模拟体内动态微环境的细胞培养装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了模拟体内动态微环境的细胞培养装置，包括壳体、以及设于壳体内部的平面面盖、培养皿放置座、拉伸装置、平台基座、散热机构，还包括顶盖、实时观察系统、电刺激系统、控制系统、CO2输送装置、自动换液装置和夹紧装置，拉伸装置包括控制夹紧装置移动的传动机构以及拉力传感器，多个移动夹具的设置，在细胞培养的过程中，可实现对生物膜进行单向、双向、多向的循环拉伸，并对生物膜的拉伸时间、拉伸频率以及拉伸幅度进行控制，同时对细胞进行电刺激，可以实现电‑拉力刺激的联合，更真实地模拟了体内细胞所处的微环境，为细胞、组织的体外生长的研究提供了条件。

Cell culture device simulating dynamic microenvironment in vivo

The invention discloses a dynamic micro environment simulated in vivo cell culture device, which comprises a shell, and a cover, the Petri dish surface casing internal placement seat, stretching device, platform base, heat dissipation mechanism also comprises a top cover, real-time observation system, stimulation system, control system, CO2, automatic conveying device for liquid and device the clamping device, tension device comprises a transmission mechanism control clamping device and mobile force sensor, a plurality of mobile fixture settings, in the process of cell culture, can be realized for unidirectional and bidirectional cyclic stretch, more on the biofilm, and to control the time, tensile membrane stretch frequency and amplitude of the stretch. Cell stimulation, can realize the electrical stimulation combined with tension, more realistic simulation of the microenvironment in vivo cell, cell, The study of tissue growth in vitro provides the conditions.

【技术实现步骤摘要】
模拟体内动态微环境的细胞培养装置
本专利技术涉及细胞培养
，尤其是涉及模拟体内动态微环境的细胞培养装置。
技术介绍
在组织工程中，细胞、组织的体外功能化培养已成为一项组织工程的核心技术，也是形成组织工程产业的必不可少的技术基础，但目前体外细胞培养还存在一些不足。在力学方面，模拟体内力学环境的实验方法主要有流动剪切力法、基底拉伸法、静水压法、圆周应力法；模拟体外力学环境的实验方法主要有微重力细胞培养法、离心力场法、气体加压法、声波刺激法、微光束辐照法。基底拉伸技术开始于弹性细胞培养膜的问世。基底拉伸技术的设计思路是以生物膜作为基底材料，通过将细胞种植于生物膜上，由装置产生可控制的运动使得生物膜发生形变，而培养在生物膜表面上的细胞因基底的形变而受力，从而实现拉伸应力下细胞生长规律研究的可能性，这种加载技术是目前一种较为理想的实验技术，可用于各种细胞的体外力学加载，主要用于研究牵张力对体外培养细胞增殖和代谢等的影响，其加载技术主要有矩形基底拉伸、圆形基底拉伸等，其中圆形基底的拉伸更为常见。