專利名稱：復(fù)合場(chǎng)三維細(xì)胞培養(yǎng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，特別是將應(yīng)變場(chǎng)與電磁場(chǎng)復(fù)合作用于三維基質(zhì)支架中的細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置。
在我國(guó)，因創(chuàng)傷、疾病而致的組織缺損病人數(shù)量越來(lái)越多，已成為最常見的臨床問(wèn)題，是致殘的重要因素。組織缺損常用替換植入方法治療。替換物包括異種、同種異體以及自體組織和人工合成材料。異種組織引起相當(dāng)快速的排斥反應(yīng)、同種異體移植排斥反應(yīng)不可避免，且組織來(lái)源有限；自體組織移植會(huì)造成供區(qū)損傷以及所能供給的組織源有局限性；傳統(tǒng)的人工合成材料植入后引起異物反應(yīng)，繼發(fā)感染及裸露等，這些都迫使科學(xué)工作者尋求新型組織替代物。
體外構(gòu)建新型組織替代物要求將高濃度的功能相關(guān)的活細(xì)胞種植于天然或人工合成的細(xì)胞外基質(zhì)中，形成與人體組織相同或類似的組織，然后移植于人體內(nèi)“就地生長(zhǎng)”，達(dá)到形成新的有功能的組織的目的。而現(xiàn)有的細(xì)胞培養(yǎng)方法不能適應(yīng)體外構(gòu)建新型組織替代物的需要，如傳統(tǒng)的單層細(xì)胞貼壁培養(yǎng)是從體內(nèi)取出組織細(xì)胞，模擬體內(nèi)生理?xiàng)l件，在無(wú)菌、適當(dāng)溫度和一定營(yíng)養(yǎng)條件下，使之生存和生長(zhǎng)并維持其結(jié)構(gòu)和功能的方法。這種方法中細(xì)胞是在二維平面內(nèi)生長(zhǎng)和增殖，要受到細(xì)胞接觸抑制的影響；培養(yǎng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，特別是反復(fù)傳代，很容易導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生變異或反分化現(xiàn)象(如軟骨細(xì)胞)；傳代時(shí)經(jīng)消化處理，對(duì)細(xì)胞有一定的損傷。因此，用傳統(tǒng)的細(xì)胞培養(yǎng)法其克隆形成率低，不能在體外生成三維組織結(jié)構(gòu)。
為了提高克隆形成率，產(chǎn)生了微載體培養(yǎng)法，包括微囊培養(yǎng)法或中空纖維培養(yǎng)法。這些培養(yǎng)技術(shù)以微囊或中空纖維為載體，增加了細(xì)胞附著面積，達(dá)到大量培養(yǎng)細(xì)胞的目的(Jauregui HO et al Primary cultures of rat hepatocytes inhollow fiber chambers.In Vitro Cell Dev Biol，1994；30A23)。用微載體細(xì)胞培養(yǎng)的主要特點(diǎn)是需要進(jìn)行適宜的攪動(dòng)，以增加細(xì)胞附著的面積，但卻增加了細(xì)胞與載體附著和生長(zhǎng)的隨機(jī)性，不利于體外有目的地生產(chǎn)具有特定形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的組織替代物。
新近發(fā)展的細(xì)胞三維培養(yǎng)技術(shù)，既充分考慮到細(xì)胞與基質(zhì)接觸面積，又使細(xì)胞能在三維空間生長(zhǎng)和增殖，是目前體外構(gòu)建組織替代物的首選技術(shù)(Naughton GK et al.Three-dimensional cell and tissue culture system.Int.PCT.WO90 02796,1990)。但是，普通的細(xì)胞三維培養(yǎng)技術(shù)仍然存在著細(xì)胞生長(zhǎng)隨機(jī)性強(qiáng)，沒有確定方向；而且細(xì)胞生長(zhǎng)緩慢，組織形成周期長(zhǎng)的局限性，顯然不利于臨床應(yīng)用。
