一種具有灌流和拉伸雙重功能的生物反應(yīng)器裝置制造方法
【專利摘要】一種具有灌流和拉伸雙重功能的生物反應(yīng)器裝置，包括固定在培養(yǎng)箱內(nèi)的底座，底座上固定有伺服電機(jī)、固定板和兩個(gè)對(duì)稱布置的固定支撐，兩根光桿連接在固定板和固定支撐上，移動(dòng)板套在兩根光桿上，伺服電機(jī)通過(guò)絲杠和移動(dòng)板連接，移動(dòng)板和兩個(gè)以上的前錨桿連接，相應(yīng)的兩個(gè)以上的后錨桿固定在固定板上，每一對(duì)前錨桿和后錨桿之間夾持有一個(gè)韌帶-骨支架，每個(gè)韌帶-骨支架外配置有一個(gè)波紋管，每一對(duì)前錨桿、后錨桿上留有灌流接口和波紋管內(nèi)部的韌帶-骨支架連通形成一個(gè)灌流回路，后錨桿上連接的力傳感器和上位機(jī)連接，本發(fā)明具有灌流和拉伸雙重功能，實(shí)現(xiàn)高效、便捷、無(wú)菌的動(dòng)態(tài)培養(yǎng)。
【專利說(shuō)明】一種具有灌流和拉伸雙重功能的生物反應(yīng)器裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)體外反應(yīng)器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種具有灌流和拉伸雙重功能的生物反應(yīng)器裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]組織工程生物反應(yīng)器是一種為離體組織或器官體外培養(yǎng)提供合適培養(yǎng)環(huán)境的人工裝置，其具有灌流、參數(shù)顯示和控制等功能，最終目的是為組織或器官培養(yǎng)模擬出和體內(nèi)相同或相近的生理環(huán)境。
[0003]用于模擬培養(yǎng)的生物反應(yīng)器是組織或器官進(jìn)入臨床的關(guān)鍵設(shè)備，模擬培養(yǎng)的組織工程支架主要有韌帶、肌腱、軟骨、肌肉等軟組織。它們?cè)隗w內(nèi)除了特有的生理環(huán)境外還受到力的作用，譬如拉伸力等。目前該種類型的生物反應(yīng)器主要由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、灌流回路系統(tǒng)和培養(yǎng)小室等部分組成。為了模擬和體內(nèi)相近的生物和力學(xué)環(huán)境，對(duì)體外支架的組織培養(yǎng)有必要具有動(dòng)態(tài)灌流、力學(xué)激勵(lì)等功能。研宄表明，動(dòng)態(tài)灌流有助于細(xì)胞的新陳代謝，利于增殖；力學(xué)激勵(lì)的作用，對(duì)組織的形成和功能化起促進(jìn)作用。
[0004]現(xiàn)有的生物反應(yīng)器不能很好的同時(shí)實(shí)現(xiàn)生物灌流和力學(xué)激勵(lì)的功能:為單個(gè)支架培養(yǎng)的培養(yǎng)小室，不利于實(shí)驗(yàn)的對(duì)比參照，且實(shí)驗(yàn)周期較長(zhǎng)；當(dāng)采用多個(gè)支架同時(shí)培養(yǎng)的小室時(shí)，各支架的受力/變形程度不一致，沒有預(yù)緊和微調(diào)機(jī)構(gòu)；多個(gè)支架放置在同一培養(yǎng)小室中，易造成交叉污染，不易保證無(wú)菌環(huán)境；即在培養(yǎng)效率、操作性、無(wú)菌環(huán)境上有局限性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種具有灌流和拉伸雙重功能的生物反應(yīng)器裝置，設(shè)計(jì)出滿足多功能要求的生物反應(yīng)器，結(jié)構(gòu)上采用多個(gè)波紋管的獨(dú)立機(jī)構(gòu)，外接灌流回路系統(tǒng)和參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高效、便捷、無(wú)菌的動(dòng)態(tài)培養(yǎng)。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0007]一種具有灌流和拉伸雙重功能的生物反應(yīng)器裝置，包括固定在培養(yǎng)箱內(nèi)的底座3，底座3上固定有伺服電機(jī)1、固定板17和兩個(gè)對(duì)稱布置的固定支撐5，兩根光桿4 一端連接在固定板17上，另一端分別與一個(gè)固定支撐5連接，移動(dòng)板7的兩端分別套在一根光桿4上，伺服電機(jī)1的輸出軸和絲杠2的一端連接，絲杠2的另一端通過(guò)螺紋連接在移動(dòng)板7上，移動(dòng)板7通過(guò)套筒19和兩個(gè)以上的前錨桿9連接，相應(yīng)的兩個(gè)以上的后錨桿12固定在固定板17上，每一對(duì)前錨桿9和后錨桿12之間夾持有一個(gè)韌帶-骨支架18，每個(gè)韌帶-骨支架18外配置有一個(gè)波紋管11，波紋管11和前銷桿9、后銷桿12固定，每一對(duì)前銷桿9、后銷桿12上留有灌流接口 13，每對(duì)灌流接口 13和相應(yīng)的波紋管11內(nèi)部的韌帶-骨支架18連通形成一個(gè)灌流回路，后錨桿12上連接有力傳感器14，力傳感器14依次通過(guò)采集卡23、信號(hào)處理單元25和上位機(jī)24連接，蠕動(dòng)泵22、伺服電機(jī)1的控制端和上位機(jī)24連接。
