一种换液式多细胞共培养模拟失重实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种换液式多细胞共培养模拟失重实验装置，包括能够绕水平轴转动的回转模拟失重单元、绕竖直轴转动的正常重力单元、细胞培养器、换液装置和带动回转模拟失重单元、正常重力单元转动的第一动力单元；回转模拟失重单元和正常重力单元中均设置有细胞培养器；细胞培养器内设置有用于存储细胞培养液的第一空腔和用于培养细胞的第二空腔第一空腔和第二空腔连通；换液装置设置在细胞培养器的第一空腔中，换液装置能够推动第一空腔中的细胞培养液移动，进而带动回转模拟失重单元中的细胞培养器内的液体与正常重力单元中的细胞培养器内的液体的流通。解决了微重力分子生物学研究中两种不同细胞难以在正常重力和模拟微重力下共培养的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种换液式多细胞共培养模拟失重实验装置
本专利技术属于生物力学实验设备领域，具体涉及一种可以自动换液的多细胞共培养模拟失重实验装置。
技术介绍
航天飞行中产生的微重力环境将会导致人体心血管系统、骨骼肌肉系统等发生一系列变化，严重危害航天员身体健康。因此，研究微重力下人体生理变化特征及规律，特别是在细胞水平和分子水平深入研究其发生机制具有十分重要的意义。鉴于航天飞行机会及花费的限制，目前国内外广泛采用回转器在地面上模拟细胞水平的微重力效应。在回转器上，生物样本仍处于重力场中，受到恒定的重力矢量作用。但由于回转器围绕水平轴转动，使得它所搭载的生物样本的运动方向不断发生改变，始终来不及对一定方向上的重力做出响应，从而模拟了在航天飞行情况下细胞的微重力生物学效应。回转器为在地面开展模拟微重力条件下细胞水平生物学效应及发生机制提供了经济高效的方式，但是现有回转器在用于多细胞共培养情况下的模拟失重实验时受到限制。同一组织或者不同组织的细胞之间通过旁分泌或者远距分泌相互调控是机体发挥生理功能和保持内环境稳态的一种重要方式，例如，在骨稳态维持方面，新生血管内皮细胞、成骨细胞、破骨细胞之间就存在着交互调控关系，而微重力环境下，这种调控关系发生了显著变化。在具体研究微重力环境下哪种细胞发生了主要变化或者源头变化，从而影响到其他组织和细胞的功能时，就需要分别将一种细胞置于模拟失重环境下培养，然后检测细胞分泌物对正常培养的另一种细胞功能的影响，但是现有回转器无法同步实现该研究过程。现有方法主要是将模拟失重环境下培养的细胞培养基浓缩后当做添加剂加入到另一种细胞培养体系里，但是在浓缩过程中是否有功能物质被遗失或者活性遭到破坏，以及如何把握添加浓度以模拟正常生理水平下的调控作用都存在不确定性，这在很大程度上限制了模拟失重下多细胞之间相关调控关系的研究。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种可以换液的多细胞共培养模拟失重实验装置，可用于研究模拟失重下不同细胞之间的旁分泌调控关系，解决了现实研究中两种不同细胞难以在不同重力下(正常重力和模拟微重力)共培养的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：一种换液式多细胞共培养模拟失重实验装置，包括能够绕水平轴转动的回转模拟失重单元、绕竖直轴转动的正常重力单元、细胞培养器、换液装置和带动回转模拟失重单元、正常重力单元转动的第一动力单元；所述的回转模拟失重单元和正常重力单元中均设置有所述的细胞培养器；所述的细胞培养器内设置有用于存储细胞培养液的第一空腔和用于培养细胞的第二空腔，所述的第一空腔和第二空腔连通；所述的回转模拟失重单元中的细胞培养器上的第二空腔与正常重力单元中的细胞培养器上的第二空腔连通；所述的换液装置设置在细胞培养器的第一空腔中，换液装置能够推动第一空腔中的细胞培养液移动，进而带动回转模拟失重单元中的细胞培养器内的液体与正常重力单元中的细胞培养器内的液体的流通；所述的回转模拟失重单元与正常重力单元之间通过第一传动机构同步转动。具体的，所述的回转模拟失重单元包括用于带动细胞培养器旋转的第一锥齿轮和用于支撑固定细胞培养器的第一固定架，第一锥齿轮的轴线沿水平方向，第一锥齿轮与第一固定架连接。具体的，所述的正常重力单元包括用于带动细胞培养器旋转的第二锥齿轮和用于支撑固定细胞培养器的第二固定架，第二锥齿轮的轴线沿竖直方向，第二锥齿轮与第二固定架连接。