本发明专利技术公开了一种疲劳加载实验装置及工艺，其特征在于：控制和数据记录仪通过控制电路线连接蠕动泵；蠕动泵的进水口与储水瓶上口相连通，其出水口通过水管与三通阀Ａ相连通；三通阀Ａ的一个支管与电磁阀的一个进口连通，电磁阀的另一个出口与储水瓶下口相连通；三通阀Ａ的另一个支管与培养及实验槽内的弹性水囊的一端相连通；弹性水囊的另一端与培养及实验槽外的三通阀Ｂ相连通。本发明专利技术可以在同一装置中实现可控的横向拉伸和径向拉伸、或横向拉伸与径向拉伸交替等多种类型力学实验，为研究生物膜材料和细胞在复杂力学环境下的变化提供了有力的工具。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种材料力学的实验装置及工艺，具体地讲，是用于生物材料实验的 一种疲劳加载实验装置及工艺。
技术介绍
随着生物学的发展，细胞微环境对生物材料生物相容性和细胞的生长的影响，越 来越受到重视，特别是力学刺激对生物材料和细胞的影响研究。为此，专利技术了许多力学实验装置。专利US5348879-A(1994)专利技术了一种可以对培养在弹性膜上的细胞施加双轴力 学刺激的装置，该装置弹性膜周围被固定，弹性膜下面放置一个平台，该平台在动力驱动下 向上推进使得弹性膜被拉伸。专利CN 101092595A (数控机械应变细胞加载实验机，2007) 专利技术了一种对生长在弹性膜上的细胞施加力学刺激的装置，弹性膜下面有一个机械顶板， 由机械顶板顶压弹性膜产生拉伸作用。专利US6107081-A(2000)专利技术了一种可以对培养在 弹性膜上的细胞施加单轴力学刺激的装置，该装置中条形弹性膜两端被夹住，一端固定在 固定的架子上，另一端固定在活动的架子上，活动的架子在动力驱动下沿单轴来回运动，从 而沿单轴拉伸或压缩弹性膜。专利CN 1932511A(正弦拉伸细胞加载装置，2007)专利技术了一 种对生长在弹性膜上的细胞施加单轴力学刺激的装置，该装置中条形弹性膜两端被夹住， 一端固定在固定的架子上，另一端固定在活动的架子上，活动的架子在动力驱动下沿单轴 来回运动，从而沿单轴拉伸或压缩弹性膜。专利US6472202-B1(2002)专利技术了一种在培养皿 底面(弹性膜)之下的密封腔内放置一平台，平台上表面与弹性膜下表面接触，这样在施加 负压时平台上面的弹性膜在该平台上表面上被拉伸，改变平台上表面的形状可以对弹性膜 进行等轴或单轴拉伸，变换不同形状的平台可以对同一样品施加各种等轴或单轴不同方向 的力学刺激。专利CN 1846606A(模拟关节腔复合机械应力细胞加载装置，2006)专利技术了可 以对生长在弹性膜上的细胞施加多种力学刺激的装置，其弹性膜周围固定在一个机械平台 上，由机械传动装置拉伸弹性膜。这些基于弹性膜的力学加载技术的一个共同的缺点就是力学加载装置一般都是 进行单一类型的拉伸，等轴或单轴拉伸；而且，这些装置的弹性膜需要复杂的额外部件进行 固定，结构复杂，制作费时。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有力学加载装置的以上不足之处，提出一种对生物材料疲 劳和细胞生长影响研究的力学刺激装置及工艺。为了解决上述问题，本专利技术的技术方案为一种疲劳加载实验装置及工艺，由蠕动 泵、水管、三通阀A、培养及实验槽、控制和数据记录仪等组成，其特征在于控制和数据记 录仪通过控制电路线连接蠕动泵；蠕动泵的进水口与储水瓶上口相连通，其出水口通过水 管与三通阀A相连通；三通阀A的一个支管与电磁阀的一个进口连通，电磁阀的另一个出口与储水瓶下口相连通；三通阀A的另一个支管与培养及实验槽内的弹性水囊的一端相连 通；弹性水囊的另一端与培养及实验槽外的三通阀B相连通。上述技术方案中，所述培养及实验槽内的弹性水囊外套有实验的生物膜材料，其 用固定夹固定在弹性水囊外部；实验的生物膜材料在卷成筒状前或卷成筒状后种植有培养 的细胞。上述技术方案中，所述实验的生物膜材料外部还可以加装横向固定筒、径向限定 挡板；横向固定筒由光滑薄板卷成，其开口处的两边固定在两个行程马达上，行程马达可以 在滑轨上移动和静止固定；开口处可以设在上、下、左、右处，滑轨对应放置；两个径向限定 挡板的上、下、左、右处的任意部位固定在两个行程马达上；行程马达可以在滑轨上移动和 静止固定；横向固定筒的行程马达的滑轨和两个径向限定挡板的行程马达的滑轨可以在培 养及实验槽内的上、下、左、右处分别单独设置位置，也可以在培养及实验槽的一个部位，呈 两根十字交叉的滑轨；行程马达通过控制电路线与控制和数据记录仪相连。采用上述技术， 通过对弹性膜水囊及横向固定筒和径向限定挡板的控制，可以得到等轴拉伸、单轴拉伸、或 复杂类型的双向拉伸模式，满足生物材料体内仿真力学加载疲劳实验测试。