[0008]所述的波紋管11為可折疊式半透明狀。
[0009]所述的每對(duì)灌流接口 13分別通過(guò)導(dǎo)管20、培養(yǎng)瓶21、蠕動(dòng)泵22連通成灌流培養(yǎng)回路，采用？11計(jì)、溫度傳感器、酸堿度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)灌流培養(yǎng)回路的相應(yīng)參數(shù)變化，為動(dòng)態(tài)培養(yǎng)提供流量為1?101111/111111的培養(yǎng)液。
[0010]所述的前錨桿9通過(guò)其端部的第一壓板26固定編制好的韌帶-骨支架18的韌帶端28，后銷桿12通過(guò)其端部的第二壓板27固定韌帶-骨支架18的固定釘端29。
[0011]所述的移動(dòng)板7在光桿4上的移動(dòng)范圍為10?15臟，拉伸的頻率為0.5?3^/
80
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有的生物反應(yīng)器相比，主要優(yōu)勢(shì)有:
[0013](1)將錨桿和波紋管即采用“一體化”的設(shè)計(jì)理念，此時(shí)波紋管的密封形式，將動(dòng)密封的問(wèn)題變成了靜密封，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)小室較好的密封，減少污染，方便操作。
[0014](2)由于折疊式的波紋管的長(zhǎng)度自適應(yīng)性，可以方便的實(shí)現(xiàn)拉壓功能，且各個(gè)培養(yǎng)小室是各自獨(dú)立的，減少了交叉污染，且能避免熱等外界因素的影響。(3)多個(gè)樣本的同時(shí)培養(yǎng)，提高了效率，同時(shí)套筒的微調(diào)可以保證多個(gè)樣本運(yùn)動(dòng)受力的一致性。
[0015]本反應(yīng)器的功能完整，實(shí)現(xiàn)了組織的力學(xué)刺激功能、灌流功能、檢測(cè)和顯示功能、以及多培養(yǎng)小室等功能，實(shí)現(xiàn)高效、便捷、無(wú)菌的動(dòng)態(tài)培養(yǎng)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明生物反應(yīng)器裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明生物反應(yīng)器裝置的灌流培養(yǎng)回路示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明前錨桿9結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖4為本發(fā)明后錨桿12結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖5為韌帶-骨支架18的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述。
[0022]參照?qǐng)D1和圖2，一種具有灌流和拉伸雙重功能的生物反應(yīng)器裝置，包括固定在培養(yǎng)箱內(nèi)的底座3，底座3上固定有伺服電機(jī)1、固定板17和兩個(gè)對(duì)稱布置的固定支撐5，兩根光桿4 一端連接在固定板17上，另一端分別與一個(gè)固定支撐5連接，移動(dòng)板7的兩端分別通過(guò)直線軸承8套在兩根光桿4上，伺服電機(jī)1的輸出軸和絲杠2的一端連接，絲杠2的另一端通過(guò)螺紋連接在移動(dòng)板7上，移動(dòng)板7上連接的螺釘6通過(guò)套筒19和兩個(gè)以上的前錨桿9連接，相應(yīng)的兩個(gè)以上的后錨桿12通過(guò)螺桿15、螺母16與固定板17連接，每一對(duì)前錨桿9和后錨桿12之間夾持有一個(gè)韌帶-骨支架18，每個(gè)韌帶-骨支架18外配置有一個(gè)波紋管11，通過(guò)喉哂10將波紋管11和前銷桿9、后銷桿12固定，每一對(duì)前銷桿9、后銷桿12上留有灌流接口 13，每對(duì)灌流接口 13和相應(yīng)的波紋管11內(nèi)部的韌帶-骨支架18連通形成一個(gè)灌流回路，后錨桿12上連接有力傳感器14，力傳感器14依次通過(guò)采集卡23、信號(hào)處理單元25和上位機(jī)24連接，蠕動(dòng)泵22、伺服電機(jī)1的控制端和上位機(jī)24連接。
[0023]所述的波紋管11為可折疊式半透明狀。
[0024]參照?qǐng)D2，所述的每對(duì)灌流接口 13分別通過(guò)導(dǎo)管20、培養(yǎng)瓶21、蠕動(dòng)泵22連通成灌流培養(yǎng)回路，采用四計(jì)、溫度傳感器、酸堿度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)灌流培養(yǎng)回路的相應(yīng)參數(shù)變化，為動(dòng)態(tài)培養(yǎng)提供流量為1?101111/111111的培養(yǎng)液。
[0025]參照?qǐng)D3和圖5，所述的前錨桿9通過(guò)其端部的第一壓板26固定編制好的韌帶-骨支架18的韌帶端28，參照?qǐng)D4和圖5，后錨桿12通過(guò)其端部的第二壓板27固定韌帶-骨支架18的固定釘端29。
[0026]所述的移動(dòng)板7在光桿4上的移動(dòng)范圍為10?15臟，拉伸的頻率為0.5?3^/
