一种人耳廓软骨及软骨片体外动态培养装置的制作方法

本实用新型属于生物医学工程领域，具体涉及一种用于对人耳廓软骨及软骨片进行体外动态培养的装置。

背景技术：

因先天性小耳畸形、外伤、肿瘤造成的外耳缺损或缺失在临床中较为常见。目前治疗的手段主要是采用切取的自体肋软骨，并对其雕刻成型重建患耳。但其不同程度的存在耳廓造型不一，手术操作时间长以及患者胸廓损伤畸形，供区继发缺损等问题。组织工程技术的出现无疑为无(微)创修残补缺提供了可能。目前的软骨组织工程技术主要是利用自体软骨细胞或成体干细胞作为种子细胞，接种在具有三维多孔结构的可降解支架上，通过特定的培养构建方法，最终形成软骨组织以修复缺损。

以往的研究者在裸鼠体内或是体外静态培养构建的组织工程耳廓形态软骨及软骨片，随着培养时间的延长，软骨细胞外基质的分泌，使得人耳廓形态都或多或少发生了变形；此外，由于较大体积的软骨片在体外静态培养时，由于细胞基质的分泌，导致内部细胞代谢困难而损伤，使得软骨片培养的形态和力学性能达不到临床应用的要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种人耳廓软骨及软骨片体外动态培养的方法与装置，通过旋转电机上的凸轮设置，可提供不同频率的动态压力，经由弹簧和传感器均匀传递给培养箱，通过上方的密封圈设置使培养箱的振动更加稳定，给耳廓软骨的培养提供一个较稳定的动态培养环境。培养箱内的硅胶压模，可按患者需求进行形态的设计与制备，来满足不同形态大小的人耳廓软骨的培养，并且避免了支架降解产物的影响。

为实现以上目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种人耳廓软骨及软骨片体外动态培养的装置，用于对人耳廓软骨组织在不同频率的动态压力下进行封闭培养，所述培养装置包括调整手柄、密封圈、传感器、连接架、支撑架、连接杆、培养箱、支撑杆、旋转电机、底座和轴连器，所述四个支撑杆固定在底座上，用于对动态培养装置进行固定和支撑，所述支撑架位于旋转电机的周围，所述连接架内置弹簧，用于连接支撑架和传感器，所述培养箱位于密封圈和传感器之间，所述调整手柄与连接杆相连接，所述轴连器将密封圈与连接杆相连接。

进一步地，所述培养箱包括培养室框架、后密封板、前观察密封板、上连接块、上固定板、硅胶压模、下固定板、下连接块和小通道流管，所述后密封板通过螺钉固定在培养室框架的后表面，所述前观察密封板固定在培养室框架的前表面，所述硅胶压模由上固定板和下固定板进行位置固定，其可进行更换，完成不同形状大小的人耳廓软骨及软骨片培养，所述小通道流管设置在硅胶压模下，实现培养液等的交换，所述上连接块放置在上固定板上，所述下固定板放置在下连接块上

进一步地，所述培养室框架侧面开有至少四个出入口接口，根据培养需求进行培养液等营养物质的注入与输出，其余接口暂由螺孔进行密闭，可根据其余需求作为扩展接口使用。

进一步地，所述前观察密封板和后密封板均为透明材料制成，用于在耳廓软骨进行动态培养时对培养状况进行实时观察。

进一步地，所述的旋转电机放置在底座上，结构包括轴承、联轴器、固定螺钉、轴承挡板和转轴，所述转轴固定在轴承中，与联轴器相连，所述固定螺钉与轴承挡板进行固定。

本实用新型提供了一种人耳廓软骨及软骨片体外动态培养装置，通过旋转电机上的凸轮设置，可提供不同频率的动态压力，经由弹簧和传感器均匀传递给培养箱，通过上方的密封圈设置使培养箱的振动更加稳定，给耳廓软骨的培养提供一个较稳定的动态培养环境。培养箱内的硅胶压模，可按患者需求进行形态的设计与制备，来满足不同形态大小的人耳廓软骨的培养，且其边缘密封性能较好，使得耳廓成型理想，在硅胶压模上提供多个小通道流管，可个性化地进行营养物质、不同离子等液体的供给。本实用新型培养箱框架实现除培养液出入口接头外的完全封闭状态，更好地控制无菌培养。本实用新型通过传感器测得压力频率，并进行数值实时显示。此外，本实用新型利用水泵与泵头卡片，供给营养液体，调节流速和流量。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的外部结构示意图；

图3为本实用新型培养箱的整体结构示意图；

图4为本实用新型培养箱的外部结构示意图。

图中附图标记说明如下：

1、调整手柄；2、密封圈；3、传感器；4、连接架；5、支撑架；6、连接杆；7、培养箱；8、支撑杆；9、旋转电机；10、底座；11、轴连器；12、培养室框架；13螺钉、14、后密封板；15、出入口接；16、螺孔口；17、轴承；18、联轴器；19、固定螺钉；20、轴承挡板；21、转轴；22、前观察密封板；23、上连接块；24、上固定板；25、硅胶压模；26、下固定板；27、下连接块；28、小通道流管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案做进一步详细说明，以下实施例不构成对本实用新型的限定。

