专利名称：正负压力周期性转换细胞培养装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种医疗辅助器械，特别涉及一种正负压力周期性转换细胞培养
直O
背景技术：
细胞力学是组织工程和细胞工程的基础之一，其最重要的内容之一就是研究力学 刺激对细胞系统变化及生长的影响。生物体外的力、生命运动中体内各组织和细胞间的相 互作用力(牵张、剪切)以及细胞骨架变化时产生的细胞内张力交互作用，构成一个力学系 统，调节着生长发育和细胞分化。力可以通过影响细胞内基因表达和蛋白质的合成来调节 细胞功能，在细胞的生理、病理过程中发挥着重要作用。最近研究显示细胞分别在正压或负压情况下的生理情况有所不同。如迅速增高 的眼压能损伤角膜内皮细胞，导致角膜水肿、浑浊。机械性应力改变是骨骼构建与重塑的基 本动力，已证实持续性压力对成骨细胞有抑制作用。而负压系统能对许多不同类型的细胞 增殖起作用，表皮细胞、成纤维细胞以及内皮细胞等。为了研究压力负荷对细胞生长的影响，很多学者设计了装置以模拟体内细胞所受 的生物力。一般给细胞施加的力主要有四种流体剪切力、静压力、双轴向牵张力、非轴向牵 张力。既往装置不足之处为1、压力负荷单一，无法实现正负压转换，即无法观察同一种细 胞在不同压力下的生物学行为的改变；2、培养箱内的压力保持具有难度；3、无菌环境不易 控制。有必要克服所述缺陷，提供一种正负压力周期性转换细胞培养装置，能够提供正 负压力周期性转换的细胞培养环境，为考察细胞在正负压力转换中的生物学行为改变及相 关疾病研究提供保障。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种结构简单、制作容易、操作方便的正负压 力周期性转换细胞培养装置，能够提供正负压力周期性转换的细胞培养环境，为考察细胞 在正负压力转换中的增殖速率、生长状态等生物学行为改变及相关疾病研究提供保障，且 结构简单、制作容易、操作方便。本实用新型的正负压力周期性转换细胞培养装置，包括培养室，培养室设置压力 调节组件和细胞培养组件；所述压力调节组件包括加压装置、减压装置、空气压力传感器和空气压力控制单 元，加压装置的加压口、减压装置的减压口分别与培养室连通，加压装置的加压管路设置加 压电控阀，减压装置的减压管路设置减压电控阀；所述空气压力控制单元设置压力信号输入端、加压指令输出端和减压指令输出 端，空气压力传感器的信号输出端与压力信号输入端相连，加压指令输出端与加压电控阀 的指令输入端相连，减压指令输出端与减压电控阀的指令接收端相连；[0010] 所述细胞培养组件包括以可拆卸方式水平设置于培养室内的半透膜，半透膜与培 养室内底面之间形成培养液容腔，培养室上位于培养液容腔的上方设置半透膜进出口，半 透膜进出口设置设有透明观察界面的密封盖，培养室侧壁上与培养液容腔对应设置进液口 和出液口。 进一步，还包括培养液循环组件，所述培养液循环组件包括培养液容槽，培养液容 槽设置循环液入口、循环液出口和补液口，所述出液口与循环液入口连通，所述进液口与循 环液出口连通，培养液循环管路上设置循环泵；进一步，循环泵包括循环泵I和循环泵II，出液口与循环液入口通过循环泵I连 通，进液口与循环液出口通过循环泵II连通，循环泵I的循环管路和循环泵II的循环管路 上分别设置电控阀；所述进液口和出液口分别设置流体压力传感器，还包括循环泵控制单元，所述循 环泵控制单元设置流体压力信号输入端、指令输出端I和指令输出端II，流体压力传感器 的信号输出端与循环泵控制单元的流体压力信号输入端相连，指令输出端I与循环泵I的 电控阀相连，指令输出端II与循环泵II的电控阀相连；进一步，所述空气压力传感器为至少3个并分布于培养室内，所述加压装置为加 压泵，减压装置为减压泵；进一步，培养液容槽的补液口设置滤膜。本实用新型的有益效果本实用新型的正负压力周期性转换细胞培养装置，包括 培养室，培养室设置压力调节组件和细胞培养组件；压力调节组件包括加压装置、减压装 置、空气压力传感器和空气压力控制单元，细胞培养组件包括水平设置于培养室内的半透 膜，半透膜与培养室内底面之间形成培养液容腔，室侧壁上与培养液容腔对应设置进液口 和出液口 ；使用时，从进液口向培养液容腔中注入培养液直至培养液触及半透膜，再将细胞 植于半透膜上表面，启动压力调节组件后，空气压力传感器随时检测培养室内的空气压力 并将信号传递给空气压力控制单元，当培养室空气压力达到预定正压值，控制单元向减压 电控阀发出减压指令，减压装置运行并使培养室内压力降低，当空气压力降低至预定负压 值后，控制单元再发出加压指令，如此循环，进而实现培养室内的正负压力周期性转换；为 考察细胞在正负压力转换中的增殖速率、生长状态等生物学行为改变及相关疾病研究提供 保障，同时培养室内压力环境易于保持稳定，结构简单，使用方便，实验操作可靠性好。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为
