一种适用于微重力环境下模拟重力培养细胞的装置

1.本发明属于细胞培养领域，具体涉及一种适用于微重力环境下模拟重力培养细胞的装置。


背景技术：

2.目前，世界各国的研究机构和科学家们纷纷开展着各项微重力环境下生物学试验。以对间充质干细胞(mesenchymal stem cell，msc)、造血干细胞(hematopoietic stem cell，hsc)、牙周膜干细胞(periodontal ligament stem cell，pdlsc)、胚胎干细胞(embryonic stem cell，esc)等为代表的空间细胞培养已经成为目前研究的热点之一。研究表明，mscs不仅是维持体内骨细胞、成肌细胞含量的重要调节者，也具有免疫相容性、定向迁移至损伤位点参与组织修复等优点。微重力环境下人体发生肌肉系统萎缩、骨质疏松等症状，与mscs调节的机体生物学行为密切相关。
3.在研究上述细胞在微重力条件下的培养情况时，也需要在微重力环境下中模拟出重力环境同时进行双向研究，以便更好的研究其机理。但是，目前的微重力细胞培养装置，并不能满足同时进行多组模拟地面重力环境的细胞培养，而且在模拟重力环境的状态下，无法同时对多组培养瓶在不停机的状态下，补充所需的气体组分。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决目前微重力条件下，无法同时模拟多组重力环境的细胞培养，且存在无法有效补充细胞培养所需气体，以及较难实现细胞培养瓶不同转速的调节的问题。而提供一种适用于微重力环境下模拟重力培养细胞的装置。
5.本发明的一种适用于微重力环境下模拟重力培养细胞的装置，它包括基座、转盘、驱动机构、多个培养皿转动机构和多个调节器；
6.所述的培养皿转动机构是由阶梯齿轮轴、环形支撑座、滚棒和培养皿组成；所述的阶梯齿轮轴由下至上直径逐渐增大且表面设置有齿条，所述的阶梯齿轮轴顶端与u型座的底部连接；所述的环形支撑座内壁沿周向开设有滚棒放置槽，所述的滚棒置于滚棒放置槽内；所述的u型座置于环形支撑座内，且外侧壁与滚棒滚动连接；所述的培养皿放置于u型座内；
7.所述的驱动机构由设置在基座内的电机、传动齿轮一、传动齿轮二和转轴组成；所述的传动齿轮一安装在电机的动力输出轴上，并与安装在转轴上的传动齿轮二齿接；所述的转轴一端通过安装在基座上的轴套与基座转动连接，另一端与转盘底部支架连接；
8.所述的转盘为环形结构，转盘内侧壁沿周向设置有与阶梯齿轮轴相配合的齿条，所述的多个培养皿转动机构的阶梯齿轮轴均布于转盘内，并分别与转盘内侧壁的齿条齿接；
9.所述的调节器为倒“l”型结构的伸缩调节架，所述的调节器由基础杆、第一伸缩杆和第二伸缩杆组成；所述的基础杆和第一伸缩杆均为中空结构，基础杆设置在基座上，第一
伸缩杆套于基础杆的内部，第二伸缩杆套于第一伸缩杆的内部，且端部与环形支撑座的侧壁连接；所述的第一伸缩杆为倒“l”型结构。
10.本发明包含以下有益效果：
11.本发明通过以类似于大转盘带动小转盘旋转的方式，带动多组细胞培养皿旋转，从而模拟出重力环境。本发明仅采用一部电机驱动即可模拟出多组的细胞重力环境下的培养，大大提高了效率。
12.本发明通过电机带动转盘转动，将多组放置有培养皿的转动机构置于转盘中间处的开口处，利用转动机构的阶梯齿轮轴与转盘开口内壁上的齿条相互齿接，培养皿置于与阶梯齿轮轴固接的u型座内，u型座位于转动机构的环形支撑座中间开孔内，培养皿通过绑带固定。在转动机构的环形支撑座内设置有滚棒，滚棒与u型座滚动连接。在转盘转动的同时可以带动每组转动机构中的u型座及位于u型座内的培养皿转动，u型座转动时与滚棒滚动连接，且滚棒位于u型座的滚棒放置槽与环形支撑座上的滚棒放置槽形成的合围区域，并且通过滚棒卡住u型座，防止在高速转动时转动机构的阶梯齿轮会脱离转盘，使其始终保持在转盘上与其齿合。从而实现环形支撑座保持不动，只是培养皿转动的目的。环形支撑座通过倒“l”型结构的伸缩调节架与基座连接，通过调节伸缩调节架不同的调节杆，实现对阶梯齿轮轴的水平方向与竖直方向的调节。从而实现，阶梯齿轮轴上不同直径的轴表面齿条与转盘内壁上的齿条齿接，实现培养皿在不同的转速下转动，可以模拟不同重力的条件。
13.本发明的装置还设置有细胞培养所需气体的通入设备，通过套筒套设于进气管道上，
“┌”
型固定杆将套筒与环形支撑座连接在一起，起到固定套筒的目的。套筒与进气管道之间设置有气封齿，可以尽量防止气体外泄，且本发明通过将进气管道外侧的环形支撑板上凸起置于套筒底部的槽内，进一步防止气体外泄，保证通入充足的气体。而且，还能实现进气管道随培养皿转动，筒套不转动的目的。
14.本发明可以实现不同细胞同时在相同转速下培养，也可以通过调节阶梯齿轮轴的位置，实现对照不同培养皿内，相同细胞同时在不同转速下培养等多种情况，结构简单，能够实现多种功能，具有实际应用价值。
附图说明
15.图1为本发明装置结构示意图；
16.图2为本发明培养皿转动机构剖视图；
17.图3为本发明的筒套与进气管道的剖视图；
18.图4为本发明的
