專利名稱：細胞基底應變加載裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于細胞生物力學領域，具體涉及一種用于研究基底應變對間充質干 細胞、成骨細胞、軟骨細胞等細胞生長影響的細胞基底應變單向交變應變加載裝置。
背景技術：
近年來有關生物組織應力-生長關系的研究表明，從器官、組織到細胞、亞細胞等 各個層次上的生命運動都是在一定力學環境中進行的。應力和生長的關系在細胞水平上主 要表現在兩個方面單個細胞的生物學行為，如增殖、形態和分泌功能等的影響；群體細胞 組織的整體行為影響，如血管內皮細胞收縮功能的增強、力學信號傳導以及基因的表達等。 由于體內環境復雜，細胞的體外分離培養技術為研究細胞生理、病理現象提供了一種理想 的研究方法，也是目前細胞力學研究的重要方法。細胞在體外的加載方式主要有流體剪應力加載方式，如平板流動腔，以及平板或 錐板粘度儀等；壓力加載方式，如采用液體或氣體對細胞直接加載；應變加載方式，利用細 胞粘附的基底材料變形來對細胞加載；微管吸吮技術等。
發明內容本實用新型的目的是改進現有的加載方式，將問題簡化，提供一種細胞基底應變 單向交變應變加載裝置，從而能夠研究單向應變作用下細胞的生物學響應，研究基底應變 對間充質干細胞、成骨細胞、軟骨細胞等細胞生長的影響。為此，本實用新型采用如下的技 術方案一種細胞基底應變加載裝置，包括底座，培養板，置于其上的細胞培養皿以及傳動 系統和支撐系統，其特征在于，所述傳動系統由步進電機、齒輪副、絲杠組成；所述支撐系統 包括移動支撐架、固定支撐架、調節塊、中間兩組支撐桿和兩側兩組支撐桿，所述移動支撐 架置于絲杠上，穿過移動支撐架的導桿被固定在底座上，電機通過齒輪副驅動絲杠，從而帶 動移動支撐架沿導桿上下往復運動，所述的兩側兩組支撐桿固定于移動支撐架的橫桿上， 固定支撐架被固定于導桿頂端的支撐板上，其上固定有調節塊，所述的中間兩組支撐桿被 固定在調節塊上，該兩組支撐桿之間的距離可調節；細胞培養板2置于所述的四組支撐桿 之間。作為優選實施方式，本實用新型的細胞基底應變加載裝置，還包括固定于固定支 撐架上的槽型光耦和固定于移動支撐架上的遮光片；在移動支撐架的橫桿上設置有施加應 變大小等級的標識；在所述的中間兩組支撐桿通過調節塊實現上下位置及水平距離可調。通過本實用新型的細胞基底應變加載裝置，細胞可實現在應變范圍為_6000 +6000 u e，頻率< 2Hz的應變大小和頻率可調的加載。(1)由于是單向應變加載，保證了 在培養小室區域貼壁生長的所有細胞受到同一應變的作用；(2)同時可進行4組細胞的拉 伸、壓縮、拉伸/壓縮交替作用；⑶培養小室透明，便于在顯微鏡下觀察、記錄；⑷采用步 進電機，控制簡單，精度高，不需維護，溫升低；(5)提供了用戶程序，用戶可以根據實驗的
3需要，調整裝置，設計實驗，讓用戶更具有自主權；(6)裝置用不銹鋼制作，避免了在培養箱 環境下生銹，經75%酒精擦拭及紫外燈照射后可達到良好的消毒效果，避免污染。該裝置可 廣泛應用于組織工程、細胞生物力學等方面的研究工作。
圖1細胞基底應變加載裝置工作原理圖；圖2細胞基底應變加載裝置主視圖；圖3細胞基底應變加載裝置右視圖；圖4槽型光耦安裝位置。圖1-圖4中1細胞培養皿，2細胞培養板，3支撐柱，4滑道，5絲杠副，6齒輪副，7 電機，8緊固螺釘，9兩側調節立桿，10中間調節立桿，11偏心桿，12固定支撐架，13調節螺 釘，14支撐桿，15調節旋鈕，16絲杠，17移動支撐架，18套筒，19絲杠螺母，20大齒輪，21導 桿，22支撐座，23底座，24調節塊，25預緊彈簧，26小齒輪，27遮光片，28槽型光耦。