图1中A部放大图；图3为本实用新型原理图。
具体实施方式
图1为本实用新型的结构示意图；图2为
图1中A部放大图；图3为本实用新型原理图。如图所示
4[0023]本实施例的正负压力周期性转换细胞培养装置，包括培养室1，培养室1设置压力 调节组件和细胞培养组件；所述压力调节组件包括加压装置2、减压装置3、空气压力传感 器4和空气压力控制单元5，加压装置的加压口、减压装置的减压口分别与培养室连通，加 压装置的加压管路设置加压电控阀21，减压装置的减压管路设置减压电控阀31 ；所述空气压力控制单元设置压力信号输入端、加压指令输出端和减压指令输出 端，空气压力传感器4的信号输出端与压力信号输入端相连，加压指令输出端与加压电控 阀21的指令输入端相连，减压指令输出端与减压电控阀31的指令接收端相连，具体实施 时，空气压力控制单元5包括模数转换器51和控制处理器52，模数转换器的信号输出端与 控制处理器52的信号输入端相连，所述压力信号输入端设置于模数转换器上，所述加压指 令输出端和减压指令输出端设置于控制处理器上；所述细胞培养组件包括以可拆卸方式水平设置于培养室内的半透膜6，具体实施 方式为用环形的夹持工具61夹持住半透膜6，培养室内壁沿周向设置一环夹持工具安放 承台62，夹持工具设置拉钩63，当然，也可以是手柄，培养室顶部设置敞口以作为半透膜进 出口，使用者握住手柄或拉钩，将夹持有半透膜的夹持工具61从半透膜进出口竖直向下担 于承台62上，然后再用设有透明观察界面的密封盖15将半透膜进出口关闭即可，便于半透 膜置入、取出及更换，半透膜6与培养室内底面之间形成培养液容腔7，培养室侧壁上与培 养液容腔对应设置进液口 71和出液口 72 ；使用时，从进液口 71向培养液容腔7中注入培养 液直至培养液触及半透膜6，再将细胞植于半透膜6上表面，启动压力调节组件后，空气压 力传感器4随时检测培养室1内的空气压力并将信号传递给空气压力控制单元5，当培养室 空气压力达到预定正压值，控制单元向减压电控阀发出减压指令，减压装置运行并使培养 室内压力降低，当空气压力降低至预定负压值后，控制单元再发出加压指令，如此循环，进 而实现培养室内的正负压力周期性转换；整个装置可用于考察细胞在正负压力转换中的增 殖速率、生长状态等生物学行为改变及相关疾病研究，结构简单，使用方便，同时因培养室 内压力环境易于保持稳定，实验可靠性更高。本实施例中，培养室和密封盖均由透明材料制 成，利于观察细胞的生长状况，使用者还可根据需要于密封盖或培养室室壁上设置取样孔， 取样孔通过盖子密封，便于临时少量加样或取样。作为前述实施例的进一步改进，还包括培养液循环组件，所述培养液循环组件包 括培养液容槽8，培养液容槽设置循环液入口 81、循环液出口 82和补液口 83，所述出液口 72与循环液入口 81连通，所述进液口 71与循环液出口 82连通，培养液循环管路上设置循 环泵；培养液容槽可用于培养液的缓存，通过培养液循环，提高原料的利用率，节约成本，使 用者还可通过补液口向培养液容槽内注入新鲜培养液，便于根据需要进行培养液的更替。作为前述实施例的进一步改进，循环泵包括循环泵I 9和循环泵1110，出液口 72 与循环液入口 81通过循环泵I 9连通，进液口 71与循环液出口 82通过循环泵II 10连通， 循环泵I 9的循环管路上设置电控阀91，循环泵II 10的循环管路上设置电控阀101 ；进液 口 71设置流体压力传感器11，出液口 72设置流体压力传感器12，还包括循环泵控制单元 13，所述循环泵控制单元设置流体压力信号输入端、指令输出端I和指令输出端II，流体压 力传感器11和流体压力传感器12的信号输出端分别与循环泵控制单元的流体压力信号输 入端相连，指令输出端I与循环泵I 9的电控阀91相连，指令输出端II与循环泵II的电 控阀101相连；循环泵I 9和循环泵II 10可加强培养液的循环，在进液口和出液口分别设