在电学方面，电学环境是体内细胞生长的重要微环境之一。在生理电场存在的情况下，细胞产生分裂、分化和迁移。没有电场的细胞培养环境缺少了一种胚胎自然发育过程中所具有的细胞外环境。通过模拟体内细胞、组织生长所处的电学微环境，可为体外细胞组织的生长提供较为真实的环境，能使细胞快速、优质增殖，如电刺激可以诱导人成骨细胞钙离子浓度的增加，促进成骨细胞的增殖、生长因子的分泌以及细胞外基质的合成。现有体外细胞培养技术中，普遍是将培养皿放置于培养箱内，培养一段时间后再将培养皿取出，以对其进行力学或电学刺激，这种方法效率低，且培养质量不高。
技术实现思路
为了解决上述现有技术问题，本专利技术提供了模拟体内动态微环境的细胞培养装置，包括壳体，以及设于壳体内用于夹持生物结构的夹紧装置，所述夹紧装置包括至少两个移动夹具，所述生物结构位于两个夹具之间；设于壳体内控制夹紧装置移动的拉伸装置；所述夹紧装置之间设有用于放置培养皿的培养皿放置座；以及用于检测生物结构拉力的拉力传感器，并将拉力信号输出。为了进一步实现本专利技术，所述夹具上设置有拉力传感器。为了进一步实现本专利技术，所述夹具包括上夹头、下夹头、以及调节上夹头移动的调节组件，上夹头包括上夹持端、上连接部，上连接部的底端与上夹持端连接，上连接部呈倒L形状，下夹头设置在上夹头的下方，下夹头包括下夹持端、下连接部，上夹持端与下夹持端形成夹持部，用于将生物膜夹紧，下连接部平行设置在上连接部的下方，下连接部的形状是与上连接部的形状相同的倒L状，下连接部设有滑槽，上连接部沿着下连接部的滑槽上下滑动，从而带动上夹持端靠近或者远离下夹持端，所述调节组件采用调节螺杆和螺母，通过拧动调节螺杆从而带动上夹持端靠近或者远离下夹持端。为了进一步实现本专利技术，所述调节组件为调节螺杆，所述上夹头的上连接部的横向段设有上下贯通的螺孔，所述下夹头对应位置设有第二通孔，调节螺杆的底端设置在第二通孔内，调节螺杆的顶端穿过上连接部的螺孔，调节螺杆与上连接部螺纹连接，通过拧动调节螺杆带动上夹头上下移动，从而带动上夹头的上夹持端靠近与远离下夹持端，实现夹紧与松开生物结构。为了进一步实现本专利技术，所述下夹头的下连接部沿其长度方向向内凹设形成滑槽，所述上夹头的上连接部沿着滑槽上下滑动。为了进一步实现本专利技术，还包括限位部，所述下夹头位于下连接部的位置沿其长度方向设有一段滑孔，对应于滑孔位置的上夹头部分设有通孔，所述限位部依次穿过通孔和滑孔，所述限位部将上连接部限制在下连接部的滑孔内滑动，避免上连接部脱离滑槽，同时将上连接部滑动的距离为限位滑孔的长度。为了进一步实现本专利技术，还包括电刺激系统，所述电刺激系统包括正负电极。为了进一步实现本专利技术，还包括顶盖，所述顶盖内壁固定连接弹性件，所述弹性件的底端固定连接正负电极，所述正负电极纵向设置。为了进一步实现本专利技术，所述拉伸装置包括传动机构，传动装置包括两个固定座、步进电机、丝杆和行程杆，所述步进电机固定设置在设有通孔的固定座上，所述丝杆设置在两个固定座之间，所述丝杆一端与电机的输出轴固定连接，并穿过固定座的通孔，另一端与另一个固定座的螺孔连接，行程杆一端与下夹头固定连接，行程杆另一端设有螺孔，该螺孔与丝杆螺纹连接，所述步进电机带动丝杆转动，实现行程杆水平直线运动，进而实现拉伸夹具移动。为了进一步实现本专利技术，还包括为该细胞培养装置提供CO2的CO2输送装置、该细胞培养装置中的培养皿提供换液功能的自动换液装置和控制拉伸装置拉伸时间、拉伸频率以及拉伸幅度的控制系统。有益效果：1、本专利技术通过在壳体内部设有平面面盖，平面面盖的中心设有放置座孔，沿放置座孔周围设有多个滑行轨道，每个滑行轨道上设有一个夹具，夹具对生物膜进行夹持，夹具通过步进电机在滑行轨道上移动，通过控制系统控制步进电机，步进电机控制夹具的水平应力加载，且本专利技术的夹具沿培养皿放置座向周围辐射的方向设置，且夹具可设置在多方向，可实现对生物膜进行单向、双向、多向的循环拉伸，并可控制对生物膜的拉伸时间、拉伸频率以及拉伸幅度，这样在细胞培养的同时可加载力学刺激，从而使细胞培养质量更高，培养效率提升；2、本专利技术设置有电刺激系统，可以实现对细胞间歇或持续的电刺激，通过模拟体内细胞、组织生长所处的电学微环境，且与力学刺激相结合，可为体外细胞、组织的生长提供更近似体内的环境，从而完成组织的功能化培养。