进一步的，所述的回转模拟失重单元与正常重力单元之间连接有第一传动机构，所述的第一传动机构包括第一传动杆、第二传动杆和第三锥齿轮，所述的第一传动杆的两端分别设置有第三锥齿轮，所述的第二传动杆的两端分别设置有第三锥齿轮，第一传动杆和第二传动杆通过第三锥齿轮啮合，第一传动杆上的第三锥齿轮与回转模拟失重单元通过齿轮啮合，第二传动杆上的第三锥齿轮与正常重力单元通过齿轮啮合，所述的第一动力单元与回转模拟失重单元连接。具体的，所述的细胞培养器包括外筒、内筒、筒盖、分隔板和设置在分隔板上用于卡装细胞爬片的玻片卡槽；所述的外筒一端封闭，另一端开放；所述的筒盖为环形，所述的内筒一端开放，另一端与筒盖内圈封接，筒盖外圈的直径大于外筒的直径，所述的筒盖能够与外筒可拆卸连接；所述的内筒沿其轴向长度小于外筒沿其轴向的长度；所述的内筒套设在外筒的内部，内筒的内腔形成所述的第一空腔，内筒与外筒之间的空腔形成所述的第二空腔；沿内筒的外壁圆周上设置有多个所述的分隔板，多个分隔板将外筒与内筒之间的第二空腔分割为多个相对独立的细胞培养腔体；所述的内筒的外壁与细胞爬片之间实体无缝隙；所述的筒盖上设置有与所述的第二空腔连通的通液孔。优选的，所述的筒盖上对称设置两个通液孔，两个通液孔与Y型通液管的两个对称端连接，回转模拟失重单元侧的Y型通液管的公共端与正常重力单元侧的Y型通液管的公共端之间通过一个软管连通。具体的，所述的换液装置包括齿轮、齿轮杆、弹簧拉线、弹簧和活塞；所述的齿轮杆支撑在细胞培养器上，齿轮与齿轮杆连接，通过动力系统带动齿轮自转；所述的活塞和弹簧设置在第一空腔中，弹簧一端挤顶在活塞上，另一端固定在第一空腔中的内壁上；所述的弹簧拉线一端缠绕在齿轮杆上，另一端穿过弹簧与活塞连接。进一步的，所述的回转模拟失重单元侧的换液装置与正常重力单元侧的换液装置之间设置有第二传动机构；所述的第二传动机构包括第四锥齿轮、齿轮式轴承、第三传动杆、第四传动杆和第五锥齿轮；所述的齿轮式轴承由轴承、设置在轴承外圈的锥面、锥面上的直齿以及轴承外圈底面上的直齿形成；所述的齿轮式轴承套设在细胞培养器的外部，且齿轮式轴承的内圈与细胞培养器无接触，所述的齿轮能够与齿轮式轴承外圈底面上的直齿啮合；所述的第三传动杆两端分别设置有第五锥齿轮，第三传动杆两端的两个第五锥齿轮分别与第四锥齿轮、回转模拟失重单元侧的齿轮式轴承锥面上的直齿啮合；所述的第四传动杆的两端分别设置有第五锥齿轮，第四传动杆两端的两个第五锥齿轮分别与第四锥齿轮、正常重力单元侧的齿轮式轴承锥面上的直齿啮合；所述的第四锥齿轮与第二动力系统连接。进一步的，该装置还包括支架，所述的支架包括底座、侧板和顶板，所述的顶板上设置有用于安装所述的正常重力单元的第一安装孔，侧板上设置有用于安装所述的回转模拟失重单元的第二安装孔。本专利技术还公开了一种细胞培养器，该细胞培养器包括外筒、内筒、筒盖、分隔板和设置在分隔板上用于卡装细胞爬片的玻片卡槽；所述的外筒一端封闭，另一端开放；所述的内筒一端开放，另一端与筒盖封接，筒盖的直径大于外筒的直径；所述的内筒沿其轴向长度小于外筒沿其轴向的长度；所述的内筒套设在外筒的内部，内筒的内腔形成所述的第一空腔，内筒与外筒之间的空腔形成所述的第二空腔；沿内筒的外壁圆周上设置有多个所述的分隔板，多个分隔板将外筒与内筒之间的空腔分割为多个独立的细胞培养腔体；所述的内筒的外壁与细胞爬片之间实体无缝隙。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的细胞培养器可分别安装在回转模拟失重单元和从动正常重力单元上，分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种换液式多细胞共培养模拟失重实验装置，其特征在于，包括能够绕水平轴转动的回转模拟失重单元(1)、绕竖直轴转动的正常重力单元(2)、细胞培养器(3)、换液装置(4)以及带动回转模拟失重单元(1)和正常重力单元(2)转动的第一动力单元(5)；/n所述的回转模拟失重单元(1)和正常重力单元(2)中均设置有所述的细胞培养器(3)；所述的细胞培养器(3)内设置有用于存储细胞培养液的第一空腔(306)和用于培养细胞的第二空腔(307)，所述的第一空腔(306)和第二空腔(307)连通；所述的回转模拟失重单元(1)中的细胞培养器(3)上的第二空腔(307)与正常重力单元(2)中的细胞培养器(3)上的第二空腔(307)连通；/n所述的换液装置(4)设置在细胞培养器(3)的第一空腔(306)中，换液装置(4)能够推动第一空腔(306)中的细胞培养液移动，进而带动回转模拟失重单元(1)中的细胞培养器(3)内的液体与正常重力单元(2)中的细胞培养器(3)内的液体的流通；/n所述的回转模拟失重单元(1)与正常重力单元(2)之间通过第一传动机构(6)同步转动。/n

