一种生物组织灌流培养装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了生物组织灌流培养装置。利用本装置，能够实现对眼部组织、心肌组织和骨组织等生物组织的培养；并施加向心力刺激，真实的模拟了生物组织的生长环境，实现对生物组织水平的体外培养。本实用新型在实际应用过程中，若采用静态供电的方式，将会导致导线缠绕的问题，所以，本实用新型采用了电刷与滑环的配合，实现了动态供电，避免了导线缠绕的问题。
【专利说明】
一种生物组织灌流培养装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及组织培养领域，具体涉及一种生物组织灌流培养装置。
【背景技术】
[0002]随着生物医学工程学科的迅速发展，迫切需要大规模人工培养细胞和生物组织。目前，细胞的二维培养技术较为成熟，但细胞的三维培养以及组织水平的培养仍然十分困难。特别是生物组织的体外培养，如何使营养物质进入到组织内部避免“中心坏死”现象仍是一个迫切需要解决的技术难题。另一方面，生命体内存在着广泛的运动和变形，对于生物组织的生长和衰退都有关键的影响，因此如何在体外组织培养中施加力学刺激特别是模拟重力作用的体力(向心力)刺激也是有着重要应用价值的技术。目前，美国宇航局(NASA)的Johnson空间中心研发了一种旋转壁式生物反应器(RWV)，在此基础上又研制了细胞旋转培养系统(RCCS)，当系统旋转时可使悬浮细胞受到的重力矢量为零。但此类实验装置主要用于细胞水平的体外培养，并不容易实现生物组织水平的体外培养，故设计一种适用于生物组织培养的装置具有重要的应用意义。
【实用新型内容】
[0003]有鉴于此，本实用新型提供了一种生物组织灌流培养装置，通过加载组织提供的向心力，实现对生物组织水平的体外培养。
[0004]—种生物组织灌流培养装置，包括灌流组件、加载组件和固定组件；
[0005]所述灌流组件与所述加载组件固定，加载组件用于承载灌流组件;所述固定组件与加载组件固定，为加载组件提供固定支撑；
[0006]所述灌流组件用于为生物组织提供所需的生长环境；
[0007]所述加载组件用于对灌流组件施加向心力。
[0008]较佳地，所述灌流组件包括灌流腔体、蠕动栗、步进电机驱动控制器、第一电刷、第二电刷、滑环和中转瓶；
[0009]其中，所述滑环主要包括两个铜环；
[0010]所述灌流腔体、蠕动栗和中转瓶通过橡胶管首尾依次顺连形成回路;步进电机驱动控制器与蠕动栗相连;第一电刷和第二电刷通过导线与灌流组件中的步进电机驱动控制器连接;所述第一电刷和其中一个铜环形成接触;所述第二电刷与另一个铜环形成接触，实现电流的导通。
[0011]所述加载组件包括:主轴、蠕动栗固定装置、中转瓶固定装置、轴承和轴套；
[0012]主轴与轴承配合的安装固定在固定组件的底座上，且与底座的上表面垂直;所述轴套通过其中心孔与主轴套接且固定在底座上表面；中转瓶固定装置和蠕动栗固定装置的通孔依次穿过主轴，套接在主轴外表面且固定；
[0013 ]所述固定组件为带有底座、支架和顶板的固定架。
[0014]其连接关系为:
[0015]滑环穿过主轴，固定在底座的上表面，且滑环的内径大于轴套外径，轴套与滑环成内外嵌套的结构;第一电刷和第二电刷分别安装中转瓶固定装置下表面的不同位置处；中转瓶置于中转瓶固定装置上;蠕动栗以及与蠕动栗连接的步进电机驱动控制器置于蠕动栗固定装置上;灌流腔体固定在主轴上；
[0016]固定架的顶板上装有电机，所述电机与主轴配合。
[0017]较佳地，所述蠕动栗固定装置和中转瓶固定装置结构如下:
[0018]蠕动栗固定装置为圆盘结构，圆盘的中心设有用于与主轴连接的通孔;沿圆盘的外圆周上开有多个用于悬挂蠕动栗的大开口；相邻两个大开口之间设有小开口 ；
[0019]所述中转瓶固定装置采用尼龙材料制成;所述中转瓶固定装置设有瓶托和瓶夹；所述瓶托为圆盘结构，瓶托中心位置设有用于与主轴连接的通孔，瓶托上端面沿瓶托外圆周面上设有多个瓶夹;沿所述瓶托的外圆周上设有多个开口；瓶托上设有多个用于与电刷固定的螺纹孔；
[0020]较佳地，固定在主轴上的中转瓶固定装置的开口与蠕动栗固定装置的大开口贯通。
[0021]较佳地，所述灌流组件中的灌流腔体为实体结构;在灌流腔体上设有呈中心对称的安装孔;所述灌流腔体分为三段式结构，中间段用于放置生物组织样品，两侧分别为螺纹段，且螺纹段的内径大于中间段的内径;所述灌流腔体的其中一侧的端面上还设有螺纹孔。
[0022]较佳地，所述密封螺栓为阶梯型圆筒，分为两段;其中，大直径段设有外螺纹，小直径段外表面设有倒刺。
[0023]较佳地，所述灌流组件还包括法兰组件;所述加载组件还包括用于将法兰组件与主轴固定的悬臂；
[0024]法兰组件是由法兰底盘和圆柱筒构成的整体结构；圆柱筒位于法兰底盘的上方；且圆柱筒沿轴线方向设有开口，其余部分均匀设有通孔；
[0025]所述悬臂与法兰组件中的圆柱筒结构相同，其悬臂的外径尺寸等于圆柱筒的内径尺寸；
[0026]法兰组件固定在灌流腔体的一侧，悬臂对应的嵌套在圆柱筒的内表面;其中，这里的对应是指悬臂的开口和法兰圆柱体的开口位于同一侧，且与外界贯通;悬臂与主轴的连接面设为与主轴外圆周面匹配的弧形结构。
[0027]有益效果:
[0028]1、利用本装置，能够实现对眼部组织、心肌组织和骨组织等生物组织的培养;并施加向心力刺激，真实的模拟了生物组织的生长环境，实现对生物组织水平的体外培养。
[0029]2、本实用新型在实际应用过程中，若采用静态供电的方式，将会导致导线缠绕的问题，所以，本实用新型采用了电刷与滑环的配合，实现了动态供电，避免了导线缠绕的问题。
[0030]3、为了能够实现在实验过程中有更多的蠕动栗和中转瓶使用，本实用新型将蠕动栗固定装置和中转瓶固定装置设计多个用于固定蠕动栗和中转瓶的开口，以实现在有限的空间内，有更多的蠕动栗和中转瓶使用。
[0031]4、本实用新型将蠕动栗固定装置圆盘以及中转瓶固定装置的瓶托上设有多个开口，在安装时，通过将不同的开口对应或相错的方式安装，以减小其轴向高度，使本装置结构紧凑。
[0032]5、采用本结构的灌流腔体，可以对流经的营养液起到良好的引流效果，保证了生物组织充分的吸收营养。
[0033]6、密封螺栓上设有的倒刺，能够很好的与橡胶管固定。
[0034]7、为了更加稳固的将灌流腔体固定在主轴上，本实用新型设计法兰组件以及悬臂，通过两者的配合，将灌流腔体固定在主轴上。
【附图说明】
[0035]图1为灌流组件组装图。
[0036]图2为加载组件组装图。
[0037]图3为固定组件组装图。
[0038]图4为密封螺栓的剖视图。
[0039]图5(a)为法兰组件的三维图。
[0040]图5(b)为法兰组件的剖视图。
[0041]图6为滑环的剖视图。
[0042]图7(a)为第一电刷的三维图。
[0043]图7(b)为第一电刷的剖视图。
[0044]图8(a)为第二电刷的三维图。
[0045]图8(b)为第二电刷的剖视图。
[0046]图9为灌流腔体的剖视图。
[0047]图10(a)为悬臂的三维图。
[0048]图10(b)为悬臂的剖视图。
[0049]图11为蠕动栗固定装置的俯视图。
