对培养物进行双频加载的加载装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种对培养物进行双频加载的加载装置，包括培养小室，还包括对培养小室内的培养物进行双频加载的加载机构，所述的双频加载机构包括支座、设置在支座上的立柱、由立柱支撑的顶板、设置在顶板和支座之间的培养小室，在支座中部设置有可上下移动的工作台，在工作台上固定有激振器，在激振器上固定有培养台，培养小室安装在培养台上，在培养小室的底部设置有下压块，在培养小室的顶部安装有可上下移动的上压块，上压块的下端伸入培养小室内，培养物设置在上压块和下压块之间，在顶板上安装有导向套筒，压电陶瓷通过导向套筒固定在上压块上，预紧调节螺钉从导向套筒上端旋入，使压电陶瓷、上压块、培养物、下压块依次接触。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及生物反应器领域，特别是涉及一种对培养物进行双频加载的加载装置。
技术介绍
继细胞生物学和分子生物学之后，生命科学发展史上又出现了一个新的里程 碑——组织工程。这标志着医学将不仅仅依靠器官移植，而是进入了制造组织和器官的新 时代。 在临床医学中常常遇到由于外伤、手术切除、骨性关节炎等慢性疾病引起的关节 软骨缺损。大量研究实验表明，由于软骨组织再生能力极为有限，软骨损伤自我修复几乎是 不可能的。而自体移植或异体移植都存在较大的局限和弊端，例如材料的选取或者排异反 应等。在这种背景之下，软骨组织工程成为一种较为理想的方法。软骨组织工程的基本方 法是在体外造就一个与体内相似的环境，将自体或异体细胞经体外培养、扩增后，接种到一 种组织相容性好的支架材料上进行体外培养，然后植入身体缺损部位，与宿主软骨融合，达 到修复软骨缺损的目的。使用生物反应器的目的是为体外软骨组织工程构建提供合适的生 长条件，使工程化组织获得与活体组织相似的结构与功能。 当前用于骨组织培养的生物反应器主要有三种旋转培养瓶、微重力旋转生物反 应器和组织灌注培养系统。不同种子细胞、新型支架材料、生长因子等构成培养物，分别在 这几种生物反应器中培养，主要是促进培养物形态、结构的生长。 尽管各种生物反应器的改进使培养物的生长得到一定程度的优化，可是培养物的 生长、发育还是没能达到临床要求，如工程化组织在生物反应器中培养时，出现了人工组 织发育不良、力学性能差、细胞退化、死亡等问题。解决这些问题需要对生物反应器培养条 件进行优化，使得工程化组织能在体外得到和体内相似或者相同的生长环境。其中力学环 境在生物反应器的研制中占有重要位置，力学条件的优化十分重要。 随着组织工程的发展，人们对移植物和培养物培养条件的生物力学和力学生物学 认识的深入，最近几年研究者专利技术了不同的力学剌激，以优化培养物的结构和功能。如 研究者采用静张应力对大鼠髁突软骨细胞增殖效应进行研究，实验表明细胞增殖数量随 静张应力增高而升高[华西口腔医学杂志，2003，21(1)，57-60];离心力在体外构建组织 工程软骨中起到一定的作用[中华实验外科杂志。2005， 22 (3) ，281-283]。这些加载方 法可以促进细胞增殖或功能发挥，但和真正的软骨受载是有差别的。Mauck等在力学条件 下研究了不同培养时间培养物弹性模量的变化。国际申请W02004/046304给出了压力和 剪应力耦合作用的生物反应器；Schulz和Bader， Ivan Martin总结了组织培养时的环境 [TRENDS in Biotechnology Vol. 22No. 2，2004， pp80_86 ;Eur Biophys J， D0I 10.1007/ s00249-007-0139-l，2007]，包括(1)电场；(2)锥形粘度计条件，细胞在旋转锥形体下方受 到剪切力作用；(3)旋转壁式生物反应器给细胞提供微重力环境，传质过程较好；(4)单项 灌流系统；(5)拉伸条件；(6)水压及灌流条件；(7)直接压縮，并介绍了各种培养条件的耦3合系统，特别是各种力学条件的联合使用。 但是上述研究都没有涉及到低频高幅叠加高频低幅加载的培养，而实际上，这种 模拟人体内软骨生存环境的条件是必要的。人在行走时关节处软骨组织受到复杂载荷的作 用，不同频率的载荷对关节软骨的力学影响和生存环境不尽相同，因此低频高幅叠加高频 低幅的共同作用应该是合适关节软骨的力学环境，所以双频载荷的应用会优化生物反应器 的力学条件。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服现有工程化组织培养技术的不足，而提出的一种对 培养物进行双频加载的加载装置，通过双频加载使工程化软骨的生长环境更加接近于体内 培养的条件，以便培养出与体内功能和结构相似或者相同的组织或器官。 