較大均勻剪切應(yīng)力場(chǎng)的新型簡(jiǎn)易平行平板流動(dòng)腔裝置，對(duì)于細(xì)胞生物力學(xué)研究，就顯得尤為重要。為此，本發(fā)明人進(jìn)行了深入研究，并由這些研究獲得了本發(fā)明。

本發(fā)明的一個(gè)目的，在于克服現(xiàn)有簡(jiǎn)易平行平板流動(dòng)腔中提供的均勻剪切應(yīng)力場(chǎng)位置不明確和低有效作用面積比特性的技術(shù)不足，并提供一種Z型簡(jiǎn)易平行平板流動(dòng)腔，這種新型簡(jiǎn)易平行平板流動(dòng)腔裝置相比于其它現(xiàn)有簡(jiǎn)易平行平板流動(dòng)腔裝置，具有剪切應(yīng)力場(chǎng)均勻，位置明確，有效面積足夠大并可以靈活調(diào)整的特點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種Z型簡(jiǎn)易平行平板流動(dòng)腔，其包括底板、蓋板和載玻片，所述蓋板和載玻片之間形成平流腔，所述載玻片對(duì)應(yīng)流體流動(dòng)方向分別設(shè)有入口緩沖平臺(tái)、載玻片有效作用區(qū)域和出口緩沖平臺(tái)，載玻片的入口緩沖平臺(tái)和出口緩沖平臺(tái)的水平面高于載玻片有效作用區(qū)域平面。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的方面，上述底板上開有載玻片槽和觀察孔，所述蓋板上設(shè)有入口、出口、入口緩沖槽和出口緩沖槽。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的方面，上述蓋板的入口垂直于入口緩沖槽的槽面，出口垂直于出口緩沖槽的槽面。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的方面，上述蓋板的入口處安裝有和入口緩沖槽相通的入口接頭，在出口處安裝有和出口緩沖槽相通的出口接頭。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的方面，上述入口緩沖槽和載玻片之間的入口結(jié)構(gòu)寬度沿流體流動(dòng)方向變寬，所述出口緩沖槽和載玻片之間的出口結(jié)構(gòu)寬度沿流體流動(dòng)方向變窄。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的方面，上述入口緩沖槽和入口緩沖平臺(tái)之間形成的平流腔高度大于蓋板和載玻片有效作用區(qū)域之間形成的平流腔高度，出口緩沖槽和出口緩沖平臺(tái)之間形成的平流腔高度大于蓋板和載玻片有效作用區(qū)域之間形成的平流腔高度。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的方面，上述底板和蓋板之間裝配有支撐調(diào)節(jié)平流腔高度的硅膠墊片，優(yōu)選的，所述底板和載玻片之間裝配有密封平流腔四周的密封圈。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的方面，上述平流腔的高度通過(guò)硅膠墊片的厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的方面，上述硅膠墊片的厚度可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要在0.1mm—0.5mm范圍內(nèi)選擇。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的方面，上述蓋板和底板的制作材料包括聚碳酸酯。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，入口接頭和出口接頭可以選用316L不銹鋼接頭，底板和蓋板的制作材料為生物相容性較好的聚碳酸酯材料，該材料無(wú)色透明，有利于清楚地觀察剪切應(yīng)力大小對(duì)細(xì)胞表面的影響，同時(shí)耐溶劑性能好和機(jī)械性能強(qiáng)度高，不會(huì)因受到較大應(yīng)力而發(fā)生開裂。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)和/或有益效果包括：一、通過(guò)槽型設(shè)計(jì)使蓋板形成出入口緩沖槽，蓋板的出入口垂直于槽面，使得流體產(chǎn)生的流動(dòng)壓力不會(huì)直接作用于出入口結(jié)構(gòu)處；二、在出入口緩沖槽靠近載玻片有效作用區(qū)域一端通過(guò)出入口結(jié)構(gòu)，形成一個(gè)較為有效穩(wěn)定的變相出入口結(jié)構(gòu)，使得流體在載玻片有效作用區(qū)域內(nèi)流動(dòng)穩(wěn)定，明確了有效作用區(qū)域范圍，提高了有效作用面積比；三、細(xì)胞在載玻片有效作用區(qū)域內(nèi)所受到的流體剪切應(yīng)力非常均勻，顯著減弱了平行平板流動(dòng)腔的出入口效應(yīng)，能夠滿足細(xì)胞生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的需求。四、通過(guò)調(diào)整入口流量，可以很方便的進(jìn)行流體剪切應(yīng)力的調(diào)控。五、該裝置加工制造簡(jiǎn)單、成本低，具有很高的實(shí)用性。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的Z型簡(jiǎn)易平行平板流動(dòng)腔機(jī)械組裝結(jié)構(gòu)橫截面示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的底板結(jié)構(gòu)俯視示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的載玻片結(jié)構(gòu)俯視示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的蓋板結(jié)構(gòu)仰視示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的硅膠墊片結(jié)構(gòu)俯視示意圖。