[0050]图12(a)为中转瓶固定装置的三维图。
[0051]图12(b)为中转瓶固定装置的俯视图。
[0052]图13为轴套的三维图。
[0053]图14(a)为整体结构图。
[0054]图14(b)为整体组装图。
[0055]其中，1-法兰组件，2-灌流腔体，3-0型圈、4-密封螺栓、5_橡胶管、6_蠕动栗、7_中转瓶、8-步进电机驱动控制器、91-第一电刷、92-第二电刷、10-滑环、11-法兰底盘、12-法兰圆柱筒、13-主轴、14-悬臂、15-电机、16-轴套、17-大开口、18-小开口、19-瓶托、20-瓶夹、21-蠕动栗固定装置、22-中转瓶固定装置、23-轴承、24-顶板、25-支架、26-底座、27-弹簧、28-碳棒。
【具体实施方式】
[0056]下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。
[0057]本实用新型提供了一种生物组织灌流培养装置，包括灌流组件、加载组件和固定组件；
[0058]如图1和图2所示，所述灌流组件包括:橡胶管5、蠕动栗6、中转瓶7、灌流腔体2、0型圈3、密封螺栓4、法兰组件1、步进电机驱动控制器8、第一电刷91、第二电刷92和滑环10;
[0059]如图4所示;所述密封螺栓为阶梯型圆筒，分为两段;其中，大直径段设有外螺纹，小直径段外表面设有倒刺;为了避免O型圈过渡挤压，在大直径段与小直径段形成的台阶面上外延形成凸台；
[0060]如图5(a)和图5(b)所示;所述法兰组件是由法兰底盘11和圆柱筒12构成的整体结构；圆柱筒12位于法兰底盘11的上方;且圆柱筒12沿轴线方向设有开口，其余部分均匀设有通孔；
[0061 ] 如图6所示;所述滑环包括铜环27、绝缘环28和绝缘底座29;绝缘底座为圆柱筒结构，圆柱筒的一端向内延伸形成凸台；两个铜环内嵌在圆柱筒的内圆周面上，绝缘环位于两个铜环之间；
[0062]所述第一电刷91和第二电刷92均为长方体结构；长方体其中一个侧端面设有通孔;通孔内设有弹簧;弹簧的一端与通孔的底面抵触，弹簧的另一端与碳棒抵触;且第一电刷91中的碳棒与其中一个铜环接触;第二电刷92中的碳棒与另一个铜环接触;如图7(a)、图7(b)、图8(a)和图8(b)所示;为了减小电刷的质量，本实用新型将第一电刷91和第二电刷92下表面做成弧面，且将电刷中非支撑受力部分切除；
[0063]如图9所示;所述灌流腔体为实体结构，本实施例中，采用圆柱体结构;在灌流腔体上设有呈中心对称的安装孔;所述灌流腔体分为三段式结构，中间段用于放置例如眼部组织、心肌组织和骨组织等生物组织样品，两侧分别为螺纹段，且螺纹段的内径大于中间段的内径。所述灌流腔体的其中一侧的端面上还设有螺纹孔；
[0064]其连接关系在于:所述灌流组件构成两大回路;分别是由O型圈、密封螺栓、灌流腔体、橡胶管、蠕动栗和中转瓶构成的液体回路；由蠕动栗、步进电机驱动控制器、电刷和滑环构成的电流回路；
[0065]液体回路:所述O型圈3分别置于灌流腔体2的两螺纹段与中间段形成的台阶面上；两密封螺栓的大直径段分别与灌流腔体两侧的螺纹段螺纹配合后紧固在一起。灌流腔体上在具有螺纹孔的一侧的密封螺栓外表面套装法兰组件I，且通过螺纹孔螺纹配合后与灌流腔体固定连接;密封螺栓的小直径段连接有橡胶管，且橡胶管穿过法兰底座的中心孔和圆柱筒的开口后与蠕动栗6和中转瓶7连接;灌流腔体另一端的密封螺栓的小直径段与中转瓶连接;形成流体回路。
[0066]电流回路:所述蠕动栗6还依次与步进电机驱动控制器8和两个电刷通过导线连接;电刷与滑环形成接触，实现电流的导通。