本實(shí)用新型的目的正是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種將細(xì)胞種植在三維基質(zhì)支架中，置于應(yīng)變場(chǎng)和電磁場(chǎng)復(fù)合作用下，使細(xì)胞在三維基質(zhì)支架中取向生長(zhǎng)，提高細(xì)胞代謝，促進(jìn)其分泌功能，以構(gòu)建出具有特定形態(tài)和功能的組織替代物的裝置。
本實(shí)用新型是由微機(jī)系統(tǒng)、功率放大器等組成的控制部分；由步進(jìn)電機(jī)、連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成的機(jī)械部分；由電源、亥姆霍茲線圈組構(gòu)成的電磁部分和由培養(yǎng)瓶、種植有細(xì)胞的三維基質(zhì)支架構(gòu)成的組織反應(yīng)器部分構(gòu)成。微處理系統(tǒng)分別控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)上的絲杠作周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)和控制直流電源，輸出脈沖電流，使繞在固定架上的亥姆霍茲線圈組產(chǎn)生電磁場(chǎng)；組織反應(yīng)器是園柱形玻璃培養(yǎng)瓶，兩端分別開有小孔固定夾持具和供絲杠伸出，種植有細(xì)胞的三維基質(zhì)支架材料置于培養(yǎng)液中，兩端由夾持具固定，設(shè)有培養(yǎng)瓶蓋，固定在絲杠上的三維基質(zhì)支架材料隨絲杠運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)應(yīng)變場(chǎng)，應(yīng)變場(chǎng)與電磁場(chǎng)復(fù)合作用于支架材料中的細(xì)胞，組織反應(yīng)器置于CO2培養(yǎng)箱中以保證細(xì)胞生長(zhǎng)的外界條件，培養(yǎng)箱中設(shè)有散熱器，培養(yǎng)箱上有專用孔作管線進(jìn)出。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)生的積極效果1.采用折疊或卷成的三維基質(zhì)支架，為細(xì)胞生長(zhǎng)提供三維定向生長(zhǎng)空間，極大地增加了細(xì)胞的附著面積；同時(shí)可在支架中加入各種促進(jìn)細(xì)胞粘附、生長(zhǎng)和分化的因子，有效地模擬在體內(nèi)組織中細(xì)胞生長(zhǎng)的微環(huán)境。
2.三維基質(zhì)支架中的細(xì)胞在動(dòng)態(tài)應(yīng)變場(chǎng)中，在一定程度上增加了基質(zhì)支架中細(xì)胞的通透性，提高了培養(yǎng)體系傳熱傳質(zhì)效果，從而顯著改善了細(xì)胞在基質(zhì)支架中的營(yíng)養(yǎng)條件，提高了組織生成效率。
3.細(xì)胞在動(dòng)態(tài)應(yīng)變場(chǎng)和電磁場(chǎng)的復(fù)合作用下大大改善了細(xì)胞在三維基質(zhì)支架中的生長(zhǎng)條件，從而加快了細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程，使細(xì)胞培養(yǎng)周期縮短，代謝產(chǎn)物含量提高，細(xì)胞分泌膠原纖維量大，并按一定方向排列。
4.本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，應(yīng)用廣泛，給組織缺損病人帶來(lái)福音。
以下是本實(shí)用新型附圖的圖面說(shuō)明


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型控制部分、機(jī)械部分、電磁部分、組織反應(yīng)器部分連接框圖。
圖3是本實(shí)用新型控制部分的電路原理圖。
圖4是本實(shí)用新型控制部分的軟件工作流程圖。
圖5是本實(shí)用新型機(jī)械部分主視示意圖。
圖6是本實(shí)用新型機(jī)械部分俯視示意圖。
圖7是本實(shí)用新型三維基質(zhì)支架構(gòu)成示意圖。