附圖標(biāo)記：

1、底板；2、蓋板；3、載玻片；4、硅膠墊片；5、密封圈；6、入口；7、出口；8、入口接頭1；9、出口接頭2；10、觀察孔；12、第一螺母；13、第二螺母；14、第三螺母；15、第一螺釘；16、第二螺釘；17、第三螺釘；18、入口緩沖槽；19、出口緩沖槽；20、底板第一螺孔；21、底板第二螺孔；22、底板第三螺孔；23、底板第四螺孔；24、底板第五螺孔；25、底板第六螺孔；26、底板螺孔面；27、載玻片槽；28、入口緩沖平臺(tái)；29、載玻片有效作用區(qū)域；30、出口緩沖平臺(tái)；31、蓋板第一螺孔；32、蓋板第二螺孔；33、蓋板第三螺孔；34、蓋板第四螺孔；35、蓋板第五螺孔；36、蓋板第六螺孔；37、蓋板螺孔面；38、密封圈槽；39、載玻片接觸面；40、蓋板有效作用區(qū)域；43、入口結(jié)構(gòu)；44、出口結(jié)構(gòu)；41、硅膠墊片螺孔面；42、硅膠墊片第一螺孔；45、硅膠墊片第二螺孔；46、硅膠墊片第三螺孔；47、硅膠墊片第四螺孔；48、硅膠墊片第五螺孔；49、硅膠墊片第六螺孔。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下附圖和實(shí)施例對(duì)根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行描述。應(yīng)該理解的是，以下的實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。附圖和文字描述并不旨在以任何方式限制本發(fā)明的構(gòu)思范圍，而是通過(guò)參考特定實(shí)施例為本領(lǐng)域技術(shù)人員說(shuō)明本發(fā)明的概念。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的Z型簡(jiǎn)易平行平板流動(dòng)腔，包括底板1、蓋板2、載玻片3、硅膠墊片4和密封圈5；底板1的橫截面成凹型，底板1上設(shè)有觀察孔10、蓋板2上開有入口6、出口7、入口緩沖槽18、出口緩沖槽19，并安裝有入口接頭8和出口接頭9。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，入口接頭8和出口接頭9可以選用316L不銹鋼接頭。載玻片3的橫截面成凹型，載玻片3左右凸臺(tái)的底面分別和底板1接觸，載玻片3左右凸臺(tái)的上表面分別和蓋板2以及密封圈5相接觸；底板1和蓋板2通過(guò)螺釘連接，其中在圖1中第一螺母12和第一螺釘15安裝在左側(cè)，第二螺母13和第二螺釘16安裝在中間，第三螺母14和第三螺釘17安裝在右側(cè)。

如圖1和圖3所示，液體由入口6流入，在入口緩沖槽18和入口緩沖平臺(tái)28共同作用下，液體稍微平緩后，開始逐漸流入入口結(jié)構(gòu)43，由于入口結(jié)構(gòu)43較窄，液體在平流腔腔寬方向上速度變得比較均勻后，進(jìn)入載玻片有效作用區(qū)域29，形成面積較大的一塊均勻剪切應(yīng)力場(chǎng)。接著液體通過(guò)出口結(jié)構(gòu)44流出，進(jìn)入出口緩沖平臺(tái)30和出口緩沖槽19，最后液體從出口7流出；同時(shí)可以通過(guò)調(diào)整硅膠墊片4的高度，來(lái)改變由蓋板2和載玻片3所形成的平流腔的高度；該高度可根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)需要在0.1mm—0.5mm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，以滿足不同環(huán)境下對(duì)于細(xì)胞體外培養(yǎng)裝置的需要；底板1和蓋板2的材料為生物相容性較好的聚碳酸酯材料，該材料無(wú)色透明，有利于清楚地觀察剪切應(yīng)力大小對(duì)細(xì)胞表面的影響，同時(shí)耐溶劑性能好和機(jī)械性能強(qiáng)度高，不會(huì)因受到較大應(yīng)力而發(fā)生開裂。