5置流体压力传感器，可检测进液口部位和出液口部位的流体压力，当两处流体压力不同时， 循环泵控制单元向电控阀91或电控阀101发出指令，通过向培养液容腔内加液、排液或调 节培养液流速，使进液口与排液口部位的流体压力保持平衡，确保细胞培养环境的稳定，具 体实施时，循环泵控制单元13包括模数转换器131和控制处理器132，模数转换器信号输出 端与控制处理器信号输入端相连，流体压力信号输入端设置于模数转换器131上，指令输 出端I和指令输出端II设置于控制处理器132上；本实施例中，空气压力控制单元5和循 环泵控制单元13共用，如图2所示，便于降低成本，提高装置利用率。作为前述实施例的进一步改进，所述空气压力传感器为至少3个并分布于培养室 内；具体实施方式
为3个，多个空气压力传感器可分别检测不同位置的空气压力，可靠性更 高，所述加压装置为加压泵，减压装置为减压泵，成本低廉，易于获得。作为前述实施例的进一步改进，培养液容槽的补液口设置滤膜14，补液时可滤去 杂质，降低干扰。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本 实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范 围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求一种正负压力周期性转换细胞培养装置，其特征在于包括培养室(1)，培养室(1)设置压力调节组件和细胞培养组件；所述压力调节组件包括加压装置(2)、减压装置(3)、空气压力传感器(4)和空气压力控制单元(5)，加压装置的加压口、减压装置的减压口分别与培养室(1)连通，加压装置(2)的加压管路设置加压电控阀(21)，减压装置(3)的减压管路设置减压电控阀(31)；所述空气压力控制单元(5)设置压力信号输入端、加压指令输出端和减压指令输出端，空气压力传感器(4)的信号输出端与所述压力信号输入端相连，所述加压指令输出端与加压电控阀(21)的指令输入端相连，所述减压指令输出端与减压电控阀(31)的指令接收端相连；所述细胞培养组件包括以可拆卸方式水平设置于培养室内的半透膜(6)，半透膜(6)与培养室内底面之间形成培养液容腔(7)，培养室上位于培养液容腔的上方设置半透膜进出口，半透膜进出口设置设有透明观察界面的密封盖，培养室侧壁上与培养液容腔对应设置进液口(71)和出液口(72)。
2.根据权利要求1所述的正负压力周期性转换细胞培养装置，其特征在于还包括 培养液循环组件，所述培养液循环组件包括培养液容槽(8)，培养液容槽设置循环液入口 (81)、循环液出口(82)和补液口(83)，所述出液口(72)与循环液入口(81)连通，所述进液 口(71)与循环液出口(82)连通，培养液循环管路上设置循环泵。
3.根据权利要求2所述的正负压力周期性转换细胞培养装置，其特征在于循环泵包 括循环泵I (9)和循环泵II (10)，出液口(72)与循环液入口(81)通过循环泵I (9)连通，进 液口(71)与循环液出口(82)通过循环泵II(IO)连通，循环泵1(9)的循环管路和循环泵 II(IO)的循环管路上分别设置电控阀；所述进液口(71)和出液口(72)分别设置流体压力传感器，还包括循环泵控制单元 (13)，所述循环泵控制单元设置流体压力信号输入端、指令输出端I和指令输出端II，流体 压力传感器的信号输出端与循环泵控制单元的流体压力信号输入端相连，指令输出端I与 循环泵1(9)的电控阀相连，指令输出端II与循环泵II(IO)的电控阀相连。
4.根据权利要求3所述的正负压力周期性转换细胞培养装置，其特征在于所述空气 压力传感器为至少3个并分布于培养室内，所述加压装置为加压泵，减压装置为减压泵。
5.根据权利要求4所述的正负压力周期性转换细胞培养装置，其特征在于培养液容 槽的补液口设置滤膜(14)。
专利摘要本实用新型公开了一种正负压力周期性转换细胞培养装置，在培养室设置加压装置、减压装置、空气压力传感器、空气压力控制单元和半透膜，半透膜与培养室内底面之间形成培养液容腔；使用时，向培养液容腔中注入培养液，再将细胞植于半透膜上，启动压力调节组件后，空气压力传感器检测培养室内空气压力并将信号传递给空气压力控制单元，当培养室空气压力达到预定正压或负压值，控制单元会向减压电控阀或加压电控阀发出减压或加压指令，通过减压与加压操作，实现正负压力周期性转换；可用于考察细胞在正负压力转换中的增殖速率、生长状态等生物学行为改变及相关疾病研究，结构简单，使用方便，实验稳定可靠。
文档编号C12M1/36GK201737949SQ201020255388
公开日2011年2月9日 申请日期2010年7月12日 优先权日2010年7月12日
发明者罗向东, 陈莉 申请人:中国人民解放军第三军医大学第一附属医院