【技术特征摘要】
1.一种换液式多细胞共培养模拟失重实验装置，其特征在于，包括能够绕水平轴转动的回转模拟失重单元(1)、绕竖直轴转动的正常重力单元(2)、细胞培养器(3)、换液装置(4)以及带动回转模拟失重单元(1)和正常重力单元(2)转动的第一动力单元(5)；
所述的回转模拟失重单元(1)和正常重力单元(2)中均设置有所述的细胞培养器(3)；所述的细胞培养器(3)内设置有用于存储细胞培养液的第一空腔(306)和用于培养细胞的第二空腔(307)，所述的第一空腔(306)和第二空腔(307)连通；所述的回转模拟失重单元(1)中的细胞培养器(3)上的第二空腔(307)与正常重力单元(2)中的细胞培养器(3)上的第二空腔(307)连通；
所述的换液装置(4)设置在细胞培养器(3)的第一空腔(306)中，换液装置(4)能够推动第一空腔(306)中的细胞培养液移动，进而带动回转模拟失重单元(1)中的细胞培养器(3)内的液体与正常重力单元(2)中的细胞培养器(3)内的液体的流通；
所述的回转模拟失重单元(1)与正常重力单元(2)之间通过第一传动机构(6)同步转动。


2.如权利要求1所述的换液式多细胞共培养模拟失重实验装置，其特征在于，所述的回转模拟失重单元(1)包括用于带动细胞培养器(3)旋转的第一锥齿轮(101)和用于支撑固定细胞培养器(3)的第一固定架(102)，第一锥齿轮(101)的轴线沿水平方向，第一锥齿轮(101)与第一固定架(102)连接。


3.如权利要求1所述的换液式多细胞共培养模拟失重实验装置，其特征在于，所述的正常重力单元(2)包括用于带动细胞培养器(3)旋转的第二锥齿轮(201)和用于支撑固定细胞培养器(3)的第二固定架(202)，第二锥齿轮(201)的轴线沿竖直方向，第二锥齿轮(201)与第二固定架(202)连接。


4.如权利要求1所述的换液式多细胞共培养模拟失重实验装置，其特征在于，所述的第一传动机构(6)包括第一传动杆(601)、第二传动杆(602)和第三锥齿轮(603)，所述的第一传动杆(601)的两端分别设置有第三锥齿轮(603)，所述的第二传动杆(602)的两端分别设置有第三锥齿轮(603)，第一传动杆(601)和第二传动杆(602)通过第三锥齿轮(603)啮合，第一传动杆(601)上的第三锥齿轮(603)与回转模拟失重单元(1)通过齿轮啮合，第二传动杆(602)上的第三锥齿轮(603)与正常重力单元(2)通过齿轮啮合，所述的第一动力单元(5)与回转模拟失重单元(1)连接。


5.如权利要求1所述的换液式多细胞共培养模拟失重实验装置，其特征在于，所述的细胞培养器(3)包括外筒(301)、内筒(302)、筒盖(303)、分隔板(304)和设置在分隔板(304)上用于卡装细胞爬片(305)的玻片卡槽；所述的外筒(301)一端封闭，另一端开放；所述的筒盖(303)为环形，所述的内筒(302)一端开放，另一端与筒盖(303)内圈封接，筒盖(303)外圈的直径大于外筒(301)的直径，所述的筒盖(303)能够与外筒(301)可拆卸连接；所述的内筒(302)沿其轴向长度小于外筒(301)沿其轴向的长度；所述的内筒(302)套设在外筒(301)的内部，内筒(302)的内腔形成所述的第一空腔(306)，内筒(302)与外筒(301)之间的空腔形成所述的第二空腔(307)；沿内筒(302)的外壁圆周上设置有多个所述的分隔板(304)，多个分隔板(304)将外筒(301)与内筒(302)之间的第二空腔(307)分割为多个相对独立的细胞培养腔体；所述的内筒(302)的外壁与细胞爬片(305)之间实体无缝隙；所述的筒盖(303)上设置有与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡泽兵，张舒，石菲，曹新生，
申请(专利权)人：中国人民解放军第四军医大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61