一种组织工程动态培养仪的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种组织工程动态培养仪，与现有技术不同的是，包括盒体、驱动电机、旋转支座、吸引块、培养瓶及转子；所述驱动电机置于所述盒体内部，其动力输出端竖直朝上；所述旋转支座与所述驱动电机的动力输出端固定连接，所述吸引块置于所述旋转支座上；所述培养瓶置于所述盒体上表面，并且瓶底正对于所述驱动电机，所述转子放于所述培养瓶内；所述转子与所述吸引块至少一者为磁性材料制成，并且两者相互吸引。该培养仪不仅结构简单，成本较低，而且安全可靠，适用性更强。
【专利说明】
一种组织工程动态培养仪
技术领域
[0001]本发明涉及生物医学组织工程领域，尤其涉及一种组织工程动态培养仪。
【背景技术】
[0002]组织工程学，是一门以细胞生物学和材料科学相结合，进行体外或体内构建组织或器官的新兴学科。其基本原理是从机体获取少量的活体组织，用特殊的酶或其他方法将细胞(又称种子细胞)从组织中分离出来在体外进行培养扩增，然后将扩增的细胞与具有良好生物相容性、可降解性和可吸收的生物材料(支架)按一定的比例混合，使细胞黏附在生物材料(支架)上形成细胞-材料复合物;将该复合物植入机体的组织或器官病损部位，随着生物材料在体内逐渐被降解和吸收，植入的细胞在体内不断增殖并分泌细胞外基质，最终形成相应的组织或器官，从而达到修复创伤和重建功能的目的。
[0003]多年以来的组织工程发展使人们成功获得了多种形状及用途的组织工程软骨，但传统的培养方法多为静态培养方法。静态培养方法培育的工程组织其生物力学特性较差，抗压性能，弹性模量等与希望修复的组织差异较大，无法实现其修复目标。为了改善工程组织的力学性能，目前多采用的是动态培养法，通常是通过搅拌引起的培养液的转动，进而为工程组织提供了剪切力的刺激，可提高工程组织的生物力学特性。在进行动态培养中，通常需要使用带有搅拌功能的动态培养仪，放置于无菌环境下的培养箱中进行培养，但是目前的动态培养仪一是价格高昂，对于国内高校的实验室来说，无法实现批量购买;二是体积较大，一个标准培养箱(内径46x46x48cm)最多放单座该仪器4个，四座该仪器I个，要针对不同组织给予不同力学刺激，则需要多个仪器多个培养箱，难以实现，四座的培养仪器使用时，四个座位的搅拌速度是相同的，不能满足实验分组需要;三是底座仪器无法进行高温高压消毒，容易破坏培养环境;四是采用220V交流供电，整体置入培养箱后，危险性高，电线直径大，而又只能经培养箱门缝进入，破坏培养箱内密闭稳定的培养环境，加速培养箱老化;五是对培养液的搅拌的方式一般用插入培养瓶中的搅拌棒或搅拌叶片的旋转来实现，由于培养瓶体积一般都不大，而再插入搅拌棒或者搅拌叶片会使得培养瓶内的空间更加局促，以至于无法容纳较大的工程组织。
【发明内容】
[0004]为解决上述至少一个问题，本发明提供一种组织工程动态培养仪，该培养仪不仅结构简单，成本较低，而且安全可靠，适用性更强。
[0005]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种组织工程动态培养仪，与现有技术不同的是，包括盒体、驱动电机、旋转支座、吸引块、培养瓶及转子;所述驱动电机置于所述盒体内部，其动力输出端竖直朝上;所述旋转支座与所述驱动电机的动力输出端固定连接，所述吸弓I块置于所述旋转支座上;所述培养瓶置于所述盒体上表面，并且瓶底正对于所述驱动电机，所述转子放于所述培养瓶内；所述转子与所述吸引块至少一者为磁性材料制成，并且两者相互吸引。
[0006]本发明的有益效果是，通过置于盒体内的驱动电机，带动旋转支座旋转，进而带动置于旋转支座上的吸引块旋转，又由于培养瓶放于盒体的正对于驱动电机的上方，并且瓶内放有能够与吸引块相互吸引的转子，所以转子会随着吸引块的转动而在瓶内转动，进而带动瓶内的培养液转动，实现对培养液中的工程组织进行剪切力的刺激，改善了工程组织的力学性能。整个装置结构简单，成本低廉，同时安全可靠。
