动态非接触式细胞力学刺激加载装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种动态非接触式细胞力学刺激加载装置，在培养腔的腔壁内开有若干管道连通循环水浴；培养腔固定在箱体内，箱体内填充隔热材料；空气压缩机和CO2罐的输出有气体流量计进行配比控制后输入培养腔内；培养腔内放置若干增湿皿，用湿度测量仪检测培养腔内的湿度；两个相同的旋转盘在电机驱动下围绕同一垂直转轴旋转，每个旋转盘上均安装有永磁体，两个旋转盘之间安装有载物台，载物台上放置实验对象，载物台固定不旋转。本发明专利技术能够实现多种动态非接触式力学刺激加载方式，对细胞施加空间非接触挤压式、周期渐变式、多方位均匀式多种形式的力学刺激作用，并为其构建了一个体外细胞培养环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物力学领域，涉及一种细胞力学刺激加载装置。
技术介绍
生物体内的细胞无时无刻不受到力学刺激的作用，打球时骨骼运动对细胞产生拉伸、收缩、扭转等作用，吃饭时消化道的蠕动、体液流动造成的剪切力作用等。作为生命的基本单元，细胞仅靠一层薄而软的细胞膜作为对外界的屏障，细胞内的细胞骨架及细胞内基质为其提供一定的力学支撑作用，在不同的力学环境下，细胞的生长、增殖、分化等生命活动都受到重要影响。Altman GH等人研究发现，单独对三维培养条件下的细胞施加张应变可以诱导骨髓间充质干细胞向韧带样细胞分化;早期研究者还研究了流体对白细胞变形、刚度以及伪足生成和粘附的影响。对细胞的力学刺激方式包括接触式力学刺激和非接触式力学刺激。接触式力学刺激方式是指直接接触细胞后对细胞产生力学刺激作用，如拉伸力、压缩力、流体剪切力、摩擦力等。从细胞培养的方式来看主要包括两个方面:一种是二维培养条件下的力学刺激，主要是利用弹性膜的弹性作用对培养在膜上面的细胞施加力学刺激作用；另一种是三维培养条件下的力学刺激，包括固定形变的力学刺激，即给细胞培养支架施加一定的力使其产生形变，在固定的应变条件下培养细胞，此外还有利用丝杠、连杆、压电陶瓷片等机构对细胞培养支架施加往复拉伸压缩力学刺激等。非接触式力学刺激是指在不接触细胞的情况下对细胞施加力学刺激，包括电场力、磁场力等。磁场力下的细胞研究包括永磁场和电磁场下的静磁场力研究，目前尚且缺乏动态磁场力下的细胞培养研究，然而生物体所处环境复杂多变，在动态磁场力下细胞的生长、分化、增殖等生理过程会发生一系列的变化，静态下的研究已经不能满足科研的需要。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种动态非接触式细胞力学刺激加载装置，能够实现多种动态非接触式力学刺激加载方式，对细胞施加空间非接触挤压式、周期渐变式、多方位均匀式多种形式的力学刺激作用，并为其构建了一个体外细胞培养环境。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:包括培养腔、箱体、空气压缩机、CO2罐、气体流量计、增湿皿、永磁体、旋转盘和电机。所述的培养腔是带有可开启腔盖的密闭腔体，腔壁内开有若干管道连通循环水浴;培养腔固定在箱体内，箱体内填充隔热材料;空气压缩机和CO2罐的输出有气体流量计进行配比控制后输入培养腔内；培养腔内放置若干增湿皿，用湿度测量仪检测培养腔内的湿度;两个相同的旋转盘在电机驱动下围绕同一垂直转轴旋转，每个旋转盘上均安装有永磁体，两个旋转盘之间安装有载物台，载物台上放置实验对象，载物台固定不旋转。所述空气压缩机输出的空气与0)2罐内输出的CO2分别经由气体流量计控制流速后混合，在混合气体输出端用0)2测量仪检测输出CO2的浓度，反馈调节气体流量计流量，直至CO2浓度为所需浓度。所述的永磁体包括但不限于钕铁硼、钐钴、铝镍钴、天然磁石和铜镍铁磁体。所述的两个旋转盘间距能够调整。所述的两个旋转盘上相对的永磁体的极性关系为N-N、N-S或S-S。所述的永磁体形状包括但不限于圆柱形和空心圆柱形;所述的圆柱形永磁体安装于长方体旋转盘的两端;所述的空心圆柱形永磁体安装在圆柱形旋转盘内，永磁体与旋转盘同轴。所述旋转盘的转轴为导磁材料，两个旋转盘相背一侧均安装有导磁板。