一种细胞微重力培养装置

本发明属于细胞微重力环境模拟领域，尤其是涉及一种细胞微重力培养装置。

背景技术：

1、在模拟微重力环境下，所培养的细胞克服不均匀重力矢量而易于聚集成球，能获得比在普通重力环境下更高的细胞培养密度。同时，细胞在微重力环境下具有更高的空间自由，有利于细胞之间、细胞与细胞外基质之间按组织学特性相互接触，从而有利于细胞的增殖分化。

2、然而，目前旋转细胞培养装置过于复杂，且仅能在单一轴方向旋转，同时，主要零件的材料及生产成本较高，因此经济成本高昂(如rccs)，不具有可推广性。

技术实现思路

1、本发明目的是：提供一种细胞微重力培养装置，旨在能够更便捷地、更经济地获得微重力条件下培养的细胞球，通过培养瓶的双轴三维旋转来模拟微重力环境，改进了现有常规单轴旋转的旋转培养模式，实现复合回转运动的同时，将重力矢量在三维空间均匀分散开来，所获得的3d细胞球相比于现有常规培养的2d细胞球能更好地模拟体内环境，从而弥合体外研究与临床试验之间的差距。

2、本发明的技术方案是：一种细胞微重力培养装置，包括培养箱，以及至少一组设置于所述培养箱内部的三维回转机构；所述三维回转机构包括底座，以及设置于所述底座上、并用于驱动培养瓶做双轴三维旋转运动的第一回转单元和第二回转单元；

3、所述第一回转单元包括减速电机、第一主动齿轮、第二主动齿轮、旋转架和旋转轴承，其中所述减速电机固定于所述底座上、并用于驱动所述第一主动齿轮水平转动，所述第二主动齿轮固定于所述旋转架上、并与所述第一主动齿轮垂直齿合，所述旋转架固定于所述旋转轴承的内侧环上，且所述旋转轴承沿其轴心线方向水平安装于所述底座上；

4、所述第二回转单元包括第一被动齿轮、第二被动齿轮、第一减速齿轮、第二减速齿轮、连接轴和旋转臂；其中所述第一被动齿轮固定于所述底座上、并与所述第二被动齿轮垂直齿合，在所述旋转架上、且与所述旋转轴承轴心线相平行的方向上延伸出用于安装于所述旋转臂的两安装轴座，所述第二被动齿轮设置于其中一个安装轴座上、并通过所述连接轴与所述第一减速齿轮同轴转动，所述第一减速齿轮与所述第二减速齿轮平行齿合，所述第二减速齿轮固定于所述旋转臂一端、并用于驱动所述旋转臂同轴转动，同时在所述旋转臂上设置有用于固定培养瓶的固定座。

5、作为优选的技术方案，所述第一主动齿轮、所述第二主动齿轮、所述第二被动齿轮、所述第一减速齿轮、所述第二减速齿轮的传动比为3：1：3：3：1。

6、作为优选的技术方案，所述底座、所述第一回转单元、所述第二回转单元均由树脂材料3d打印制成。

7、作为优选的技术方案，本发明的细胞微重力培养装置还包括若干个与所述三维回转机构一一对应电连接的控制单元，所述控制单元包括设置于所述培养箱外侧壁上、并与所述减速电机电连接的电机控制器和交流转直流变压器。

8、作为优选的技术方案，所述底座包括固定于所述培养箱内部工作台上的底板，以及纵向设置于所述底板上的安装板；同时在所述安装板上设置有用于放置所述旋转轴承的圆形安装孔，且所述旋转轴承与所述圆形安装孔过盈配合。

9、作为优选的技术方案，所述第一主动齿轮、所述第二主动齿轮、所述第一被动齿轮、所述第二被动齿轮均为锥形齿轮。

10、作为优选的技术方案，所述第一减速齿轮、所述第二减速齿轮均为柱形齿轮。

11、作为优选的技术方案，所述培养箱内部的环境温度为37℃、co2浓度为5％。

12、本发明的优点是：

13、1.本发明的细胞微重力培养装置，通过培养瓶的双轴三维旋转来模拟微重力环境，改进了现有常规单轴旋转的旋转培养模式，实现复合回转运动的同时，将重力矢量在三维空间均匀分散开来，所获得的3d细胞球相比于现有常规培养的2d细胞球能更好地模拟体内环境，从而弥合体外研究与临床试验之间的差距；

14、2.本发明的细胞微重力培养装置采用以树脂为原料的3d打印技术进行零件的制造，其打印成本相对较低，而且能够为细胞培养提供一个稳定、安全的环境。

技术特征：

1.一种细胞微重力培养装置，包括培养箱，以及至少一组设置于所述培养箱内部的三维回转机构；其特征在于，所述三维回转机构包括底座，以及设置于所述底座上、并用于驱动培养瓶做双轴三维旋转运动的第一回转单元和第二回转单元；

2.根据权利要求1所述的细胞微重力培养装置，其特征在于，所述第一主动齿轮、所述第二主动齿轮、所述第二被动齿轮、所述第一减速齿轮、所述第二减速齿轮的传动比为3：1：3：3：1。

3.根据权利要求1所述的细胞微重力培养装置，其特征在于，所述底座、所述第一回转单元、所述第二回转单元均由树脂材料3d打印制成。

4.根据权利要求1所述的细胞微重力培养装置，其特征在于，还包括若干个与所述三维回转机构一一对应电连接的控制单元，所述控制单元包括设置于所述培养箱外侧壁上、并与所述减速电机电连接的电机控制器和交流转直流变压器。

5.根据权利要求1所述的细胞微重力培养装置，其特征在于，所述底座包括固定于所述培养箱内部工作台上的底板，以及纵向设置于所述底板上的安装板；同时在所述安装板上设置有用于放置所述旋转轴承的圆形安装孔，且所述旋转轴承与所述圆形安装孔过盈配合。

6.根据权利要求1所述的细胞微重力培养装置，其特征在于，所述第一主动齿轮、所述第二主动齿轮、所述第一被动齿轮、所述第二被动齿轮均为锥形齿轮。

7.根据权利要求1所述的细胞微重力培养装置，其特征在于，所述第一减速齿轮、所述第二减速齿轮均为柱形齿轮。

8.根据权利要求1所述的细胞微重力培养装置，其特征在于，所述培养箱内部的环境温度为37℃、co2浓度为5％。

技术总结
本发明公开了一种细胞微重力培养装置，包括培养箱，以及至少一组设置于培养箱内部的三维回转机构；该三维回转机构包括底座，以及设置于底座上、并用于驱动培养瓶做双轴三维旋转运动的第一回转单元和第二回转单元；其中所述第一回转单元包括减速电机、第一主动齿轮、第二主动齿轮、旋转架和旋转轴承；所述第二回转单元包括第一被动齿轮、第二被动齿轮、第一减速齿轮、第二减速齿轮、连接轴和旋转臂；并在旋转臂上设置有用于固定培养瓶的固定座；本发明的优点在于，通过双轴三维旋转来模拟微重力环境，改进了现有常规单轴旋转的旋转培养模式，实现复合回转运动的同时，将重力矢量在三维空间均匀分散开来，从而弥合体外研究与临床试验之间的差距。

技术研发人员：华润佳,耿金刚,程侠菊,刘春毅,吴书旺
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1