[0007]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0008]进一步，还包括置于所述盒体内的电池，所述驱动电机与所述电池电路连接，由所述电池为所述驱动电机供电。
[0009]采用上述进一步方案的有益效果是，用电池为驱动电机提供电能，简单易得，成本低廉，同时可以方便的放入盒体内。
[0010]进一步，所述吸引块为纽扣磁铁，并且所述吸引块与所述驱动电机的旋转轴线之间的距离可调。利用纽扣磁铁对瓶内转子提供吸引力，简单可靠，同时由于吸引块与所述驱动电机的旋转轴线之间的距离可调，可以调整吸引块的回转半径，以适应不同大小的培养瓶，同时也可以满足实验中的更多的参数需求。
[0011]进一步，所述旋转支座为铁磁性材料制成，所述吸引块吸附于所述旋转支座上而固定，所述旋转支座上设有凹槽，所述吸引块置于所述凹槽内且可在所述凹槽内向靠近或远离旋转轴线的方向移动。
[0012]采用上述进一步方案的有益效果是，在旋转支座上设有凹槽，可以使吸引块稳定的置于旋转支座上，并且方便调节吸引块的回转半径。
[0013]进一步，还包括支撑座，所述支撑座置于所述盒体内部，所述驱动电机固定于所述支撑座上。
[0014]采用上述进一步方案的有益效果是，利用支撑座的固定作用，可以保证驱动电机工作时的稳定性，提高培养仪的使用效果。
[0015]进一步，还包括电源开关，所述电源开关安装于所述支撑座的上表面，并与所述驱动电机电路连接，用于控制所述驱动电机的启停。
[0016]采用上述进一步方案的有益效果是，通过电源开关可以方便的实现仪器的开启与关闭。
[0017]进一步，还包括电路控制器及旋钮，所述驱动电机、所述旋钮均所述电路控制器电路连接，所述电路控制器置于所述盒体内部，所述旋钮安装于所述支撑座的上侧，所述旋钮通过所述电路控制器调节所述驱动电机的转速。
[0018]采用上述进一步方案的有益效果是，由于在工程组织的培养过程中，经常需要不同的剪切力刺激，通过调节驱动电机的转速，可以得到培养液的不同搅拌速度，进而得到不同的剪切力刺激，满足各种工程组织的培养需求。
[0019]进一步，还包括安装于所述支撑座上侧的电子显示屏，所述电子显示屏与所述电路控制器电路连接，用于显示所述驱动电机当前的转速。
[0020]采用上述进一步方案的有益效果是，通过电子显示屏显示所述驱动电机当前的转速，可以方便的对工程组织的培养实验进行数据记录，以及可以根据需要调节到所需的转速。
[0021]进一步，所述盒体为耐高温高压的材质制成，所述盒体包括上盖和底座，所述上盖与所述底座在一侧铰接。
[0022]采用上述进一步方案的有益效果是，由于培养仪需要置于无菌的培养箱之前，必须确保是无菌状态，需要对其进行消毒处理，而实验室中最常用的消毒方式即为高温高压消毒，所以盒体采用耐高温高压的材质制成可以方便的进行实验室消毒，同时上盖和底座铰接后，可以方便的进行开合。
[0023]进一步，所述盒体上部设有与所述培养瓶外径大小相适应的凸出于所述盒体上表面的圆环状挡圈，所述挡圈的中心位于所述驱动电机的旋转轴线上。
[0024]采用上述进一步方案的有益效果是，由于培养瓶需要放置于盒体上，为了确保培养瓶的中心尽可能的位于驱动电机的旋转轴线上，在盒体上部设有与所述培养瓶外径大小相适应的凸出于所述盒体上表面的圆环状挡圈，有助于操作人员进行准确的放置培养瓶，放置时只需要放入挡圈内，即可确保已经对正驱动电机，而无需透过上盖找驱动电机的中心，而且一旦上盖采用的不是透明材质，则更难以进行准确、有效的放置。
【附图说明】
[0025]图1为本发明所提供的一种组织工程动态培养仪的具体实施例的整体立体结构示意图；
[0026]图2为图1所示的具体实施例中打开上盖后的结构示意图；
[0027]图3为图1所示的具体实施例中打开上盖并拆去前面板后的结构示意图；
[0028]图4为图1所不具体实施例的立面结构不意图；
[0029]图5为图1所示具体实施例的无培养瓶的结构示意图。