本實(shí)用新型以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例作進(jìn)一步詳述實(shí)施例1一種復(fù)合場(chǎng)三維細(xì)胞培養(yǎng)裝置(見附
圖1-7)由微處理器系統(tǒng)1分別控制步進(jìn)電機(jī)2帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)3上的絲杠4作周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)和控制直流電源5，輸出脈沖電流，使繞在固定架6上的亥姆霍茲線圈組7、8、9、10產(chǎn)生脈沖電磁場(chǎng)；組織反應(yīng)器11是園柱形玻璃培養(yǎng)瓶，兩端分別開有小孔固定夾持具12和供絲杠伸出，種植有細(xì)胞13的三維基質(zhì)支架材料14置于培養(yǎng)液15中，兩端由夾持具12和16固定，17為培養(yǎng)瓶蓋，固定在絲杠上的三維基質(zhì)支架材料隨絲杠運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)應(yīng)變場(chǎng)，應(yīng)變場(chǎng)與電磁場(chǎng)復(fù)合作用于支架材料中的細(xì)胞，組織反應(yīng)器置于CO2培養(yǎng)箱18中以保證細(xì)胞生長(zhǎng)的外界條件，培養(yǎng)箱中設(shè)有散熱器19，培養(yǎng)箱上有專用孔20供管線進(jìn)出，其具體的控制部分、機(jī)械部分、電磁部分和組織反應(yīng)器部分分述如下(1)控制部分是由硬件部分和軟件部分組成(1.1)硬件部分是由一片低功耗8位單片微處理器，一個(gè)LCD液晶顯示器，一個(gè)鍵盤監(jiān)控接口，一個(gè)過(guò)零檢測(cè)位置的光電信號(hào)檢測(cè)電路，步進(jìn)電機(jī)各相細(xì)分值鎖存器，功率放大器；以及脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，VMOS開關(guān)管，直流電源及亥姆霍茲線圈組成，(1.2)軟件工作原理如下開機(jī)后執(zhí)行初始化程序，隨后在LCD上顯示開機(jī)初始狀態(tài)，等待鍵盤輸入電機(jī)工作參數(shù)設(shè)定值和電磁場(chǎng)參數(shù)設(shè)定值，此后啟動(dòng)微處理器發(fā)出啟動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)及觸發(fā)VMOS開關(guān)管，分別使電機(jī)按預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)和使直流電源輸出脈沖電流，電機(jī)工作時(shí)間結(jié)束后，由過(guò)零檢測(cè)光電開關(guān)電路發(fā)出位置檢測(cè)脈沖與設(shè)定位置比較，使電機(jī)停到預(yù)設(shè)位置，停機(jī)時(shí)間結(jié)束，電機(jī)又重新開始工作，直至總工作時(shí)間和電磁場(chǎng)作用時(shí)間結(jié)束后，程序結(jié)束，其工作流程圖見說(shuō)明書附圖4。
(2)機(jī)械部分是由位于密封腔21內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)2帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤22上的滑槽23使連接的驅(qū)動(dòng)臂24和連桿25驅(qū)動(dòng)帶有運(yùn)動(dòng)軸承26的推動(dòng)桿27作周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，固定在推動(dòng)桿上的絲杠4及其連接的支架材料14與推動(dòng)桿一起運(yùn)動(dòng)，設(shè)有標(biāo)尺28指示伸縮長(zhǎng)度，轉(zhuǎn)動(dòng)園盤上有偏心孔29，由偏心距調(diào)節(jié)鈕30調(diào)節(jié)偏心距，滑槽的支點(diǎn)31位于驅(qū)動(dòng)臂上，各部件由緊固螺釘32固定，33為滑動(dòng)軸，34為絕熱墊，35為機(jī)