一种采用动态力学刺激的组织工程动态培养仪制造技术

本发明专利技术涉及一种采用动态力学刺激的组织工程动态培养仪，包括一个或多个培养仪单元，所述培养仪单元包括盒体、驱动电机、控制器、旋转支座、吸引块、培养瓶及转子；所述培养瓶置于所述盒体上方，并且瓶底正对于所述驱动电机，所述转子放于所述培养瓶内；所述转子与所述吸引块至少一者为磁性材料制成，并且两者相互吸引；所述控制器与所述驱动电机电路连接，所述控制器具有速度控制模块，可控制所述驱动电机按照设定的转速工作。该培养仪不仅可以实现一般的持续恒定剪切力刺激，而且可以通过程序设定，产生循环变化的搅拌速度，为所培养的工程组织提供循环动态剪切力的刺激，更进一步的提高工程组织的培养效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物医学组织工程领域，尤其涉及一种采用动态力学刺激的组织工程动态培养仪。
技术介绍
组织工程学，是一门以细胞生物学和材料科学相结合，进行体外或体内构建组织或器官的新兴学科。其基本原理是从机体获取少量的活体组织，用特殊的酶或其他方法将细胞(又称种子细胞)从组织中分离出来在体外进行培养扩增，然后将扩增的细胞与具有良好生物相容性、可降解性和可吸收的生物材料(支架)按一定的比例混合，使细胞黏附在生物材料(支架)上形成细胞-材料复合物；将该复合物植入机体的组织或器官病损部位，随着生物材料在体内逐渐被降解和吸收，植入的细胞在体内不断增殖并分泌细胞外基质，最终形成相应的组织或器官，从而达到修复创伤和重建功能的目的。多年以来的组织工程发展使人们成功获得了多种形状及用途的组织工程软骨，但传统的培养方法多为静态培养方法。静态培养方法培育的工程组织其生物力学特性较差，抗压性能，弹性模量等与希望修复的组织差异较大，无法实现其修复目标。为了改善工程组织的力学性能，目前多采用的是动态培养法，通常是通过搅拌引起的培养液的转动，进而为工程组织提供了剪切力的刺激，可提高工程组织的生物力学特性。在进行动态培养中，通常需要使用带有搅拌功能的动态培养仪，放置于无菌环境下的培养箱中进行培养，目前，通常是采用恒定转速的培养仪，为培养仪中的工程组织提供力学刺激，由于转速恒定，通过这种方式提供的剪切力恒定。虽然这种力学刺激在工程组织的培养中，相对于静态培养已经对工程组织的生物力学性能有很好的促进作用，但效果仍有待改善。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种采用动态力学刺激的组织工程动态培养仪，该培养仪不仅可以实现一般的持续恒定剪切力刺激，而且可以通过采用控制不同的搅拌速度，为所培养的工程组织提供循环动态剪切力的刺激，进而更进一步的提高工程组织的培养效果。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种采用动态力学刺激的组织工程动态培养仪，与现有技术不同的是，包括一个或多个培养仪单元，所述培养仪单元包括盒体、驱动电机、控制器、旋转支座、吸引块、培养瓶及转子；所述驱动电机置于所述盒体内部，其动力输出端竖直朝上；所述旋转支座与所述驱动电机的所述动力输出端固定连接，所述吸引块置于所述旋转支座上；所述培养瓶置于所述盒体上方，并且瓶底正对于所述驱动电机，所述转子放于所述培养瓶内；所述转子与所述吸引块至少一者为磁性材料制成，并且两者相互吸引；所述控制器与所述驱动电机电路连接，所述控制器具有速度控制模块，可控制所述驱动电机按照设定的转速工作。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述控制器可控制所述驱动电机从一个最低转速值增大到一个最高转速值，再从该最高转速值减小到该最低转速值，以此为一个工作周期循环工作；所述控制器还具有时间控制模块，可控制所述驱动电机的所述工作周期的时间。