專利名稱：三維應力細胞培養(yǎng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種血管內(nèi)皮細胞的培養(yǎng)裝置，尤其是一種模擬內(nèi)皮細胞在脈動流環(huán)境中，并在周向應力，切應力，正應カ協(xié)同作用下的培養(yǎng)裝置。
背景技術(shù)：
血管內(nèi)皮細胞是血管各種生理病理反應的基礎(chǔ)，利用體外培養(yǎng)內(nèi)皮細胞是研究內(nèi)皮細胞生物學和各種疾病關(guān)系的重要方法。靜態(tài)培養(yǎng)法的內(nèi)皮細胞沒有承受血流切應カ的作用，離體時間越長分化能力越差，在后續(xù)實驗中難以耐受血流動力學環(huán)境而發(fā)生細胞脫落。平行平板流動腔和應變腔可以分別研究流動切應力和血管周向應カ對內(nèi)皮細胞形態(tài)及功能的影響，但是目前還沒有裝置能夠同時提供在體內(nèi)皮細胞在血管內(nèi)受到的正應カ，切應カ和周向應カ。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型是要提供一種三維應カ細胞培養(yǎng)裝置，使內(nèi)皮細胞在脈動流中培養(yǎng)，同時該裝置可以提供內(nèi)皮細胞受到的周向應力，切應力，正應力，并相對獨立調(diào)節(jié)，為體外培養(yǎng)內(nèi)皮細胞用以研究內(nèi)皮細胞形態(tài)功能提供了實驗手段。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用技術(shù)方案是一種三維應カ細胞培養(yǎng)裝置，包括心泵，順應性部件，分支，分支后負載，細胞培養(yǎng)器，后負載，儲液槽及恒溫裝置，模擬血管，其特點是細胞培養(yǎng)器內(nèi)部包含一段模擬血管，細胞培養(yǎng)器外部連接比例調(diào)壓穩(wěn)流裝置；心泵產(chǎn)生周期性脈動流輸出端連接順應性部件后分ニ條路一路通過分支和分支后負載連接儲液槽及恒溫裝置，另一路通過細胞培養(yǎng)器和后負載連接儲液槽及恒溫裝置。比例調(diào)壓穩(wěn)流裝置由空氣壓縮機，儲氣罐，比例壓カ閥，氣罐壓カ傳感器組成，空氣壓縮機出氣ロ連接儲氣罐和比例壓カ閥，儲氣罐上連接有氣罐壓カ傳感器。細胞培養(yǎng)器液體流入、流出端分別安裝有用于測量模擬血管近端和遠端壓力的近、遠壓カ傳感器，并分別放置在近、遠測點。后負載和儲液槽及恒溫裝置之間管路上裝有用于測量液體流經(jīng)模擬血管流量的電磁流量計。細胞培養(yǎng)器中承載內(nèi)皮細胞的模擬血管為內(nèi)徑4 5 mm，長度80 mm的硅膠管。本實用新型的有益效果是I.使血管內(nèi)皮細胞在脈動流下培養(yǎng)；2.內(nèi)皮細胞同時受到的正應力，切應力，周向應カ的作用，這些カ可以相對獨立調(diào)節(jié)。因此，本實用新型使內(nèi)皮細胞在脈動流中培養(yǎng)，同時可以模擬內(nèi)皮細胞受到的周向應力、切應力、正應力，并可相對獨立調(diào)節(jié)，為體外培養(yǎng)內(nèi)皮細胞用以研究其形態(tài)功能提供了實驗手段。
圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實用新型的細胞培養(yǎng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進ー步的說明。如圖I所示，本實用新型的三維應カ細胞培養(yǎng)裝置，包括心泵I，順應性部件2，分支3，分支后負載4，細胞培養(yǎng)器5等。心泵I產(chǎn)生周期性脈動流輸出端連接順 應性部件2后分ニ條路一路通過分支3和分支后負載4連接儲液槽及恒溫裝置15，另一路通過細胞培養(yǎng)器5和后負載13連接儲液槽及恒溫裝置15。如圖2所示，細胞培養(yǎng)器5內(nèi)部包含一段模擬血管6。模擬血管6外部連接比例調(diào)壓穩(wěn)流裝置16。模擬血管6液體流入、流出端分別安裝有用于測量模擬血管6近端和遠端壓カ的近、遠壓カ傳感器11、12，并分別放置在近、遠測點。模擬血管6通過后負載13連接儲液槽及恒溫裝置15。后負載13與儲液槽及恒溫裝置15之間裝有電磁流量計14。比例調(diào)壓穩(wěn)流裝置16包括空氣壓縮機7，儲氣罐8，比例壓カ閥9，氣罐壓カ傳感器10?？諝鈮嚎s機7出氣ロ連接儲氣罐8和比例壓カ閥9，儲氣罐8上連接有氣罐壓カ傳感器10。心泵I能模擬人體心臟周期性射血，順應性部件2模擬動脈彈性腔功能，將脈動心泵I的間隙性射血變成連續(xù)的脈動流，分支3用于調(diào)節(jié)另ー支路的液體流量大小，分支后負載4和后負載13模擬人體毛細血管對動脈的外周阻力，細胞培養(yǎng)器5內(nèi)部包含了一段模擬血管6，細胞培養(yǎng)器5的外部連接著空氣壓縮機7為細胞培養(yǎng)器5供氣，儲氣罐8穩(wěn)定氣流，比例壓カ閥9控制細胞培養(yǎng)器5內(nèi)部壓力，壓カ傳感器10測量儲氣罐8內(nèi)部壓力。