所述的培养腔内还安装了与永磁体相同形状尺寸但未充磁的金属，并用与永磁体相同的方式安装于同样的旋转盘内，作为原有实验组的对照组;实验组和对照组的转轴在电机的驱动下采用同步带实现同步转动;所述的实验组与对照组之间用隔磁板隔开。本专利技术的有益效果是:本专利技术采用永磁体，具有成本低、结构简单的优势，与电磁体相比，永磁体在充磁后能永久保持磁性，不需要耗能，且没有额外热量产生。本专利技术提供了多种新的动态非接触力学刺激环境，可为细胞施加空间非接触挤压式、周期渐变式、多方位均匀式多种形式的力学刺激作用。本专利技术的实验组和对照组在同一个腔体内，除磁场环境外的其他外界条件相同。本专利技术可用于研究动态非接触力学刺激对多种细胞或生物的不同生理过程的影响。【附图说明】图1是动态非接触式细胞力学刺激加载装置整体图；图2是箱体及其内部构造示意图；图3是转盘与传动系统示意图；图4是圆柱形磁体与旋转盘的装配图；图5是空心圆柱形磁体与旋转盘的装配图；图中，I一循环水浴;2—转速控制器;3—箱体;4 一流量计；5—二氧化碳触；6—空压机;7一通气孔;8一腔盖;9一培养腔；10一旋转盘；11一隔磁板；12一转轴；13一导磁板；14一载物台；15一电机;16—同步带；17—永磁体;18—间距调节孔。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，本专利技术包括但不仅限于下述实施例。本专利技术提供一种动态非接触式细胞力学刺激加载装置，由动态非接触式力学刺激体系和模拟细胞体内生长环境组成。在一个密闭腔体内用旋转的永磁体为细胞构造非接触式细胞力学刺激加载环境，并模拟人体内细胞生长环境，在密闭腔体内构造一个类似于细胞培养箱的细胞培养空间。密闭腔体内温度、湿度及气体环境等可调。上述密闭腔体外建造箱体，箱体内填满隔热材料，如泡沫。腔壁内挖有若干水槽，水槽与外部循环水浴接通以控制腔体内的温度，温度在0°C至100°C可调，箱体内的隔热材料为腔体保温。上述培养腔内CO2气体环境由气体流量计将压缩空气与CO2配比而成。由空压机输出的空气与0)2罐内输出的CO2分别经由气体流量计控制流速后混合在一起，在混合气体输出端用CO2测量仪检测输出CO2的浓度，调节流量计流量至CO2浓度为所需浓度后由箱盖与腔盖上的通气孔通入腔体内，腔体内CO2的浓度在O %至100 %之间可调。上述培养腔内的湿度由若干增湿小皿控制，用湿度测量仪检测腔体内湿度，腔体内湿度最尚可达到99%。上述永磁体可选用但不限于钕铁硼、钐钴、铝镍钴、天然磁石、铜镍铁磁体。上述磁体安装于旋转盘内，两旋转盘由转轴固定在一起，上下两旋转盘内均安装有磁体，两转盘之间安装有载物台，实验对象放置于载物台上，载物台通过培养腔内的固定架固定，不随转盘一起转动。上述两旋转盘间距可调，即磁体间间距可调，两相对的磁体极性可以是以下三种:N-N、N-S和S-S ο磁体形状包括圆柱形磁体和空心圆柱形磁体，并设计了相对应的旋转盘。上述圆柱形磁体安装于长方体旋转盘的两端，当旋转盘静止时，可以给放置在载物台上的细胞施加恒定的非接触力，且当磁体安装方式为N-N时，放置于两磁体正中位置的细胞受到的是两个大小相同方向相反的挤压力；当旋转盘旋转时，放置于载物台上的细胞受到的是周期渐变式非接触力。上述空心圆柱形磁体的配套当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态非接触式细胞力学刺激加载装置，包括培养腔、箱体、空气压缩机、CO2罐、气体流量计、增湿皿、永磁体、旋转盘和电机，其特征在于：所述的培养腔是带有可开启腔盖的密闭腔体，腔壁内开有若干管道连通循环水浴；培养腔固定在箱体内，箱体内填充隔热材料；空气压缩机和CO2罐的输出有气体流量计进行配比控制后输入培养腔内；培养腔内放置若干增湿皿，用湿度测量仪检测培养腔内的湿度；两个相同的旋转盘在电机驱动下围绕同一垂直转轴旋转，每个旋转盘上均安装有永磁体，两个旋转盘之间安装有载物台，载物台上放置实验对象，载物台固定不旋转。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尹大川，刘雅丽，李大为，何进，刘永明，周仁斌，闫二开，陈达，何凤利，郑希望，曾翔斌，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61