本实用新型提供了一种人耳廓软骨及软骨片体外动态培养装置，用于对不同形态大小的耳廓软骨组织进行封闭培养，并提供不同频率的动态压力对其进行动态培养，其结构示意图，如图1所示，包括调整手柄1、密封圈2、传感器3、连接架4、支撑架5、连接杆6、培养箱7、支撑杆8、旋转电机9、底座10和轴连器11。四个支撑杆8固定在底座10上，形成一个动态培养装置的支架，用于对动态培养装置进行固定和支撑，支撑架5位于旋转电机9的周围，连接架4内置弹簧，用于连接支撑架5和传感器3，培养箱7位于密封圈2和传感器3之间，调整手柄1与连接杆6相连接，轴连器11将密封圈2与连接杆6相连接。

如图2、图3所示，本实用新型培养箱7包括培养室框架12、后密封板14和前观察密封板22，后密封板14通过螺钉13固定在培养室框架12的后表面，前观察密封板22固定在培养室框架12的前表面。培养室框架12侧面开有至少四个出入口接口15，根据培养需求进行培养液等营养物质的注入与输出，其余接口暂由螺孔16进行密闭，可根据其余需求作为扩展接口使用。前观察密封板22和后密封板14均为透明材料制成，用于在人耳廓软骨进行动态培养时对培养状况进行实时观察，并在培养过程中人耳廓软骨状态不佳时及时打开固定螺钉，进行调整，以保证组织的正常生长。旋转电机9放置在底座10上，结构包括轴承17、联轴器18、固定螺钉19、轴承挡板20和转轴21，转轴21固定在轴承17中，与联轴器18相连，固定螺钉19与轴承挡板20进行固定，在转轴21中央处设置有一凸轮，其将旋转产生的力有规律地往上传递。

本实用新型培养箱7的整体结构，如图3所示，培养箱7结构包括上连接块23、上固定板24、硅胶压模25、下固定板26、下连接块27和小通道流管28，硅胶模25由上固定板24和下固定板26进行位置固定，其可根据需求进行更换，以实现不同形状大小的人耳廓软骨组织培养。若干小通道流管28设置在硅胶压模25下，可进行营养物质、不同浓度离子等的交换，上连接块23放置在上固定板24上，下固定板26放置在下连接块27上。

本实用新型的转轴21工作时可进行不同频率的更换，其上的凸轮将旋转产生的力有规律地往上传递，连接架4内置弹簧，后经由传感器3，力传送到培养箱7，密封圈2及轴连器11位于培养箱7上方，控制其振动时更加稳定，使培养箱体不易产生扭转，传感器3紧贴培养箱下方，测得较精准的振动频率，并实时反映给实验人员。培养箱7内对硅胶压模25采用上固定板24与下固定板26对模具进行固定，使其边缘紧密贴合，保证人耳廓软骨及软骨片成型理想，并采用上连接块23与下连接块27对上述整体在培养箱7内进行固定，使其内部在受到不同频率的动态压力时不产生偏移或扭转，保证人耳廓软骨组织培养环境的稳定。培养箱7除出入口接头15外实现全封闭，更好地保证无菌环境，出入口接头15可进行培养液等的循环交换，并可根据实际需求将螺孔16扩展为接头，硅胶压模25整体浸泡在培养液中，并通过其上下模块的小通道流管28将培养液等渗入耳廓软骨培养环境，保证其无菌生长环境。

本实用新型进行人耳廓软骨及软骨片体外动态培养的步骤如下：

1、对装置各部分组件进行彻底杀菌，并在百级无菌的环境下，将种子细胞放入到硅胶压模内，由上下固定板与上下连接板将模具固定在培养箱内，将前观察密封板用螺钉进行固定后，放入装置内。

2、用洁净无菌导管将培养液入口接头与出口接头，经由泵头卡片后与三孔培养瓶进行连接，开启水泵后，培养液开始进行循环交替。

3、在培养过程中，通过前观察密封面板观察组织工程细胞培养体，如果组织工程细胞培养体的出现异常情况，则在无菌的环境下打开前观察密封板或后密封板进行调整。

4、在培养过程中，可根据需求对螺孔进行扩展为接头出入口，进行不同营养物质、生长因子等的循环交替，来满足耳廓软骨生长。

5、在培养过程中，根据传感器的检测可实时观察到耳廓软骨处于动态培养状态下的频率，并可通过旋转电机进行频率的调整，以达到最佳的动态培养环境。

6、培养完成后，在无菌的环境下打开培养箱将人耳廓软骨组织培养体取出。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。