一种具有微振动应力刺激的生物细胞培养装置的制作方法

[0001]
本发明涉及生物细胞培养技术领域，尤其涉及一种具有微振动应力刺激的生物细胞培养装置。


背景技术：

[0002]
随着制造技术水平的不断提升，使得对微生物的科学研究获得了更加有力的硬性条件支持，因为医疗与生物发展的所需要，近年来对生物细胞的研究一直处于高速发展的状态，尤其是对骨骼细胞的研究更是获得了极大程度的进步。但是现有条件下，因为技术短板使得对生物细胞的深度研究产生了阻碍，影响了研究的进一步深入。体内机械应力是一个关键的诱导因素，对骨骼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。
[0003]
可是截止目前，微振动具体的生物作用机理尚不十分明确，而现有条件下因为缺乏相关的技术手段，能够在细胞培养的过程中实现二维及三维体系上的应力刺激，也就无法检测各种细胞内分子生化水平的变化，虽然采用了微振动仪，但其作为独立装置单一使用，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，但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，对生物细胞的培养存在太多的不稳定因素，极易使得普通细胞培养箱由于其内部箱体结构不稳定而造成对生物细胞的不规则干扰，从而影响生物细胞培养及研究数据的准确性。
[0004]
另外，现有的研究对象即生物细胞的培养是需要在有氧与有光的条件下进行的，但是自然环境难以对光氧条件进行有效调控，使得生物细胞培养的过程中存在诸多不确定因素，对生物细胞的成活与变化具有极大的干扰作用。


技术实现要素：

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本发明的目的是为了解决现有技术中生物细胞培养应力刺激与光氧不足的问题，而提出的一种具有微振动应力刺激的生物细胞培养装置。
[0006]
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
[0007]
一种具有微振动应力刺激的生物细胞培养装置，包括上端开口的箱体，所述箱体上端开口活动安装有可启闭的盖体，且箱体与盖体中分别设置有应力机构与光照机构；
[0008]
所述应力机构包括固定设置于箱体内的一级支架与二级支架，且一级支架上分别安装有前轴、中轴有限位栓，所述箱体外固定安装有与中轴相连接的一级电机，所述前轴与中轴上分别固定连接有棘轮与把手，且把手上销轴连接有与棘轮相对应的推杆，所述推杆上开设有滑动套设限位栓的限位孔，且箱体内销轴安装有与棘轮相对应的活动卡齿，所述二级支架中滑动套设有升降架，且活动卡齿与升降架之间连接有牵引杆，所述升降架上固定套设有强力弹簧，且二级支架中分别转动安装有传动轴与转轴，所述中轴与传动轴上分别固定套设有啮合连接的一级齿轮与二级齿轮，且传动轴与转轴上分别固定套设有啮合连
接的三级齿轮与四级齿轮，所述升降架上固定设置有承重板，且承重板上端分别套设安装有一级固定磁块、二级固定磁块与移动磁块，所述移动磁块上螺栓连接有培养基，且转轴上固定套设有位于培养基两侧的凸轮；
[0009]
所述光照机构包括固定安装于盖体上的二级电机，且盖体外侧转动设置有与二级电机输出端相连接的立轴，所述立轴上固定套设五级齿轮，且盖体侧壁中滑动设置有与五级齿轮啮合连接的齿条，所述齿条上固定连接有盖板，且盖体上端固定安装有两个液压缸，两个所述液压缸共同连接有移动块，且移动块下端固定连接有气缸，所述气缸上螺栓连接有强光灯。
[0010]
优选地，所述一级支架与二级支架自下而上地水平分布于箱体内，且前轴与中轴分别转动套设于一级支架前端与中端位置，所述限位栓固定连接于一级支架后端。