壓カ傳感器11、12分別安放在細胞培養(yǎng)器5的液體流入流出端，電磁流量計14測量液體流經(jīng)模擬血管的流量，儲液槽及恒溫裝置15為流動的液體提供恒定的溫度。三維應カ細胞培養(yǎng)裝置的細胞培養(yǎng)器承載內(nèi)皮細胞的模擬血管6為內(nèi)徑4 5mm，長度80 mm的硅膠管。近、遠測點放置近、遠壓カ傳感器11、12，測量模擬血管6近端和遠端壓力。模擬血管6內(nèi)種植內(nèi)皮細胞后安放于細胞培養(yǎng)器5內(nèi)，心泵I產(chǎn)生周期性脈動流，液體分兩條支路，一條流經(jīng)分支3和后負載4，另一條流經(jīng)細胞培養(yǎng)器5和后負載13，前一條支路起到分流的作用。當流經(jīng)分支3的液體増加，流經(jīng)模擬血管6的液體流量減少，內(nèi)皮細胞受到切應カ減小?？諝鈮嚎s機7充氣，氣體通過儲氣罐8穩(wěn)壓，儲氣罐8頂部放置壓カ傳感器10用以測量罐內(nèi)壓力即模擬血管6外壁壓力，氣體流經(jīng)比例壓カ閥9，最終進入細胞培養(yǎng)器5，改變模擬血管6外壁壓力，從而調(diào)節(jié)內(nèi)皮細胞受到的周向應力，外壁壓カ越大，周向應カ越小。當儲氣罐8內(nèi)部壓カ到達30 kpa，空氣壓縮機7停止供氣；當細胞培養(yǎng)器5內(nèi)氣壓小于預定值，儲氣罐8內(nèi)存儲的氣體通過比例壓カ閥9持續(xù)向其供氣；當細胞培養(yǎng)器5內(nèi)氣壓大于預定值，儲氣罐8停止供氣，比例壓カ閥9開啟釋放氣體以實現(xiàn)減壓。近、遠壓カ傳感器11、12分別測量模擬血管6流入流出端的壓カ即近端和遠端的正應力，該測量值還可以計算內(nèi)皮細胞在模擬血管6近端和遠端分別受到的周向應力。電磁流量計14測量流經(jīng)模擬血管6的液體流量從而計算切應力。増大后負載13即增加外周 阻力，從而增加內(nèi)皮細胞受到的正應カ。
權(quán)利要求1.一種三維應力細胞培養(yǎng)裝置，包括心泵(1)，順應性部件(2)，分支(3)，分支后負載(4)，細胞培養(yǎng)器(5)，模擬血管(6)，后負載(13)，儲液槽及恒溫裝置(15)，其特征在于所述細胞培養(yǎng)器(5 )內(nèi)部包含一段模擬血管(6 );細胞培養(yǎng)器(5 )外部連接比例調(diào)壓穩(wěn)流裝置(16);所述心泵(I)產(chǎn)生周期性脈動流輸出端連接順應性部件(2)后分二條路一路通過分支(3)和分支后負載(4)連接儲液槽及恒溫裝置(15)，另一路通過細胞培養(yǎng)器(5)和后負載(13)連接儲液槽及恒溫裝置(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三維應力細胞培養(yǎng)裝置，其特征在于所述比例調(diào)壓穩(wěn)流裝置(16)由空氣壓縮機(7)，儲氣罐(8)，比例壓力閥(9)，氣罐壓力傳感器(10)組成，空氣壓縮機(7)出氣口連接儲氣罐(8)和比例壓力閥(9)，儲氣罐(8)上連接有氣罐壓力傳感器(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三維應力細胞培養(yǎng)裝置，其特征在于所述細胞培養(yǎng)器(5)液體流入、流出端分別安裝有用于測量模擬血管(6)近端和遠端壓力的近、遠壓力傳感器(11、12 )，并分別放置在近、遠測點。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三維應力細胞培養(yǎng)裝置，其特征在于所述后負載(13)和儲液槽及恒溫裝置(15)之間管路上裝有用于測量液體流經(jīng)模擬血管流量電磁流量計(14)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三維應力細胞培養(yǎng)裝置，其特征在于所述模擬血管(6)為內(nèi)徑4 5 mm,長度80 mm的娃膠管。
專利摘要本實用新型涉及一種三維應力細胞培養(yǎng)裝置，由心泵、順應性部件、細胞培養(yǎng)器、后負載、儲液槽及恒溫裝置等組成；心泵產(chǎn)生周期性脈動流輸出端連接順應性部件后分二條路一路通過分支和分支后負載連接儲液槽及恒溫裝置，另一路通過細胞培養(yǎng)器連接儲液槽及恒溫裝置。本實用新型使內(nèi)皮細胞在模擬血流的脈動流中培養(yǎng)，同時為內(nèi)皮細胞提供周向應力、正應力、切應力的機械刺激，受到的應力可相對獨立調(diào)節(jié)，為培養(yǎng)耐受血流動力學因素的內(nèi)皮細胞提供了培養(yǎng)手段。
文檔編號C12M3/00GK202440517SQ2012200055
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者丁皓, 尚昆, 沈力行 申請人:上海理工大學