[0030]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0031 ]盒体I，驱动电机2，旋转支座3，吸引块4，培养瓶5，转子6，电池7，支撑座8，电源开关9，电路控制器10，旋钮11，电子显示屏12，挡圈13，凹槽31，上盖101，底座102。
【具体实施方式】
[0032]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0033]如图1至图5所示，图1为本发明所提供的一种组织工程动态培养仪的具体实施例的整体立体结构示意图；图2为图1所示的具体实施例中打开上盖后的结构示意图；图3为图1所示的具体实施例中打开上盖并拆去前面板后的结构示意图；图4为图1所示具体实施例的立面结构示意图；图5为图1所示具体实施例的除去培养瓶后的结构示意图。
[0034]在本发明所提供的一种组织工程动态培养仪的具体实施例中，一种组织工程动态培养仪，包括盒体1、驱动电机2、旋转支座3、吸引块4、培养瓶5及转子6;还包括置于所述盒体I内的电池7，所述驱动电机2与所述电池7电路连接，由所述电池7为所述驱动电机2供电。所述盒体I为耐高温高压的材质制成，比如医用耐高温高压塑料、玻璃等，所述盒体I包括上盖101和底座102，所述上盖101与所述底座102在一侧铰接。上盖101可以用透明材料制成，以便于对内部进行观察。
[0035]所述盒体I上部设有与所述培养瓶5外径大小相适应的凸出于所述盒体I上表面的圆环状挡圈13，所述挡圈13的中心位于所述驱动电机2的旋转轴线上。
[0036]还包括支撑座8，所述支撑座8置于所述盒体I内部，所述驱动电机2固定于所述支撑座8上。支撑座8可以设成板式，并且卡座于所述底座102的上部，以便于为底座2的下部空间足够放置电池7等部件。
[0037]所述驱动电机2置于所述盒体I内部，其动力输出端竖直朝上;所述旋转支座3与所述驱动电机2的动力输出端固定连接，所述吸引块4置于所述旋转支座3上;所述培养瓶5置于所述盒体I上表面，并且瓶底正对于所述驱动电机2，所述转子6放于所述培养瓶5内；所述转子6与所述吸引块4至少一者为磁性材料制成，并且两者相互吸引。
[0038]在一种优选的实施方式中，所述吸引块4为纽扣磁铁，所述旋转支座3为铁磁性材料制成，所述吸引块4吸附于所述旋转支座3上而固定，并且所述吸引块4与所述驱动电机2的旋转轴线之间的距离可调。转子6也为磁性材料制成，可采用目前市场上较多的磁力搅拌子，外层包有防腐蚀材料，形状为圆球形或胶囊形或者橄榄球形或者其它形状。为了更加方便的调节吸引块4与驱动电机2的旋转轴线之间的距离，可以在所述旋转支座3上设有凹槽31，使所述吸引块4置于所述凹槽31内且可在所述凹槽31内向靠近或远离旋转轴线的方向移动。
[0039]本具体实施例中，还包括电源开关9，所述电源开关9安装于所述支撑座8的上表面，用于控制所述驱动电机2的启停。还包括电路控制器10及旋钮11，所述驱动电机2、所述旋钮11均所述电路控制器10电路连接，所述电路控制器10置于所述盒体I内部，所述旋钮11安装于所述支撑座8的上侧，所述旋钮11通过所述电路控制器10调节所述驱动电机2的转速。
[0040]为了准确得到当前驱动电机2的转速，在支撑座8上侧的电子显示屏12，所述电子显示屏12与所述电路控制器10电路连接，用于显示所述驱动电机当前的转速。
[0041]在本具体实施例中，盒体I呈大体长方体结构，长宽高尺寸分别为12x8x5cm，在培养瓶的使用中，多数情况下都使用100和250ml两种规格，其高度分别为99mm和138mm，所以在一个46x46x48cm的培养箱中，至少可以放置两层，每层放置三排四列即十二个，共计至少可以放置24个培养仪，足以满足实验分组的需求。
[0042]而且由于每个培养仪均为独立控制，可以分别设定所需的转速，所以可以同时对多个培养仪分别采用不同的转速，为培育不同的目标组织提供不同的力学刺激，以满足多个实验分组的需求，而现有技术中四座该仪器要针对不同组织给予不同力学刺激，则需要多个仪器多个培养箱，无疑会增加成本并且效率低下;而且四座的培养仪器使用时，四个座位的搅拌速度是相同的，不能满足实验分组需要。
