一种细胞培养箱的制作方法

本发明涉及生物实验仪器设备技术领域。

背景技术：

体内机械应力是一个关键的诱导因素，对骨的生长和修复起到至关重要的作用。研究表明，作为应力刺激的一种，振动具有良好的促进骨形成和骨重建效应。振动应力有利于骨的成熟与改建，振动强度及振动频率、振动幅度影响振动的成骨效果。总的来说，振幅≤50μm、强度＜1×g、频率范围在1-100HZ的极低幅度、低强度、低频率的力学环境被认为是适宜的振动应力刺激环境，该低幅度、低强度、低频率的振动也被称为微振动。到目前为止，微振动具体的生物作用机理尚不十分明确。微振动生物效应的细胞水平实验是研究其基础机理的一个重要方面，通过微振动环境中离体骨系细胞在二维及三维体系上的培养，检测各种细胞内分子生化水平的变化，来探讨和解释微振动生物效应是该技术应用的主要目的。

目前的状况是：在微振动生物效应刺激科学实验研究中，常用的微振动仪是作为独立装置单一使用的，由激振功率放大器、通信模块与振动信号调节控制器、振动台等组合。通过将细胞培养皿或培养板放在微振动发生器装置上，通过给予细胞不同的振动时间、间歇时间、频率、强度及振动形式进行振动应力刺激。振动完成后再放回细胞培养箱继续培养。由于微振动刺激往往是极低幅度、低强度或低频的振动，还要长时间的连续或非连续的进行。微振动在脱离培养环境的条件下放置较长的时间或者较多的操作次数，这样就给实验过程带来反复的操作步骤，增加细胞污染的几率、加大了细胞培养环境的不稳定性。并且微振动实验要求振动信号测量值与振动设定参数值的误差在±5％以内，而普通细胞培养箱由于其内部箱体结构不稳定，如果直接把振动装置放置于箱体内部，振动台的振动会引起培养箱内部结构产生谐振等不规则干扰，使振动信号测量值误差大于实验允许误差，从而严重干扰实验设定的微振动各项参数，影响实验准确性。到目前为止，尚无能在适合细胞培养的实验环境下提供微振动应力刺激的装置。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种细胞培养箱，它能有效地解决培养体脱离培养环境的条件下放置较长的时间的问题。同时还能有效地解决培养箱箱体内部结构不稳定导致内置的振动装置产生谐振等问题以及产生的振动信号测量值误差高于实验允许误差的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种细胞培养箱，包括上箱体、下箱体和控制器，上箱体内为细胞培养仓，下箱体内部设有带弹性支承底座的激振装置；上箱体的底板中间开有通孔，位于细胞培养仓底部的振动台面下部设有竖杆，该竖杆穿过底板的通孔与下箱体中的激振装置固定；激振功率放大器的输出与激振装置连接，激振装置的振动信号通过振动传感器与振动信号测量仪连接，振动信号调节控制器输出端与激振功率放大器线路连接。

所述振动台面的材质为铝合金板材，振动台面上设有偶数排列等距螺孔。

所述弹性支承底座经过特别加重。

所述激振装置的永久磁钢为钕铁硼材质。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明把产生振源的振动台和特别加重的弹性支承底座稳固的悬挂于下箱体基础结构上，并把培养箱牢靠固定在基础结构上，通过调整弹性结构使激振装置和弹性支承底座的自振频率远离振源给定的低频频段，防止产生谐振带来的干扰；同时，激振装置的振动台面从上箱体底部的通孔伸入培养箱内，使产生振动的激振装置完全与培养箱内结构隔离，避免激振装置使培养箱内部结构产生振动的干扰，从而很好的解决了振源由于边界条件不稳定而产生谐振等不规则的随机干扰问题，使振动信号测量值误差在实验误差允许的5％以内，从而提供了既满足微振动应力刺激，又同时满足细胞培养要求的实验环境。

二、本发明在进行微振动环境细胞生物学行为调控机理研究时，有效地为微振动环境细胞培养仓提供可调节的微振动应力刺激环境。通过细胞培养箱外的控制部分可控制细胞培养箱内的微振动参数，可调节微振动对培养细胞的作用时间、作用幅度、作用强度和作用频率，从而改变细胞生长的应力环境。

三、本发明能够用于二维和三维细胞培养，以及复合应力刺激作用下的细胞培养，通过变换夹具，可在振动台面上牢靠固定各种规格的细胞培养瓶、细胞培养板、生物反应器及灌流装置。

四、本发明用于固定培养装置的夹装过程操作简单，装卸便利；能够用于长时间微振动环境的细胞培养，简化了操作步骤，细胞培养过程受到最小的操作干扰，减少了细胞污染，为科研实验提供了方便，为微振动生物效应科研实验提供了更简便的细胞培养方案，具有重要的实验应用价值。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图及具体实施方式对本发明所述技术方案作进一步的详细说明

实施例一

一种细胞培养箱，包括上箱体、下箱体4和控制器，上箱体内为细胞培养仓9，下箱体4内部设有带弹性支承底座5的激振装置6；上箱体的底板7中间开有通孔，位于细胞培养仓9底部的振动台面8下部设有竖杆，该竖杆穿过底板7的通孔与下箱体中的激振装置6固定；激振功率放大器1的输出与激振装置6连接，激振装置6的振动信号通过振动传感器与振动信号测量仪3连接，振动信号调节控制器2输出端与激振功率放大器1线路连接。

所述振动台面8的材质为铝合金板材，振动台面8上设有偶数排列等距螺孔。

所述弹性支承底座5经过特别加重。

所述激振装置6的永久磁钢为钕铁硼材质。

本发明通过激振功率放大器1和振动信号调节控制器2对激振装置6所产生的振动进行调节控制，该振动信号调节控制器2可以直接控制振动振源的开关、微振动的频率、强度、振幅、振动波形(正弦波、方波、三角波)和振动方式(连续、脉冲)及振动时间，并提供调节按钮及显示各种参数的LED显示面板，所述振动信号测量仪3通过振动传感器与所述激振装置6连接，提供显示各种参数的LED显示面板。该激振装置6的振动台面8排列的偶数通孔可以根据培养细胞器皿或设备的尺寸采用不同规格的夹具进行夹装固定，使用时细胞培养器皿或设备放置于所述激振装置6的振动台面8上，振动应包括整个细胞培养器皿或设备的细胞培养区域。

应用例：

取原代培养的SD大鼠10天乳鼠股骨提取的骨髓间充质干细胞(BM-MSCs)传代至第五代，以1x10⁴个细胞/ml的密度接种于细胞培养六孔板中，放置于37℃微振动环境细胞培养箱的振动台上，固定，调节振动信号调节控制器控制微振动参数为振幅30μm、强度0.3g、频率50HZ、正弦波、30分钟连续振动、振动间隔6小时，每2天更换一次干细胞培养液。于加以振动刺激的第1、3、5、7天取出样本，进行细胞增殖及骨向分化指标检测等。

上述参照具体实施方式对该微振动培养一体装置进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。