进一步，所述盒体外部设有控制面板以及显示屏，所述控制面板上设有与所述控制器电路连接的开关按钮、时间设定按钮、速度范围设定按钮、执行按钮及数字键；通过开关按钮控制系统的开启与关闭；按下时间设定按钮后再通过按下相应的数字键设定工作周期的时间；按下速度设定按钮再通过按下相应的数字键设定速度的最低转速值和最高转速值；设定完工作周期的时间或者速度的最低转速值和最高转速值后通过执行按钮可进行确定或者删除或者运行；所述显示屏可实时显示当前的速度变化范围值及其设定的工作周期的时间。进一步，所述控制器为单片机。进一步，所述盒体的外侧壁设有电池槽，内置电池，所述电池为所述控制器提供电能。进一步，所述培养仪单元为多个，所述盒体的侧面设有两个或两个以上连接孔，每个所述连接孔内均可拆卸的安装有所述直流电源插座，每个所述直流电源插座均与所述控制器电路连接，并且同一个所述盒体上的所有直流电源插座之间电路连接；所述培养仪还包括多根连接线，所述连接线包括导线及连接于所述导线两端的与所述直流电源插座相适配的插头；所述连接线的两端的所述插头分别与不同的所述培养仪单元上的所述直流电源插座对应连接。进一步，所述吸引块为纽扣磁铁，并且所述吸引块与所述驱动电机动力输出端的旋转轴线之间的距离可调。利用纽扣磁铁对瓶内转子提供吸引力，简单可靠，同时由于吸引块与所述驱动电机的旋转轴线之间的距离可调，可以调整吸引块的回转半径，以适应不同大小的培养瓶，同时也可以满足实验中的更多的参数需求。进一步，所述旋转支座为铁磁性材料制成，所述吸引块吸附于所述旋转支座上而固定，所述旋转支座上设有凹槽，所述吸引块置于所述凹槽内且可在所述凹槽内向靠近或远离所述驱动电机动力输出端的旋转轴线的方向移动。采用上述进一步方案的有益效果是，在旋转支座上设有凹槽，可以使吸引块稳定的置于旋转支座上，并且方便调节吸引块的回转半径。进一步，盒体内部还安装有支撑座，所述驱动电机固定于所述支撑座上。采用上述进一步方案的有益效果是，利用支撑座的固定作用，可以保证驱动电机工作时的稳定性，提高培养仪的使用效果。进一步，还包括输出电压为12v直流电的电源适配器，所述电源适配器一端接入220v交流电源，另一端与任意一个所述培养仪单元中的所述直流电源插座连接。采用上述进一步方案的有益效果是，通过一个12v直流电的电源适配器，接入任何一个培养仪单元，即可同时为连接好的所有培养仪单元供电，安全可靠，成本低廉，方便实用。进一步，所述盒体为耐高温高压的材质制成，所述盒体包括上盖和底座，所述上盖与所述底座在一侧铰接。采用上述进一步方案的有益效果是，由于培养仪需要置于无菌的培养箱之前，必须确保是无菌状态，需要对其进行消毒处理，而实验室中最常用的消毒方式即为高温高压消毒，所以盒体采用耐高温高压的材质制成可以方便的进行实验室消毒，同时上盖和底座铰接后，可以方便的进行开合。进一步，所述盒体上部设有与所述培养瓶外径大小相适应的凸出于所述盒体上表面的圆环状挡圈，所述挡圈的中心位于所述驱动电机动力输出端的旋转轴线上。采用上述进一步方案的有益效果是，由于培养瓶需要放置于盒体上，为了确保培养瓶的中心尽可能的位于驱动电机的旋转轴线上，在盒体上部设有与所述培养瓶外径大小相适应的凸出于所述盒体上表面的圆环状挡圈，有助于操作人员进行准确的放置培养瓶，放置时只需要放入挡圈内，即可确保已经对正驱动电机，而无需透过上盖找驱动电机的中心，而且一旦上盖采用的不是透明材质，则更难以进行准确、有效的放置。本专利技术的有益效果是，每一个培养仪单元均可以通过置于盒体内的驱动电机，带动旋转支座旋转，进而带动置于旋转支座上的吸引块旋转，又由于培养瓶放于盒体的正对于驱动电机的上方，并且瓶内放有能够与吸引块相互吸引的转子，所以转子会随着吸引块的转动而在瓶内转动，进而带动瓶内的培养液转动，实现对培养液中的工程组织进行剪切力的刺激，改善了工程组织的力学性能。通过连接线，及每个培养仪单元上的直流电源插座，可以根据需要把多个培养仪单元并联起来，实现多个培养仪单元同时工作。