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型固定杆与环形支撑座连接示意图；
19.图中，1基座、2转盘、3调节器、31基础杆、31第一伸缩杆、33第二伸缩杆、41阶梯齿轮轴、42环形支撑座、43滚棒、44培养皿、45u型座、51电机、52传动齿轮一、53传动齿轮二、54转轴、61进气管道、62套筒、63
“┌”
型固定杆、64槽、65气封齿、66环形支撑板、67外螺纹螺套、68凸台、421盲孔。
具体实施方式
20.本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将详细叙述清楚说明本发明所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本发明内容的实施例后，当可由本发明内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。
22.本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
23.具体实施方式一：结合图1至4说明本实施方式，本实施方式的一种适用于微重力环境下模拟重力培养细胞的装置，它包括基座1、转盘2、驱动机构、多个培养皿转动机构和多个调节器3；
24.所述的培养皿转动机构是由阶梯齿轮轴41、环形支撑座42、滚棒43和培养皿44组成；所述的阶梯齿轮轴41由下至上直径逐渐增大且表面设置有齿条，所述的阶梯齿轮轴41顶端与u型座45的底部连接；所述的环形支撑座42内壁沿周向开设有滚棒放置槽，所述的滚棒43置于滚棒放置槽内；所述的u型座45置于环形支撑座42内，且外侧壁与滚棒43滚动连接；所述的培养皿44放置于u型座45内；
25.所述的驱动机构由设置在基座内的电机51、传动齿轮一52、传动齿轮二53和转轴54组成；所述的传动齿轮一52安装在电机51的动力输出轴上，并与安装在转轴54上的传动齿轮二53齿接；所述的转轴54一端通过安装在基座上的轴套与基座转动连接，另一端与转盘2底部支架7连接；
26.所述的转盘2为环形结构，转盘2内侧壁沿周向设置有与阶梯齿轮轴41相配合的齿条，所述的多个培养皿转动机构的阶梯齿轮轴41均布于转盘2内，并分别与转盘2内侧壁的齿条齿接；
27.所述的调节器3为倒“l”型结构的伸缩调节架，所述的调节器3由基础杆31、第一伸缩杆32和第二伸缩杆33组成；所述的基础杆31和第一伸缩杆32均为中空结构，基础杆31设置在基座1上，第一伸缩杆32套于基础杆31的内部，第二伸缩杆33套于第一伸缩杆32的内部，且端部与环形支撑座42的侧壁连接；所述的第一伸缩杆32为倒“l”型结构。
28.具体实施方式二：结合图1至4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述的培养皿转动机构上设置有气体输入机构，所述的气体输入机构是由进气管道61、套筒62和
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型固定杆63组成；所述的进气管道61与培养皿44上部的进气口连通，所述的套筒62的底部侧壁上开设有环形槽64，且底部的内侧壁上设置有气封齿65；所述的进气管道61沿周向设置有环形支撑板66，所述的环形支撑板66沿周向设置有凸起，且凸起置于环形槽64内；所述的
“┌”
型固定杆63一端与套筒62的外侧壁连接，另一端与环形支撑座42顶部连接；所述的套筒62顶部开口与进气管的进气口连通。
29.其它与具体实施方式一相同。
30.具体实施方式三：结合图1至4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述的
“┌”
型固定杆63一端与套筒62的外侧壁连接，另一端与环形支撑座42顶部连接；其中，所述的环形支撑座42顶部开设有盲孔421，且盲孔421内侧壁设置有内螺纹；外螺纹螺套67套设于
“┌”
型固定杆63上，
“┌”
型固定杆63与环形支撑座42连接的端部外沿向外延伸形成凸台68，并置于盲孔421内，套设在
“┌”
型固定杆63上的外螺纹螺套67与盲孔421内侧壁的内螺纹螺纹连接。
31.其它与具体实施方式一相同。
32.具体实施方式四：结合图1至4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述的外螺纹螺套67的底部与凸台68顶部相抵。
33.其它与具体实施方式一相同。
34.具体实施方式五：结合图1至4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述的气体输入机构输入的气体为二氧化碳或氧气。
35.其它与具体实施方式一相同。
36.具体实施方式六：结合图1至4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述的培养皿44通过安装在u型座45顶部的弹性绑带固定。
