42的作用下均匀地输入到4个培养室。而培养室内的培养液在第二蠕动栗51的作用下，经培养液输出管48流出到第二储液罐44，可以经第二过滤器49、培养液输出口 35放出，同时培养液输出口 35和第二过滤器49还起到空气流通的作用，以便培养液从培养室流回第二储液罐44。培养液循环机构起到增加和移出培养液的作用，当对软骨细胞动态静压力培养撤除后，培养液循环机构能对软骨细胞进行养分的供应。
[0027]本实施例动态密封机构用于控制培养液循环机构的培养液输入和输出，本实施例对应于培养液输入管38和培养液输出管48，分别设置了对应的第一动态密封机构和第二动态密封机构，第一动态密封机构或第二动态密封机构动态密封机构包括:气动活塞52和用于支撑气动活塞52的气动活塞固定板47，连接气动活塞52的密封块43，与密封块43对应的密封支撑台41，对密封块43进行引导的引导支架45;以及位于气动活塞52两端的第一气体调节阀5和第二气体调节阀50，分别为第一气体调节阀5和第二气体调节阀50供气的第一进出气管6和第二进出气管7，第一进出气管6和第二进出气管7上还设置有连接外部气源的三通连接口 9。
[0028]如图1所示，两个动态密封机构共用第一进出气管6和第二进出气管7。
[0029]第一气体调节阀5与第二气体调节阀50固定在气动活塞52上，第一气体调节阀5与第二气体调节阀50分别与第一进出气管6第二进出气管7相连，第一进出气管6、第二进出气管7分别与三通连接口(9)相连，气动活塞52放置在气动活塞固定板47上，并通过两个第五固定螺钉46与上平台34固定，气动活塞52与密封块43连接并通过引导支架45可进行往复运动，支撑台41由两个第四固定螺钉40被固定在上平台34ο上述结构在软骨培养机构的两侧各有一套，分别用来密封培养液输入管38和培养液输出管48，便于实现动态的静压力。
[0030]外部气源进入第一进出气管6，推动气动活塞52运动，从而推动密封块43运动，封闭培养液输入管38和培养液输出管48;外部气源进入第二进出气管7，推动气动活塞52运动，从而推动密封块43运动，开启培养液输入管38和培养液输出管48。
[0031 ]本实施例动态静压施加机构用于为软骨培养机构施加动态的静压力，与所述培养室对应的至少一个加压室，本实施例中包括第一加压室14、第一进气口 15、第二加压室19、第二进气口 20、第三加压室25、第三进气口 24、第四加压室28、第四进气口 27，以及与各进气口相连的第四进气管16，第四进气管16通过气体分流接头21连接到气体汇总口 23，气体汇总口 23连接到外部气源。
[0032]第一加压室14、第二加压室19、第三加压室25和第四加压室28分别固定在第一培养室8、第二培养室22、第三培养室26和第四培养室31的上密封板29上，中间安装密封圈12保持封闭的状态。第一加压室14、第二加压室19、第三加压室25和第四加压室28分别对应装有第一进气口 15、第二进气口 20、第三进气口 24和第四进气口 27，第一进气口 15、第二进气口 20、第三进气口 24和第四进气口 27分别连接4根第四进气管16，4根第四进气管16与气体分流接头21连接，气体汇总口 23外接气源。进入气体汇总口 23的气体经过气体分流接头21，均匀地为各个加压室供应压力。当加压时，压缩空气依次从气体汇总口 23、气体分流接头21、4根第四进气管16、进气口(15、20、24、27)进入加压室，通过加压室的隔膜对第一培养室
8、第二培养室22、第三培养室26和第四培养室31施加动态的静压力。通过调节外部气源气体的压力可以对培养室施加不同的静压力。
[0033]本实施例的压力测量机构用于测量培养室的静压力，包括:压力仪表13、连接软管17、第一过滤器18。
[0034]第一培养室8、第二培养室22、第三培养室26和第四培养室31与培养室压力引导板42相连，压力仪表(13)通过第一过滤器18和连接软管17连接到培养室压力引导板42，构成一个压力测量机构的封闭洁净回路，通过压力仪表可以测出软骨细胞培养的动态静压力。
[0035]本实施例可以通过手动开关来实现培养，还可以设置有控制机构，用于控制动态静压施加机构、培养液循环机构和动态密封机构，通过调控外部气源的进气和步进电机的动作，完成对组织工程软骨体外培养装置各种功能的控制。
[0036]在培养时，将种子细胞与生物可降解材料复合物在无菌环境下置于各个培养室中，连接好各个管路形成一个全封闭的培养环境。培养过程中的具体控制包括:
[0037]1、控制外部气源将压缩气体通过第一进出气管6或第二进出气管7输入，从而控制气动活塞52动作，封闭或打开培养液输入管38和培养液输出管48。