为此，本技术的技术方案如下 —种对培养物进行双频加载的加载装置，包括内部设置有培养物的培养小室，还包括对培养物进行双频加载的加载机构，所述的双频加载机构包括支座、设置在支座上的立柱、由立柱支撑的顶板、设置在顶板和支座之间的培养小室，在支座中部设置有能够上下移动的工作台，在工作台上固定设置有激振器，在激振器上固定安装有培养台，培养小室安装在培养台上，在培养小室的底部设置有下压块，在培养小室的顶部安装有能够上下移动的上压块，上压块的下端伸入培养小室内，培养物设置在上压块和下压块之间，在顶板上安装有一导向套筒，压电陶瓷通过导向套筒固定在所述的上压块上，预紧调节螺钉从导向套筒上端旋入，使压电陶瓷、上压块和培养物、下压块在加载过程中保持接触。 所述的工作台的纵向截面为T形，其下部与所述的支座通过螺纹连接。在激振器的上部中央向上延伸形成有顶杆，在培养台的下部形成有套筒，激振器的顶杆插入培养台的套筒内，并通过紧定螺钉固定在一起。 所述的培养小室由培养小室主体和培养小室顶盖组成，培养小室主体为无顶面的圆柱形，其内部形成培养空间，培养小室主体的两侧分别设有培养液入口和代谢物出口。 所述的下压块为圆形，在所述的培养小室的顶盖中部形成有具有T形纵向截面的凹槽，所述的上压块设置在凹槽内，上压块的形状与凹槽的形状相适应。 另外，所述的加载装置还包括对所述的压电陶瓷和激振器进行控制的电脑。 本技术的对培养物进行双频加载的加载装置，上下同时对培养物进行加载，通过调节加载机构的频率，对培养物施加双频载荷，使得骨或软骨体外培养的力学环境更接近体内的真实环境，使培养组织的功能和结构更接近于体内组织的功能和结构。附图说明图1为本技术的对培养物进行双频加载的加载装置的正面示意图, 其中 1.顶板； 2.导向套筒； 4.立柱； 5.压电陶瓷； 7.培养小室； 7a.培养小室顶盖； 8.培养物； 9.下压块；3.预紧调节螺钉； 6.上压块； 7b.培养小室主体； 10.培养液入口 ； 12.代谢物出口 ； 13.培养台； 14.紧定螺钉； 15.激振器； 16.支座； 17.可调工作台具体实施方式本技术的加载装置使用双频加载的方法对培养物进行加载。其结构如图1所 示，包括双频加载机构和设置在双频加载机构上的培养小室7，培养物8放在培养小室7 内，通过双频加载机构对培养物8进行双频加载。 具体地说，在支座16中部设置有能够上下移动的工作台17，工作台17的纵向截面 为T形，其下部与支座16通过螺纹来连接，用来调节竖直方向的位移和直接承担载荷。在 工作台17上设置有激振器15，工作台17与激振器15之间通过螺栓来连接，这样有利于激 振器平稳地工作。在激振器15的上部设置有培养台13，激振器15与培养台13是通过把 激振器15的顶杆与培养台13的套筒用紧定螺钉14固定在一起来实现的，这样，激振器15 与培养台13之间能够保持同步运动，共同来完成激振器15频率和振幅的传递。培养小室 7放在在培养台13上，由培养小室主体7b和培养小室顶盖7a组成，培养小室主体7b为无 顶面的圆柱形，其内部形成培养空间。培养小室主体7b的两侧分别设有培养液入口 10和 代谢物出口 12，培养物8的培养和双频载荷的加载在培养小室7内完成。培养小室主体7b 的底部中央固定设置有用于支撑培养物8的下压块9，下压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对培养物进行双频加载的加载装置，包括内部设置有培养物的培养小室，其特征在于：还包括对培养物进行双频加载的加载机构，所述的双频加载机构包括：支座、设置在支座上的立柱、由立柱支撑的顶板、设置在顶板和支座之间的培养小室，在支座中部设置有能够上下移动的工作台，在工作台上固定设置有激振器，在激振器上固定安装有培养台，培养小室安装在培养台上，在培养小室的底部设置有下压块，在培养小室的顶部安装有能够上下移动的上压块，上压块的下端伸入培养小室内，培养物设置在上压块和下压块之间，在顶板上安装有一导向套筒，压电陶瓷通过导向套筒固定在所述的上压块上，预紧调节螺钉从导向套筒上端旋入，使压电陶瓷、上压块和培养物、下压块在加载过程中保持接触。

【技术特征摘要】
一种对培养物进行双频加载的加载装置，包括内部设置有培养物的培养小室，其特征在于还包括对培养物进行双频加载的加载机构，所述的双频加载机构包括支座、设置在支座上的立柱、由立柱支撑的顶板、设置在顶板和支座之间的培养小室，在支座中部设置有能够上下移动的工作台，在工作台上固定设置有激振器，在激振器上固定安装有培养台，培养小室安装在培养台上，在培养小室的底部设置有下压块，在培养小室的顶部安装有能够上下移动的上压块，上压块的下端伸入培养小室内，培养物设置在上压块和下压块之间，在顶板上安装有一导向套筒，压电陶瓷通过导向套筒固定在所述的上压块上，预紧调节螺钉从导向套筒上端旋入，使压电陶瓷、上压块和培养物、下压块在加载过程中保持接触。2. 根据权利要求1所述的加载装置，其特征在于所述的工作台的纵向截...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春秋，徐强，李江，徐艳，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]