37.其它与具体实施方式一相同。
38.具体实施方式七：结合图1至4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：通过保持架将滚棒43固定于滚棒放置槽内。
39.其它与具体实施方式一相同。
40.具体实施方式八：结合图1至4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述的第一伸缩杆32通过安装在基础杆31上的限位螺栓固定，第二伸缩杆33通过安装在第一伸缩杆32上的限位螺栓固定。
41.其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
42.具体实施方式九：结合图1至4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述的u型座45内壁沿周向设置有防滑垫。
43.其它与具体实施方式一相同。
44.具体实施方式十：结合图1至4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述的u型座45外侧壁上开设有与滚棒放置槽相匹配的第二滚棒放置槽，所述的滚棒43位于第二滚棒放置槽与滚棒放置槽形成的合围区域内。
45.其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
46.本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。
47.实施例1
48.本实施例的一种适用于微重力环境下模拟重力培养细胞的装置，它包括基座1、转盘2、驱动机构、多个培养皿转动机构和多个调节器3；
49.所述的培养皿转动机构是由阶梯齿轮轴41、环形支撑座42、滚棒43和培养皿44组成；所述的阶梯齿轮轴41由下至上直径逐渐增大且表面设置有齿条，所述的阶梯齿轮轴41顶端与u型座45的底部连接；所述的环形支撑座42内壁沿周向开设有滚棒放置槽，所述的滚棒43置于滚棒放置槽内；所述的u型座45置于环形支撑座42内，且外侧壁与滚棒43滚动连接；所述的培养皿44放置于u型座45内；
50.所述的驱动机构由设置在基座内的电机51、传动齿轮一52、传动齿轮二53和转轴54组成；所述的传动齿轮一52安装在电机51的动力输出轴上，并与安装在转轴54上的传动齿轮二53齿接；所述的转轴54一端通过安装在基座上的轴套与基座转动连接，另一端与转盘2底部支架7连接；
51.所述的转盘2为环形结构，转盘2内侧壁沿周向设置有与阶梯齿轮轴41相配合的齿条，所述的多个培养皿转动机构的阶梯齿轮轴41均布于转盘2内，并分别与转盘2内侧壁的
齿条齿接；
52.所述的调节器3为倒“l”型结构的伸缩调节架，所述的调节器3由基础杆31、第一伸缩杆32和第二伸缩杆33组成；所述的基础杆31和第一伸缩杆32均为中空结构，基础杆31设置在基座1上，第一伸缩杆32套于基础杆31的内部，第二伸缩杆33套于第一伸缩杆32的内部，且端部与环形支撑座42的侧壁连接；所述的第一伸缩杆32为倒“l”型结构。
53.所述的培养皿转动机构上设置有气体输入机构，所述的气体输入机构是由进气管道61、套筒62和
“┌”
型固定杆63组成；所述的进气管道61与培养皿44上部的进气口连通，所述的套筒62的底部侧壁上开设有环形槽64，且底部的内侧壁上设置有气封齿65；所述的进气管道61沿周向设置有环形支撑板66，所述的环形支撑板66沿周向设置有凸起，且凸起置于环形槽64内；所述的
“┌”
型固定杆63一端与套筒62的外侧壁连接，另一端与环形支撑座42顶部连接；所述的套筒62顶部开口与进气管的进气口连通。
54.本实施例通过气体输入机构实现在培养如干细胞时，补入co2气体时，能够在保持不停机的状态下补充。
55.所述的
“┌”
型固定杆63一端与套筒62的外侧壁连接，另一端与环形支撑座42顶部连接；其中，所述的环形支撑座42顶部开设有盲孔421，且盲孔421内侧壁设置有内螺纹；外螺纹螺套67套设于
“┌”
型固定杆63上，
“┌”
型固定杆63与环形支撑座42连接的端部外沿向外延伸形成凸台68，并置于盲孔421内，套设在
“┌”
型固定杆63上的外螺纹螺套67与盲孔421内侧壁的内螺纹螺纹连接。所述的外螺纹螺套67的底部与凸台68顶部抵触，以使其固定住凸台68，防止
“┌”
型固定杆63从盲孔421脱出。所述的u型座45内壁沿周向设置有防滑垫，可以起到防止培养皿在u型座45内串动，固定住培养皿。所述的u型座45外侧壁上开设有与滚棒放置槽相匹配的第二滚棒放置槽，所述的滚棒43位于第二滚棒放置槽与滚棒放置槽形成的合围区域内，通过滚棒43的限位作用，防止转动机构的阶梯齿轮轴41在告诉转动时从转盘2的齿条上脱出，使其始终与转盘2的齿条齿接。
56.本实施例可以实现不同细胞同时在相同转速下培养，也可以通过调节阶梯齿轮轴的位置，实现对照不同培养皿内，相同细胞同时在不同转速下培养等多种情况，结构简单，能够实现多种功能，具有实际应用价值。