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。參見圖1-4，本實用新型的細胞基底應變加載裝置包括電機7、絲杠副5、齒輪副 6、移動支撐架17、固定支撐架12、調節塊24、支撐桿14、槽型光耦28。傳動系統由步進電機7、齒輪副6、絲杠副5組成。電機7為驅動元件，齒輪副6的 傳動比為1 2，小齒輪26與步進電機軸相連，大齒輪20與絲杠螺母19集成于一體，并通 過軸承連接于支撐座22上。絲杠16的上端與移動支撐架17固定連接，通過齒輪嚙合驅動 絲杠16運動，從而帶動移動支撐架17上下往復運動。支撐架由四組支撐桿14組成，中間兩組支撐桿14安裝在調節塊24上，通過調節 旋鈕15可以改變它們之間的距離，適應不同大小的培養皿1。調節調節塊24的位置可以調 節初始應變點的位置。兩側兩組支撐桿14安裝于移動支撐架17橫桿上，橫桿(圖4)上標 有施加應變大小的等級1、2、3。細胞培養板2放置在四組支撐桿14之間，通過調節偏心桿 11可夾緊培養板。移動支撐架17運動時帶動兩側兩組支撐桿運動，中間的兩組支撐桿固定 不動，從而對放置于支撐桿之間的培養板2產生變形，使培養皿1中貼壁的細胞產生應變。槽型光耦28安裝于固定支撐架12背面，遮光片27安裝于移動支撐架17背面，遮 光片27遮住槽型光耦28發射光的零界點為系統的零應變點，移動支撐架17的每一次往復 運動都受到零界點的監測，從而消除系統的累積誤差，防止系統的發散運動。細胞基底應變加載裝置上電后，通過檢測槽型光耦28發射光的零界點，使培養板 2處于水平位置，即細胞零應變狀態。等待用戶輸入拉應變和壓應變的大小、頻率，即可完成 細胞基底應變加載裝置的參數設置，進行細胞加載實驗。
權利要求一種細胞基底應變加載裝置，包括底座，培養板，置于其上的細胞培養皿以及傳動系統和支撐系統，其特征在于，所述傳動系統由步進電機、齒輪副、絲杠組成；所述支撐系統包括移動支撐架、固定支撐架、調節塊、中間兩組支撐桿和兩側兩組支撐桿，所述移動支撐架置于絲杠上，穿過移動支撐架的導桿被固定在底座上，電機通過齒輪副驅動絲杠，從而帶動移動支撐架沿導桿上下往復運動，所述的兩側兩組支撐桿固定于移動支撐架的橫桿上，固定支撐架被固定于導桿頂端的支撐板上，其上固定有調節塊，所述的中間兩組支撐桿被固定在調節塊上，該兩組支撐桿之間的距離可調節；細胞培養板置于所述的四組支撐桿之間。
2.根據權利要求1所述的細胞基底應變加載裝置，其特征在于，所述裝置還包括固定 于固定支撐架上的槽型光耦和固定于移動支撐架上的遮光片。
3.根據權利要求1所述的細胞基底應變加載裝置，其特征在于，在所述的中間兩組支 撐桿通過調節塊實現上下位置及水平距離可調。
專利摘要本實用新型屬于細胞生物力學領域，涉及一種細胞基底應變加載裝置，其傳動系統由步進電機、齒輪副、絲杠組成；支撐系統包括移動支撐架、固定支撐架、調節塊、中間兩組支撐桿和兩側兩組支撐桿，所述移動支撐架置于絲杠上，穿過移動支撐架的導桿被固定在底座上，電機通過齒輪副驅動絲杠，兩側兩組支撐桿固定于移動支撐架的橫桿上，固定支撐架被固定于導桿頂端的支撐板上，其上固定有調節塊，所述的中間兩組支撐桿被固定在調節塊上；細胞培養板置于所述的四組支撐桿之間。本實用新型能夠保證在培養小室區域貼壁生長的所有細胞受到同一應變的作用，同時可進行4組細胞的拉伸、壓縮、拉伸/壓縮交替作用。
文檔編號C12M1/00GK201622201SQ200920250218
公開日2010年11月3日 申請日期2009年11月12日 優先權日2009年11月12日
發明者侍才洪, 寧波, 康少華, 張西正, 李瑞欣, 郭勇 申請人:中國人民解放軍軍事醫學科學院衛生裝備研究所