[0011]
优选地，所述推杆前端与棘轮中端活动相抵，且限位孔位于推杆后端位置，所述活动卡齿与棘轮上端活动相抵。
[0012]
优选地，所述强力弹簧位于升降架下端，且强力弹簧上端与二级支架相焊接。
[0013]
优选地，所述一级齿轮与二级齿轮为锥齿轮，且三级齿轮、四级齿轮与五级齿轮均为平齿轮。
[0014]
优选地，所述承重板连接于升降架位于二级支架上方位置的上端，且承重板上端开设有用以安装一级固定磁块、二级固定磁块与移动磁块的导向槽。
[0015]
优选地，所述一级固定磁块与二级固定磁块分别固定安装于导向槽两端位置，且移动磁块滑动安装于导向槽中端位置，所述移动磁块与一级固定磁块及二级固定磁块同极相斥。
[0016]
优选地，两个所述液压缸水平设置于盖体上端外，且气缸垂直设置于盖体下端内，所述盖体中水平开设有滑动套设移动块的长孔。
[0017]
与现有技术相比，本发明具备以下优点：
[0018]
1、本发明利用一级支架在箱体内依次设置安装有棘轮的前轴、安装有把手的中轴与可对推杆进行限位的限位栓，并在箱体内设置与棘轮活动相抵的活动卡齿，通过在二级支架上设置由强力弹簧弹性支撑且与活动卡齿相连接的升降架，以为承重板提供可上下移动的持续支撑，从而使得承重板上的培养基可进行平稳的垂直方向振动。
[0019]
2、本发明利用二级支架转动设置传动轴与转轴，利用啮合连接的一级齿轮与二级齿轮、三级齿轮与四级齿轮带动转轴上的凸轮旋转；通过在承重板中设置同极相斥的一级固定磁块、二级固定磁块与移动磁块，并利用移动磁块为培养基提供可水平移动的活动支撑，使得培养基在水平移动过程中进行应力刺激。
[0020]
3、本发明在盖体外设置由二级电机驱动旋转的立轴，并利用立轴上的五级齿轮带动与齿条相连接的盖板在箱体上端进行水平移动，从而对箱体上端开口进行启闭控制，实现箱体内培养基的有氧供应。
[0021]
4、本发明在盖体中设置由液压缸牵引的移动块，利用移动块设置连接强光灯的气缸，使得强光灯可根据实际需求进行水平与上下位置调节，以便于为培养基上的生物细胞提供足够的光照条件。
[0022]
综上所述，本发明设置安装有棘轮的前轴、安装有把手的中轴与可对推杆进行限位的限位栓，并在箱体内设置与棘轮活动相抵的活动卡齿，通过节点式的催动棘轮旋转，以
为承重板提供可上下移动的持续支撑，使得培养基可进行平稳的垂直方向振动；通过在承重板中设置同极相斥的一级固定磁块、二级固定磁块与移动磁块，并利用移动磁块为培养基提供可水平移动的活动支撑，使得培养基在水平移动过程中进行应力刺激；利用立轴上的五级齿轮带动与齿条相连接的盖板在箱体上端进行水平移动，从而对箱体上端开口进行启闭控制；使得强光灯可根据实际需求进行水平与上下位置调节，以便于为培养基上的生物细胞提供足够的光照条件。
附图说明
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图1为本发明提出的一种具有微振动应力刺激的生物细胞培养装置的结构示意图；
[0024]
图2为本发明提出的一种具有微振动应力刺激的生物细胞培养装置的a部分结构放大示意图；
[0025]
图3为本发明提出的一种具有微振动应力刺激的生物细胞培养装置的b部分结构放大示意图；
[0026]
图4为本发明提出的一种具有微振动应力刺激的生物细胞培养装置的c部分结构放大示意图；
[0027]
图5为本发明提出的一种具有微振动应力刺激的生物细胞培养装置的箱体结构示意图；
[0028]
图6为本发明提出的一种具有微振动应力刺激的生物细胞培养装置的应力机构部分结构示意图；
[0029]
图7为本发明提出的一种具有微振动应力刺激的生物细胞培养装置的中轴、传动轴与转轴分布示意图。
[0030]