如圖2所示，底板1上設(shè)有觀察孔10、底板第一螺孔20、底板第二螺孔21、底板第三螺孔22、底板第四螺孔23、底板第五螺孔24、底板第六螺孔25、底板螺孔面26、載玻片槽27；其中，觀察孔10用于觀察細(xì)胞在剪切應(yīng)力作用下的形態(tài)、黏附和功能等的變化規(guī)律，載玻片槽27用于固定載玻片3，使得載玻片3在底板1上裝配更牢固。

如圖3所示，載玻片3上具有入口緩沖平臺(tái)28、載玻片有效作用區(qū)域29、出口緩沖平臺(tái)30；其中，入口緩沖平臺(tái)28可以使液體稍微平緩后，再進(jìn)入入口結(jié)構(gòu)43，有利于實(shí)驗(yàn)效果更理想，載玻片有效作用區(qū)域29可以使液體在該區(qū)域內(nèi)形成面積較大的一塊均勻剪切應(yīng)力場(chǎng)，在液體經(jīng)過(guò)Z型出口結(jié)構(gòu)44之后液體變得相對(duì)緩慢，通過(guò)緩沖平臺(tái)30可以使液體稍微平緩后，再由出口7流出；載玻片3是通過(guò)注塑一體成型的，使得載玻片3的制造簡(jiǎn)單、成本低。

如圖4所示，蓋板2的入口6和出口7被設(shè)計(jì)成圓形結(jié)構(gòu)，且入口6垂直于入口緩沖槽18的槽面，出口7垂直于出口緩沖槽19的槽面，蓋板2上開有密封圈槽38，用于裝配密封圈5，通過(guò)密封圈5和載玻片3接觸，使得Z型簡(jiǎn)易平行平板流動(dòng)腔密封效果更好，保證了實(shí)驗(yàn)的精度。

如圖1、4所示，蓋板2的入口緩沖槽18和載玻片3經(jīng)過(guò)裝配之后形成入口結(jié)構(gòu)43，蓋板2的出口緩沖槽19和載玻片3經(jīng)過(guò)裝配之后形成Z型出口結(jié)構(gòu)44，出入口結(jié)構(gòu)可以形成一個(gè)較為有效穩(wěn)定的變相出入口結(jié)構(gòu)，使流體在載玻片有效作用區(qū)域內(nèi)流動(dòng)地較為穩(wěn)定；蓋板2上設(shè)有載玻片接觸面39和載玻片39的上表面接觸，保證了Z型簡(jiǎn)易平行平板流動(dòng)腔密封性能，有利于實(shí)驗(yàn)的開展。

如圖2、圖4、圖5所示，底板螺孔面26上開有底板第一螺孔20、底板第二螺孔21、底板第三螺孔22、底板第四螺孔23、底板第五螺孔24、底板第六螺孔25，硅膠墊片螺孔面41上開有硅膠墊片第一螺孔42、硅膠墊片第二螺孔45、硅膠墊片第三螺孔46、硅膠墊片第四螺孔47、硅膠墊片第五螺孔48、硅膠墊片第六螺孔49，蓋板螺孔面37上開有蓋板第一螺孔31、蓋板第二螺孔32、蓋板第三螺孔33、蓋板第四螺孔34、蓋板第五螺孔35、蓋板第六螺孔36，其中，底板第一螺孔20、硅膠墊片第一螺孔42和蓋板第一螺孔31中心線重合，通過(guò)第一螺釘15和第一螺母12固定在一起；底板第四螺孔23、硅膠墊片第四螺孔47和蓋板第四螺孔34中心線重合，通過(guò)第一螺釘15和第一螺母12固定在一起；底板第二螺孔21、硅膠墊片第二螺孔45和蓋板第二螺孔32中心線重合，通過(guò)第二螺釘16和第二螺母13固定在一起；底板第五螺孔24、硅膠墊片第五螺孔48和蓋板第五螺孔35中心線重合，通過(guò)第二螺釘16和第二螺母13固定在一起；底板第三螺孔22、硅膠墊片第三螺孔46和蓋板第三螺孔33中心線重合，通過(guò)第三螺釘17和第三螺母14固定在一起；底板第六螺孔25、硅膠墊片第六螺孔49和蓋板第六螺孔36中心線重合，通過(guò)第三螺釘17和第三螺母14固定在一起，其中，底板螺孔面26和硅膠墊片4的下表面相接觸，硅膠墊片4的上表面和蓋板螺孔面37相接觸。

以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專利的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述提示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明方案的范圍內(nèi)。