[0043]另外，盒体还可以设成圆柱形，结构更加紧凑，占用体积更小。盒体也可以设计为其它各种形状比如椭圆形、多边形等，应当理解，盒体的各种形状均属于本发明的精神和原则只内，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0044]在本发明所提供的一种组织工程动态培养仪中，由于盒体I和内部元件相互独立，所以在使用时，盒体I内部的器件可以单独拿出进行紫外线消毒，而盒体I可以进行高温高压消毒，然后把内部各器件装入底座102内，调好吸引块4的回转半径，开启电源开关9，调节转速后盖好上盖101，再把培养瓶放于上盖101上面的挡圈13内，即可整体放入培养箱中。
[0045]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种组织工程动态培养仪，其特征在于，包括盒体(I)、驱动电机(2)、旋转支座(3)、吸引块(4)、培养瓶(5)及转子(6); 所述驱动电机(2)置于所述盒体(I)内部，其动力输出端竖直朝上； 所述旋转支座(3)与所述驱动电机(2)的所述动力输出端固定连接，所述吸引块(4)固定于所述旋转支座(3)上； 所述培养瓶(5)置于所述盒体(I)上表面，并且瓶底正对于所述驱动电机(2)，所述转子(6)放于所述培养瓶(5)内； 所述转子(6)与所述吸引块(4)至少一者为磁性材料制成，并且两者相互吸引。2.根据权利要求1所述的一种组织工程动态培养仪，其特征在于，还包括置于所述盒体(I)内的电池(7)，所述驱动电机(2)与所述电池(7)电路连接，由所述电池(7)为所述驱动电机(2)供电。3.根据权利要求1所述的一种组织工程动态培养仪，其特征在于，所述吸引块(4)为纽扣磁铁，并且所述吸引块(4)与所述驱动电机(2)的旋转轴线之间的距离可调。4.根据权利要求3所述的一种组织工程动态培养仪，其特征在于，所述旋转支座(3)为铁磁性材料制成，所述吸引块(4)吸附于所述旋转支座(3)上而固定，所述旋转支座(3)上设有凹槽(31)，所述吸引块(4)置于所述凹槽(31)内且可在所述凹槽(31)内向靠近或远离旋转轴线的方向移动。5.根据权利要求1所述的一种组织工程动态培养仪，其特征在于，还包括支撑座(8)，所述支撑座(8)置于所述盒体(I)内部，所述驱动电机(2)固定于所述支撑座(8)上。6.根据权利要求5所述的一种组织工程动态培养仪，其特征在于，还包括电源开关(9)，所述电源开关(9)安装于所述支撑座(8)的上表面，并与所述驱动电机(2)电路连接，用于控制所述驱动电机(2)的启停。7.根据权利要求6所述的一种组织工程动态培养仪，其特征在于，还包括电路控制器(10)及旋钮(11)，所述驱动电机(2)、所述旋钮(11)均所述电路控制器(10)电路连接，所述电路控制器(10)置于所述盒体(I)内部，所述旋钮(11)安装于所述支撑座(8)的上表面，所述旋钮(11)通过所述电路控制器(10)调节所述驱动电机(2)的转速。8.根据权利要求7所述的一种组织工程动态培养仪，其特征在于，还包括安装于所述支撑座(8)上侧的电子显示屏(12)，所述电子显示屏(12)与所述电路控制器(10)电路连接，用于显示所述驱动电机(2)当前的转速。9.根据权利要求1至8任一项所述的一种组织工程动态培养仪，其特征在于，所述盒体(I)为耐高温高压的材质制成，所述盒体(I)包括上盖(101)和底座(102)，所述上盖(101)铰接在所述底座(I 02)上。10.根据权利要求1至8任一项所述的一种组织工程动态培养仪，其特征在于，所述盒体(I)上部设有与所述培养瓶(5)外径大小相适应的凸出于所述盒体(I)上表面的圆环状挡圈(13)，所述挡圈(13)的中心位于所述驱动电机(2)的旋转轴线上。
【文档编号】C12M3/00GK106085855SQ201610702394
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月22日
【发明人】陆晓娜, 徐奕昊, 范飞
【申请人】中国医学科学院整形外科医院