图中：1箱体、2盖体、3一级支架、4二级支架、5前轴、6中轴、7限位栓、8棘轮、9把手、10推杆、11限位孔、12活动卡齿、13升降架、14牵引杆、15强力弹簧、16传动轴、17转轴、18一级齿轮、19二级齿轮、20三级齿轮、21四级齿轮、22承重板、23一级固定磁块、24二级固定磁块、25移动磁块、26培养基、27凸轮、28二级电机、29立轴、30五级齿轮、31齿条、32盖板、33液压缸、34移动块、35气缸、36强光灯、37长孔、38一级电机。
具体实施方式
[0031]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0032]
参照图1-7，一种具有微振动应力刺激的生物细胞培养装置，包括上端开口的箱体1，箱体1上端开口活动安装有可启闭的盖体2，具体参照说明书附图5可知，二者采用可自由拆装的连接方式，以便于在箱体1内的培养基26上对生物细胞进行具体操作，且箱体1与盖体2中分别设置有应力机构与光照机构；
[0033]
应力机构包括固定设置于箱体1内的一级支架3与二级支架4，一级支架3与二级支架4安装于箱体1两侧内部，且一级支架3上分别安装有前轴5、中轴6有限位栓7，箱体1外固定安装有与中轴6相连接的一级电机38，一级电机38采用产品型号为hc-kfs13b的伺服电机，在一级电机38的驱动作用下可使得中轴6持续旋转，前轴5与中轴6上分别固定连接有棘
轮8与把手9，且把手9上销轴连接有与棘轮8相对应的推杆10，推杆10上开设有滑动套设限位栓7的限位孔11，且箱体1内销轴安装有与棘轮8相对应的活动卡齿12，利用周向旋转的把手9对推杆10进行牵引，使得推杆10以限位栓7为支点进行前后伸缩摆动，从而对棘轮8进行驱动，使得棘轮8可进行阶段式旋转运动，二级支架4中滑动套设有升降架13，且活动卡齿12与升降架13之间连接有牵引杆14，升降架13上固定套设有强力弹簧15，活动卡齿12上下偏转，通过牵引杆14对升降架13进行支撑，使得升降架13带动承重板22与培养基26上下移动，且二级支架4中分别转动安装有传动轴16与转轴17，中轴6与传动轴16上分别固定套设有啮合连接的一级齿轮18与二级齿轮19，且传动轴16与转轴17上分别固定套设有啮合连接的三级齿轮20与四级齿轮21，具体参照说明书附图3可知，升降架13上固定设置有承重板22，且承重板22上端分别套设安装有一级固定磁块23、二级固定磁块24与移动磁块25，移动磁块25在水平移动过程中受到一级固定磁块23与二级固定磁块24的相互排斥，使得移动磁块25可支撑培养基26快速恢复原位，移动磁块25上螺栓连接有培养基26，且转轴17上固定套设有位于培养基26两侧的凸轮27，凸轮27在旋转过程中与培养基26的外侧壁间断接触，从而对培养基26进行挤压，促使培养基26可进行水平方向上的振动；
[0034]
光照机构包括固定安装于盖体2上的二级电机28，二级电机28采用产品型号为hc-sfs103b的伺服电机，且盖体2外侧转动设置有与二级电机28输出端相连接的立轴29，立轴29垂直设置，立轴29上固定套设五级齿轮30，且盖体2侧壁中滑动设置有与五级齿轮30啮合连接的齿条31，齿条31滑动贯穿盖体2侧壁，齿条31上固定连接有盖板32，盖板32可于箱体1上端水平滑动，以对箱体1上端开口进行启闭控制，且盖体2上端固定安装有两个液压缸33，液压缸33型号为ygs70*30*520，以使得强光灯36水平移动调整，两个液压缸33共同连接有移动块34，且移动块34下端固定连接有气缸35，气缸35型号为scd50x100-100-lb，以使得强光灯36垂直方向移动，气缸35上螺栓连接有强光灯36，利用强光灯36可对培养基26上的生物细胞进行全面足够的光照资源。
[0035]