[0067]如图2所示;所述加载组件包括:主轴13、悬臂14、蠕动栗固定装置21、中转瓶固定装置22、轴承23和轴套16;
[0068]如图10(a)和图10(b)所示;所述悬臂与法兰组件中的圆柱筒12结构相同，其悬臂的外径尺寸等于圆柱筒的内径尺寸;对应的嵌套在圆柱筒12的内表面;悬臂用于实现法兰组件与主轴的连接作用；为了更好的实现悬臂与主轴的连接，将悬臂的非开口端的端面上设为与主轴外圆周面匹配的弧形结构；
[0069]如图11所示;所述蠕动栗固定装置21为圆盘结构，圆盘的中心设有用于与主轴连接的通孔;沿圆盘的外圆周上开有多个用于悬挂蠕动栗的大开口 17;相邻两个大开口之间设有小开口 18;
[0070]如图12所示;所述中转瓶固定装置22采用尼龙材料制成;所述中转瓶固定装置设有瓶托19和瓶夹20;所述瓶托为圆盘结构，瓶托中心位置设有用于与主轴连接的通孔，瓶托上端面沿瓶托外圆周面上设有多个瓶夹；为了能够更好的利用空间，沿所述瓶托的外圆周上设有多个开口；瓶托上设有多个用于与电刷固定的螺纹孔；
[0071]如图13所示;所述轴套16为法兰结构；
[0072]其连接关系在于，所述固定组件中底座26的内部嵌有轴承23，主轴13安装在轴承23的内环上，且与底座26的上表面垂直;所述轴套16通过法兰的中心孔与主轴13套接且固定在底座26上表面；中转瓶固定装置22、蠕动栗固定装置21依次通过通孔与主轴套接且与主轴13固定;所述悬臂14位于蠕动栗固定装置21上方，且焊接在主轴13上;为了减小整个系统的轴向尺寸，本实用新型需要将中转瓶固定装置22中的开口与蠕动栗固定装置21的大开口 17对应；
[0073]如图3所示;所述固定组件为带有底座26、支架25和顶板24的固定架；
[0074]如图14(a)和(b)所示;所述灌流组件、加载组件和固定组件之间的连接关系为:滑环10穿过主轴13，固定在底座26上表面，且滑环的内径大于轴套外径，轴套与滑环成内外嵌套的结构；将第一电刷91和第二电刷92分别安装在两个不同的瓶托19的下表面上;且第一电刷91中的碳棒与上方的铜环27抵触;第二电刷92中的碳棒与下方的铜环27抵触;所述法兰组件中的圆柱筒套装在悬臂14外表面，且悬臂的开口和法兰圆柱体的开口位于同一侧，且与外界贯通;灌流组件中的中转瓶置于瓶托上，且中转瓶瓶身卡在瓶夹内；蠕动栗的栗头置于大开口内，与蠕动栗连接的步进电机驱动控制器8位于中转瓶固定装置22中开口的正上方；
[0075]灌流腔体与蠕动栗之间的橡胶管穿过悬臂与法兰组件的开口实现连接;蠕动栗与中转瓶之间的橡胶管穿过蠕动栗固定装置21设有的小开口 18;
[0076]固定架的顶板24上装有电机15，所述电机15与主轴13配合；
[0077]综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种生物组织灌流培养装置，其特征在于:包括灌流组件、加载组件和固定组件； 所述灌流组件与所述加载组件固定，加载组件用于承载灌流组件;所述固定组件与加载组件固定，为加载组件提供固定支撑； 所述灌流组件用于为生物组织提供所需的生长环境； 所述加载组件用于对灌流组件施加向心力。2.