[0038]2、控制第一步进电机3、第二步进电机33动作，从而控制第一蠕动栗37和第二蠕动栗51动作，进行培养液的输入和输出。
[0039]3、控制外部气源将压缩气体通过气体汇总口 23注入到加压室，对各培养室施加动态的静压力，通过调节气体的压力可以动态施加不同的静压力。
[0040]通过动态静压力加压和培养液灌注提供养分的循环密封培养，可以持续进行培养直到结束，整个培养处于全密封的状态，确保无菌的环境。
[0041]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。
【主权项】
1.一种组织工程软骨体外培养装置，所述装置包括机架，其特征在于，所述机架上设置有软骨培养机构，所述装置还包括为所述软骨培养机构输送培养液的培养液循环机构和为所述软骨培养机构施加动态静压力的动态静压施加机构，以及用于控制所述培养液循环机构的培养液输入和输出的动态密封机构。2.根据权利要求1所述的组织工程软骨体外培养装置，其特征在于，所述机架包括上平台(34)和下平台(36)，以及支撑上平台(34)和下平台(36)的支撑杆(I)，所述动态密封机构、动态静压施加机构、软骨培养机构安装在上平台(34)上，所述培养液循环机构安装在下平台(36)上。3.根据权利要求1所述的组织工程软骨体外培养装置，其特征在于，所述软骨培养机构包括至少一个培养室。4.根据权利要求3所述的组织工程软骨体外培养装置，其特征在于，所述动态静压施加机构包括与所述培养室对应的至少一个加压室，每个加压室分别设置有各自的进气口，各进气口通过进气管(16)连接分流接头(21)，分流接头(21)连接到气体汇总口( 23)，所述气体汇总口(23)连接到外部气源。5.根据权利要求4所述的组织工程软骨体外培养装置，其特征在于，所述培养室上部封盖有密封板(29)，所述加压室固定在所述密封板(29)上。6.根据权利要求1所述的组织工程软骨体外培养装置，其特征在于，所述培养液循环机构包括依次连接的培养液输入口( 2)、第一储液罐(11)、第一蠕动栗(37)、培养液输入管(38),培养室压力引导板(42)，依次连接的培养液输出管(48)、第二蠕动栗(51)、第二储液罐(44)、第二过滤器(49)、培养液输出口(35)，以及用于驱动第一蠕动栗(37)和第二蠕动栗(51)的第一步进电机(3)、第二步进电机(33)。7.根据权利要求6所述的组织工程软骨体外培养装置，其特征在于，所述动态密封机构包括对应于培养液输入管(38)和培养液输出管(48)的第一动态密封机构和第二动态密封机构，所述第一动态密封机构或第二动态密封机构包括气动活塞(52)和用于支撑气动活塞(52)的气动活塞固定板(47)，连接气动活塞(52)的密封块43，与密封块(43)对应的密封支撑台(41)，对密封块(43)进行引导的引导支架(45)，以及位于气动活塞(52)两端的第一气体调节阀(5)和第二气体调节阀(50)，分别为第一气体调节阀(5)和第二气体调节阀(50)供气的第一进出气管(6)和第二进出气管(7)，第一进出气管(6)和第二进出气管(7)上还设置有连接外部气源的三通连接口(9)。8.根据权利要求6所述的组织工程软骨体外培养装置，其特征在于，所述装置还包括压力测量机构，所述压力测量机构用于测量软骨培养机构内的静压力，所述压力测量机构包括压力仪表(13)、连接软管(17)和第一过滤器(18)，所述压力仪表(13)通过第一过滤器(18)和连接软管(17)连接到培养室压力引导板(42)。9.根据权利要求1所述的组织工程软骨体外培养装置，其特征在于，所述装置还包括用于控制动态静压施加机构、培养液循环机构和动态密封机构的控制机构。
【专利摘要】本实用新型公开了一种组织工程软骨体外培养装置，所述装置包括机架，所述机架上设置有软骨培养机构，所述装置还包括为所述软骨培养机构输送培养液的培养液循环机构和为所述软骨培养机构施加动态静压力的动态静压施加机构，以及用于控制所述培养液循环机构的培养液输入和输出的动态密封机构。本实用新型的装置对软骨培养的静压力频率、大小和培养液的流动状况进行调节，模拟动态静压力的环境，能够培养出细胞活性好、良好软骨形态和一定力学强度的组织工程软骨。
【IPC分类】C12M1/12, C12M1/04, C12M1/34, C12M1/36, C12M3/00
【公开号】CN205241705
【申请号】CN201520890345
【发明人】李宏, 王钰安, 李博文, 王福来, 杨琳
【申请人】杭州电子科技大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年11月10日