本专利技术的电刺激系统包括正负电极、弹簧，弹簧起缓冲作用，这种设置可以避免电极与生物膜硬接触，保证实验的顺利进行。3、本专利技术的电刺激系统设置有升降装置，升降装置使电极可伸缩，在不需要进行电刺激实验时，可将正负电极往上移，从而避免电极长期置于培养液中，影响电极的使用寿命，且电极可升降，可实现对细胞的间歇式刺激或持续性刺激，灵活性更强，该升降装置的设置使本装置可以有单独力学刺激、力学-电学同时刺激、单独电学刺激等多种方式，从而使细胞能够更准确的模拟体内真实环境。4、本专利技术设置有应变检测器，应变检测器安装于在生物膜上，用于实现精确的实时应变监测，应变检测器采用应变片或者应变传感器，能实时精确测量膜的应变；传统的通过采用位移和样品长度计算出加载的应变的方法，存在不精确性，而本专利技术测量生物膜应变更准确可靠，迅速。5、本专利技术的夹具上设有检测生物膜应力的拉力传感器，实现了拉力可控，并且可以控制不同应力大小对细胞的影响；传统的通过对生物膜的底部施加正气压或负气压来实现生物膜的形变的方法中，细胞受到的力学刺激是不均匀的，且力的大小不可控，存在实验定量的不确定性，造成实验设计存在一定的误差或者不足。而本专利技术拉伸夹具设置有拉力感应器，拉伸夹具设置在沿培养皿放置座的辐射方向，且拉伸夹具可设置在多个方向，拉力感应器可以测得相应方向的应力大小，然后根据细胞的生长状态，及时调整相应方向的拉力，可实现多个方向的拉力同步或异步调整，即能够实现不同应力，不同方向的刺激；拉力感应器可测得相应的对生物膜的应力，避免了实验定量的不确定性，得出实验结果更准确。6、本专利技术的夹具装置采用多个移动夹具，夹具包括上夹头、下夹头、以及调节上夹头移动的调节组件，上夹头包括上夹持端、上连接部，上连接部的底端与上夹持端连接，上连接部呈倒L形状，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟体内动态微环境的细胞培养装置，包括壳体，其特征在于，还包括设置于壳体内用于夹持生物膜的夹紧装置，所述夹紧装置包括至少两个移动夹具，所述生物膜位于两个夹具之间；设置于壳体内控制夹紧装置移动的拉伸装置；所述夹紧装置之间设有用于放置培养皿的培养皿放置座。

【技术特征摘要】
1.一种模拟体内动态微环境的细胞培养装置，包括壳体，其特征在于，还包括设置于壳体内用于夹持生物膜的夹紧装置，所述夹紧装置包括至少两个移动夹具，所述生物膜位于两个夹具之间；设置于壳体内控制夹紧装置移动的拉伸装置；所述夹紧装置之间设有用于放置培养皿的培养皿放置座。2.根据权利要求1所述的模拟体内动态微环境的细胞培养装置，其特征在于，所述拉伸装置包括传动机构、拉力传感器，所述传动机构包括两个固定座、步进电机、丝杆和行程杆，所述步进电机固定设置在设有通孔的固定座上，所述丝杆设置在两个固定座之间，所述丝杆一端与电机的输出轴固定连接，并穿过固定座的通孔，另一端与另一个固定座的螺孔连接，行程杆一端与下夹头固定连接，行程杆另一端设有螺孔，该螺孔与丝杆螺纹连接，所述步进电机带动丝杆转动，实现行程杆水平直线运动，进而实现拉伸夹具移动。3.根据权利要求2所述的模拟体内动态微环境的细胞培养装置，其特征在于，所述拉力传感器设置在移动夹具上。4.根据权利要求1所述的模拟体内动态微环境的细胞培养装置，其特征在于，所述夹具包括上夹头、下夹头、以及调节上夹头移动的调节组件，上夹头包括上夹持端、上连接部，上连接部的底端与上夹持端连接，上连接部呈倒L形状，下夹头设置在上夹头的下方，下夹头包括下夹持端、下连接部，上夹持端与下夹持端形成夹持部，用于将生物膜夹紧，下连接部平行设置在上连接部的下方，下连接部的形状是与上连接部的形状相同的倒L状，下连接部设有滑槽，上连接部沿着下连接部的滑槽上下滑动，从而带动上夹持端靠近或者远离下夹持端，所述调节组件采用调节螺杆和螺母，通过拧动调节螺杆从而带动上夹持端靠近或者远离下夹持端。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：杨习锋，曾晨光，刘云奇，曾维，彭芸，陈琦，
申请(专利权)人：广州新诚生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44