80
[0027]本發(fā)明的工作原理:
[0028]伺服電機(jī)1通過(guò)絲杠2驅(qū)動(dòng)移動(dòng)板7能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立的可折疊式的波紋管11的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)前后錨桿9夾持韌帶-骨支架18放置在波紋管11中，為保證多個(gè)波紋管11運(yùn)動(dòng)的一致性，調(diào)整套筒19的位置，實(shí)現(xiàn)韌帶-骨支架18松弛程度的調(diào)整補(bǔ)償，保證不同韌帶-骨支架在受力丨變形上的相同；蠕動(dòng)泵22作為動(dòng)力源，為韌帶-骨支架18的細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，促進(jìn)新陳代謝，并且半透明的波紋管11方便觀察細(xì)胞的培養(yǎng)情況。上位機(jī)24實(shí)現(xiàn)韌帶-骨支架直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制，同時(shí)上位機(jī)24還負(fù)責(zé)蠕動(dòng)泵22流量和伺服電機(jī)1轉(zhuǎn)速的控制，這樣就滿足韌帶-骨支架機(jī)械拉伸和動(dòng)態(tài)灌流的雙重模擬功能，從而實(shí)現(xiàn)了高效、便捷、無(wú)菌的動(dòng)態(tài)培養(yǎng)。
[0029]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】?jī)H限于此，對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單的替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有灌流和拉伸雙重功能的生物反應(yīng)器裝置，包括固定在培養(yǎng)箱內(nèi)的底座(3),其特征在于:底座(3)上固定有伺服電機(jī)固定板(17)和兩個(gè)對(duì)稱布置的固定支撐(5),兩根光桿(4) 一端連接在固定板(17)上，另一端分別與一個(gè)固定支撐(5)連接，移動(dòng)板(7)的兩端套在兩根光桿(4)上，伺服電機(jī)(1)的輸出軸和絲杠(2)的一端連接，絲杠(2)的另一端通過(guò)螺紋連接在移動(dòng)板(7)上，移動(dòng)板(7)通過(guò)套筒(19)和兩個(gè)以上的前錨桿(9)連接，相應(yīng)的兩個(gè)以上的后錨桿(12)固定在固定板(17)上，每一對(duì)前錨桿(9)和后錨桿(12)之間夾持有一個(gè)韌帶-骨支架(18),每個(gè)韌帶-骨支架(18)外配置有一個(gè)波紋管(11),波紋管(11)和前錨桿(9)、后錨桿(12)固定，每一對(duì)前錨桿(9)、后錨桿(12)上留有灌流接口(13),每對(duì)灌流接口(13)和相應(yīng)的波紋管(11)內(nèi)部的韌帶-骨支架(18)連通形成一個(gè)灌流回路，后錨桿(12)上連接有力傳感器(14),力傳感器(14)依次通過(guò)采集卡(23^信號(hào)處理單元(25)和上位機(jī)(24)連接，蠕動(dòng)泵(22^伺服電機(jī)(1)的控制端和上位機(jī)(24)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有灌流和拉伸雙重功能的生物反應(yīng)器裝置，其特征在于:所述的波紋管(11)為可折疊式半透明狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有灌流和拉伸雙重功能的生物反應(yīng)器裝置，其特征在于:所述的每對(duì)灌流接口(13)分別通過(guò)導(dǎo)管(20^培養(yǎng)瓶(21^蠕動(dòng)泵(22)連通成灌流培養(yǎng)回路，采用？11計(jì)、溫度傳感器、酸堿度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)灌流培養(yǎng)回路的相應(yīng)參數(shù)變化，為動(dòng)態(tài)培養(yǎng)提供流量為1?101111/111111的培養(yǎng)液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有灌流和拉伸雙重功能的生物反應(yīng)器裝置，其特征在于:所述的前錨桿(9)通過(guò)其端部的第一壓板(26)固定編制好的韌帶-骨支架(18)的韌帶端(28),后錨桿(12)通過(guò)其端部的第二壓板(27)固定韌帶-骨支架(18)的固定釘端(29)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有灌流和拉伸雙重功能的生物反應(yīng)器裝置，其特征在于:所述的移動(dòng)板⑵在光桿⑷上的移動(dòng)范圍為10?15臟，拉伸的頻率為0.5?3^/8。
【文檔編號(hào)】C12M3/00GK104480009SQ201410696480
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】賀健康, 李滌塵, 夏鵬, 劉亞雄, 靳忠民, 秦霆 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)