如权利要求1所述的生物组织灌流培养装置，其特征在于: 所述灌流组件包括灌流腔体(2)、蠕动栗(6)、步进电机驱动控制器(8)、第一电刷(91)、第二电刷(92)、滑环(10)和中转瓶(7); 其中，所述滑环(10)主要包括两个铜环； 所述灌流腔体(2)、蠕动栗(6)和中转瓶(7)通过橡胶管(5)首尾依次顺连形成回路;步进电机驱动控制器(8)与蠕动栗(6)相连;第一电刷(91)和第二电刷(92)通过导线与灌流组件中的步进电机驱动控制器(8)连接;所述第一电刷(91)和其中一个铜环形成接触;所述第二电刷(92)与另一个铜环形成接触，实现电流的导通； 所述加载组件包括:主轴(13)、蠕动栗固定装置(21)、中转瓶固定装置(22)、轴承(23)和轴套(16); 主轴(13)与轴承(23)配合的安装固定在固定组件的底座(26)上，且与底座(26)的上表面垂直;所述轴套(16)通过其中心孔与主轴(13)套接且固定在底座(26)上表面；中转瓶固定装置(22)和蠕动栗固定装置(21)的通孔依次穿过主轴(13)，套接在主轴外表面且固定；所述固定组件为带有底座(26)、支架(25)和顶板(24)的固定架； 其连接关系为: 滑环(10)穿过主轴(13)，固定在底座(26)的上表面，且滑环(10)的内径大于轴套(16)外径，轴套(16)与滑环(10)成内外嵌套的结构;第一电刷(91)和第二电刷(92)分别安装中转瓶固定装置(22)下表面的不同位置处；中转瓶(7)置于中转瓶固定装置(22)上;蠕动栗(6)以及与蠕动栗(6)连接的步进电机驱动控制器(8)置于蠕动栗固定装置(21)上;灌流腔体(2)固定在主轴上； 固定架的顶板(24)上装有电机(15)，所述电机(15)与主轴(13)配合。3.如权利要求2所述的生物组织灌流培养装置，其特征在于:所述蠕动栗固定装置(21)和中转瓶固定装置(22)结构如下: 蠕动栗固定装置(21)为圆盘结构，圆盘的中心设有用于与主轴(13)连接的通孔;沿圆盘的外圆周上开有多个用于悬挂蠕动栗(6)的大开口(17);相邻两个大开口之间设有小开口(18); 所述中转瓶固定装置(22)采用尼龙材料制成;所述中转瓶固定装置设有瓶托(19)和瓶夹(20);所述瓶托为圆盘结构，瓶托中心位置设有用于与主轴(13)连接的通孔，瓶托上端面沿瓶托外圆周面上设有多个瓶夹;沿所述瓶托的外圆周上设有多个开口；瓶托上设有多个用于与电刷固定的螺纹孔。4.如权利要求3所述的生物组织灌流培养装置，其特征在于:固定在主轴上的中转瓶固定装置(22)的开口与蠕动栗固定装置(21)的大开口(17)贯通。5.如权利要求2所述的生物组织灌流培养装置，其特征在于:所述灌流组件中的灌流腔体(2)为实体结构；在灌流腔体上设有呈中心对称的安装孔;所述灌流腔体分为三段式结构，中间段用于放置生物组织样品，两侧分别为螺纹段，且螺纹段的内径大于中间段的内径;所述灌流腔体的其中一侧的端面上还设有螺纹孔。6.如权利要求2所述的生物组织灌流培养装置，其特征在于:所述灌流组件还包括法兰组件(I);所述加载组件还包括用于将法兰组件(I)与主轴固定的悬臂(14); 法兰组件是由法兰底盘(11)和圆柱筒(12)构成的整体结构；圆柱筒(12)位于法兰底盘(11)的上方;且圆柱筒(12)沿轴线方向设有开口，其余部分均匀设有通孔； 所述悬臂与法兰组件中的圆柱筒(12)结构相同，其悬臂的外径尺寸等于圆柱筒的内径尺寸； 法兰组件固定在灌流腔体(2)的一侧，悬臂对应的嵌套在圆柱筒(12)的内表面;其中，这里的对应是指悬臂的开口和法兰圆柱体的开口位于同一侧，且与外界贯通;悬臂与主轴的连接面设为与主轴外圆周面匹配的弧形结构。
【文档编号】C12M3/00GK205556701SQ201521113678
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2015年12月29日
【发明人】霍波, 郭萌萌, 郭向东
【申请人】北京理工大学