作为上述技术方案的优选实施例，所述培养及实验槽内充满着培养介质，培养介 质可以是细胞培养液、缓冲溶液等；培养介质将实验的生物膜材料和弹性水囊，及其实验加 装的横向固定筒或径向限定挡板完全浸没。采用上述技术，本专利技术模仿了体内真实的力学 环境的复杂多样，可以实现培养细胞的同时，实现可控的单向或双向类型的力学加载实验。与现有技术相比，本专利技术具有下列有益效果(1)本专利技术装置在对细胞施加力学刺激的同时，可以实时观察活细胞的分子水平 动态变化，获得的信息量大。(2)本专利技术可以在同一装置中实现可控的横向拉伸和径向拉 伸、单独的横向拉伸或单独的径向拉伸、或横向拉伸与径向拉伸交替，等多种类型力学实 验，为研究细胞在复杂力学环境下的变化提供了有力的工具。比如需要两种类型的拉伸方 式循环往复交替进行，这个方案则很难实现，用本专利技术的装置则很容易实现这个功能。(3) 本专利技术中用到的弹性水囊制作简单，不需要额外的固定装置，而且重复性好。附图说明图1是本专利技术的实验的生物膜材料和细胞种植示意图。图2是本专利技术的疲劳加载装置示意图。图3是本专利技术的径向拉伸疲劳加载的弹性水囊示意图。图4是本专利技术的横向拉伸疲劳加载的弹性水囊示意图。图中1.固定夹；2.实验的生物膜材料；3.培养的细胞；4.电磁阀；5.储水瓶； 6.蠕动泵；7.水管；8.三通阀A;9.培养及实验槽；10.控制和数据记录仪；11.控制电路 线；12.三通阀B ;13.弹性水囊；14.横向固定筒；15.径向限定挡板；16.滑轨；17.行程马达。具体实施例方式下面结合附图和实施例进一步对本专利技术加以说明。参见图1 4，一种疲劳加载实验装置及工艺，由蠕动泵6、水管7、三通阀A 8、培4养及实验槽9、控制和数据记录仪10等组成，其特征在于控制和数据记录仪10通过控制 电路线11连接蠕动泵6 ；蠕动泵6的进水口与储水瓶5上口相连通，其出水口通过水管7与 三通阀A 8相连通；三通阀A8的一个支管与电磁阀4的一个进口连通，电磁阀4的另一个 出口与储水瓶5下口相连通；三通阀A 8的另一个支管与培养及实验槽9内的弹性水囊10 的一端相连通；弹性水囊13的另一端与培养及实验槽9外的三通阀B 12相连通。培养及 实验槽9内的弹性水囊13外套有实验的生物膜材料2，其用固定夹1固定在弹性水囊13外 部；实验的生物膜材料2在卷成筒状前或卷成筒状后种植有培养的细胞3。实验的生物膜 材料2外部还可以加装横向固定筒14、径向限定挡板15 ；横向固定筒14由光滑薄板卷成， 其上部开口处的两边固定在两个行程马达17上；两个径向限定挡板15的上部固定在两个 行程马达17上；行程马达17可以在培养及实验槽9的两根十字交叉的滑轨16上移动和静 止固定，行程马达17通过控制电路线11与控制和数据记录仪10相连。培养及实验槽9内 充满着培养介质，培养介质可以是细胞培养液、实验的生物材料浸提液、缓冲溶液等；培养 介质将实验的生物膜材料2和弹性水囊13，及其实验加装的横向固定筒14或径向限定挡板 15完全浸没。具体实施该装置主要包括细胞培养单元，疲劳加载单元、控制电路单元、数据记 录单元四个部分。细胞培养单元完成成骨细胞预先培养在实验的生物膜材料2-胶原/壳 聚糖膜上，待细胞生长本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
一种疲劳加载实验装置及工艺，由蠕动泵(6)、水管(7)、三通阀A(8)、培养及实验槽(9)、控制和数据记录仪(10)等组成，其特征在于控制和数据记录仪(10)通过控制电路线(11)连接蠕动泵(6)；蠕动泵(6)的进水口与储水瓶(5)上口相连通，其出水口通过水管(7)与三通阀A(8)相连通；三通阀A(8)的一个支管与电磁阀(4)的一个进口连通，电磁阀(4)的另一个出口与储水瓶(5)下口相连通；三通阀A(8)的另一个支管与培养及实验槽(9)内的弹性水囊(10)的一端相连通；弹性水囊(13)的另一端与培养及实验槽(9)外的三通阀B(12)相连通。2.根据权利要求1所述的一种疲劳加载实验装置及工艺，其特征在于培养及实验槽 (9)内的弹性水囊(13)外套有实验的生物膜材料(2)，其用固定夹(1)固定在弹性水囊 (13)外部；实验的生物膜材料(2)在卷成筒状前或卷成筒状后种植有培养的细胞(3)。3.根据权利要求1所述的一种疲劳加载实验装置，其特征在于实验的生物膜材料(2) 外部还可以加装横向固...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐文峰，廖晓玲，刘希东，杨方洲，
申请(专利权)人：重庆文理学院，
类型：发明
国别省市：85
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