具体参照说明书附图1-2可知，一级支架3与二级支架4自下而上地水平分布于箱体1内，且前轴5与中轴6分别转动套设于一级支架3前端与中端位置，限位栓7固定连接于一级支架3后端，利用限位栓7可对前后伸缩运动的推杆10进行导向限位。
[0036]
推杆10前端与棘轮8中端活动相抵，且限位孔11位于推杆10后端位置，活动卡齿12与棘轮8上端活动相抵，每推动棘轮8偏转一次，就可以使得活动卡齿12向上抬升一次，以支撑升降架13与承重板22垂直振动一次。
[0037]
强力弹簧15位于升降架13下端，且强力弹簧15上端与二级支架4相焊接，在强力弹簧15的弹性作用下可使得升降架13自行复位，同时可提升升降架13与承重板22上下移动的平稳性。
[0038]
具体参照说明书附图2可知，一级齿轮18与二级齿轮19为锥齿轮，且三级齿轮20、四级齿轮21与五级齿轮30均为平齿轮。
[0039]
承重板22连接于升降架13位于二级支架4上方位置的上端，且承重板22上端开设有用以安装一级固定磁块23、二级固定磁块24与移动磁块25的导向槽，通过在水平方向挤推培养基26，以使得移动磁块25在导向槽范围内移动，以保证培养基26水平移动的稳定性。
[0040]
一级固定磁块23与二级固定磁块24分别固定安装于导向槽两端位置，且移动磁块25滑动安装于导向槽中端位置，移动磁块25与一级固定磁块23及二级固定磁块24同极相
斥，具体参照说明书附图3可知，可保证培养基26可进行往复的水平反向振动。
[0041]
两个液压缸33水平设置于盖体2上端外，且气缸35垂直设置于盖体2下端内，盖体2中水平开设有滑动套设移动块34的长孔37，可以保证强光灯36在水平方向上移动的平稳性。
[0042]
本发明可通过以下操作方式阐述其功能原理：
[0043]
在两块改版32水平相抵对箱体1上端开口进行密封的情况下，在箱体1外控制一级电机38开启；
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一级电机38输出端带动中轴6在一级支架3上旋转，中轴6带动把手9旋转以对推杆10进行牵引，使得推杆10以限位栓7为一端导向进行移动；
[0045]
推杆10前端在前移过程中与棘轮8中端相抵，并推动棘轮8与前轴5在一级支架3上旋转一定角度，棘轮8在旋转过程中对活动卡齿12进行挤压，使得活动卡齿12以其销轴安装端为支点抬起前端；
[0046]
活动卡齿12通过牵引杆14向上挤压升降架13，升降架13在二级支架4中垂直上移，并对强力弹簧15进行挤压，使得升降架13在强力弹簧15的弹力与活动卡齿12的共同作用下进行上下移动，承重板22支撑培养基26进行上下抖动；
[0047]
中轴6通过啮合连接的一级齿轮18与二级齿轮19带动传动轴16进行旋转，传动轴16通过啮合连接的三级齿轮20与四级齿轮21带动转轴17进行旋转，转轴17带动凸轮27旋转，以从两侧位置对培养基26进行挤压；
[0048]
受力的培养基26使得移动磁块25在承重板22上的横槽中左右滑动，因为移动磁块25与一级固定磁块23及二级固定磁块24同极相斥，以便于使得培养基26进行在水平方向进行往复移动；
[0049]
当需要对培养基26上的生物细胞提供光照与氧气时，开启二级电机28，二级电机28输出端带动立轴29进行旋转，立轴29带动五级齿轮30进行旋转，五级齿轮30带动与之啮合连接的齿条31延伸至盖体2外，使得两个盖板32反向撤离，从而开启箱体1的上端开口；
[0050]
在盖体2上控制两个液压缸33启闭，使得移动块34在长孔37中水平移动，并带动气缸35进行同步的水平移动，再控制气缸35开启，气缸35带动强光灯36下移，以对培养基26上的生物细胞进行光照。
[0051]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。