通过控制器可以控制驱动电机的转速，并且通过控制面板上的时间设定按钮及速度控制按钮，可以设定驱动电机在一定的转速范围内循环工作，实现动态力学刺激，更近一步的促进工程组织细胞基质的合成，使工程组织的培养效果更好。另外，整个装置结构简单，成本低廉，安全可靠，并且可以满本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用动态力学刺激的组织工程动态培养仪，其特征在于，包括一个或多个培养仪单元，所述培养仪单元包括盒体(1)、驱动电机(2)、控制器(10)、旋转支座(3)、吸引块(4)、培养瓶(5)及转子(6)；所述驱动电机(2)置于所述盒体(1)内部，其动力输出端竖直朝上；所述旋转支座(3)与所述驱动电机(2)的所述动力输出端固定连接，所述吸引块(4)置于所述旋转支座(3)上；所述培养瓶(5)置于所述盒体(1)上方，并且瓶底正对于所述驱动电机(2)，所述转子(6)放于所述培养瓶(5)内；所述转子(6)与所述吸引块(4)至少一者为磁性材料制成，并且两者相互吸引；所述控制器(10)与所述驱动电机(2)电路连接，所述控制器(10)具有速度控制模块，可控制所述驱动电机(2)按照设定的转速工作。

【技术特征摘要】
1.一种采用动态力学刺激的组织工程动态培养仪，其特征在于，包括一个或多个培养仪单元，所述培养仪单元包括盒体(1)、驱动电机(2)、控制器(10)、旋转支座(3)、吸引块(4)、培养瓶(5)及转子(6)；所述驱动电机(2)置于所述盒体(1)内部，其动力输出端竖直朝上；所述旋转支座(3)与所述驱动电机(2)的所述动力输出端固定连接，所述吸引块(4)置于所述旋转支座(3)上；所述培养瓶(5)置于所述盒体(1)上方，并且瓶底正对于所述驱动电机(2)，所述转子(6)放于所述培养瓶(5)内；所述转子(6)与所述吸引块(4)至少一者为磁性材料制成，并且两者相互吸引；所述控制器(10)与所述驱动电机(2)电路连接，所述控制器(10)具有速度控制模块，可控制所述驱动电机(2)按照设定的转速工作。2.根据权利要求1所述的一种采用动态力学刺激的组织工程动态培养仪，其特征在于，所述控制器(10)可控制所述驱动电机(2)从一个最低转速值增大到一个最高转速值，再从该最高转速值减小到该最低转速值，以此为一个工作周期循环工作；所述控制器(10)还具有时间控制模块，可控制所述驱动电机(2)的所述工作周期的时间。3.根据权利要求2所述的一种采用动态力学刺激的组织工程动态培养仪，其特征在于，所述盒体(1)外部设有控制面板(11)以及显示屏(12)，所述控制面板(11)上设有与所述控制器(10)电路连接的开关按钮、时间设定按钮、速度范围设定按钮、执行按钮及数字键；通过开关按钮控制系统的开启与关闭；按下时间设定按钮后再通过按下相应的数字键设定工作周期的时间；按下速度设定按钮再通过按下相应的数字键设定速度的最低转速值和最高转速值；设定完工作周期的时间或者速度的最低转速值和最高转速值后通过执行按钮可进行确定或者删除或者运行；所述显示屏(12)可实时显示当前速度、当前设定的速度变化范围及设定的工作周期时间。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种采用动态力学刺激的组织工程动态培养仪，其特征在于，所述控制器(10)为单片机。5.根据权利要求4所述的一种采用动态力学刺激的组织工程动态培养仪，其特征在于，所述盒体(1)的外侧壁设有电池槽(71)，所述电池槽(71)内置电池(7)，所述电池(7)为所述控制器(10)提供电能。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆晓娜，范飞，徐奕昊，
申请(专利权)人：中国医学科学院整形外科医院，
类型：发明
国别省市：北京;11