座，進(jìn)氣管36有兩個(gè)，排氣管37有一個(gè)，進(jìn)、排氣管連同控制步進(jìn)電機(jī)的導(dǎo)線一起從CO2培養(yǎng)箱的專用出孔20引出，(2.1)連桿機(jī)構(gòu)作周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的幅度和頻率由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的圓盤的偏心距和轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，電機(jī)驅(qū)動(dòng)園盤的偏心距0、2、4、6、8、10、15、20mm，共8檔，電機(jī)的轉(zhuǎn)速為0～300轉(zhuǎn)/分，應(yīng)變場(chǎng)強(qiáng)度0～100％，頻率0～5Hz，應(yīng)變場(chǎng)強(qiáng)度和頻率獨(dú)立變化，(3)電磁部分是微處理器輸出觸發(fā)脈沖信號(hào)，控制電源輸出電流驅(qū)動(dòng)繞在固定架上的亥姆霍茲線圈組，以產(chǎn)生電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)的強(qiáng)度與流過(guò)亥姆霍茲線圈的電流成正比，通過(guò)調(diào)節(jié)直流電源輸出電流大小來(lái)調(diào)節(jié)電磁場(chǎng)強(qiáng)度，通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖信號(hào)的頻率來(lái)調(diào)節(jié)電磁場(chǎng)頻率，(3.1)電源為直流電源，其輸出電流I與亥姆霍茲線圈產(chǎn)生的電磁場(chǎng)強(qiáng)度B的關(guān)系是B=2μ04RnI]]>R、n分別為亥姆霍茲線圈半徑和匝數(shù)，R＝40mm，nI＝0～10000安匝，μ0＝0.4π×10-6牛頓/米2，電磁場(chǎng)強(qiáng)度0～0.1特斯拉(T)，頻率0～1kHz，電磁場(chǎng)強(qiáng)度與頻率無(wú)依賴性，(4)組織反應(yīng)器是園柱形培養(yǎng)瓶，培養(yǎng)瓶蓋蓋于培養(yǎng)瓶上，培養(yǎng)瓶?jī)啥朔謩e開有小孔固定夾持具12和供絲杠4伸出，絲杠與小孔的縫隙用封口膜作動(dòng)態(tài)密封，種植有細(xì)胞的三維基質(zhì)支架置于培養(yǎng)液中，兩端由夾持具12和16固定，三維基質(zhì)支架是由直徑為5～100μm的聚合物纖維編織成網(wǎng)孔為4～1000μm2的纖維網(wǎng)構(gòu)成，組織反應(yīng)器置于CO2培養(yǎng)箱中以保持適于細(xì)胞生長(zhǎng)的CO2濃度和有濕度的空氣環(huán)境，電磁場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)復(fù)合作用于組織反應(yīng)器的支架材料中的細(xì)胞，(4.1)培養(yǎng)條件CO2濃度5～10％，溫度35～37℃，相對(duì)濕度90％以上，三維基質(zhì)支架材料為聚合物，包括可降解聚合物、不可降解聚合物和用可降解聚合物包埋不可降解聚合物(1)可降解聚合物有聚乳酸、聚羥基乙酸、聚乳酸與聚羥基乙酸按90～1010～90比例共聚的無(wú)規(guī)共聚物；不可降解聚合物有聚乙烯醇、聚己內(nèi)酰胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸羥乙基酯，(2)用可降解聚合物包埋不可降解聚合物有聚乳酸包埋聚乙烯醇、聚羥基乙酸包埋聚氨酯、聚乳酸與聚羥基乙酸共聚物包埋聚己內(nèi)酰胺，聚合物纖維網(wǎng)可以卷成長(zhǎng)方體支架、園柱體支架、棱柱體支架、橢園柱體支架或其它形態(tài)。
在連桿機(jī)構(gòu)的推動(dòng)桿上并聯(lián)有兩套以上的組織反應(yīng)器及亥姆霍茲線圈組，以提高工作效率。
上述(2.1)、(3)、(3.1)、(4)中的參數(shù)設(shè)置、三維基質(zhì)支架材料(1)、(2)的改變是根據(jù)所培養(yǎng)的細(xì)胞特點(diǎn)不同進(jìn)行選擇的。
實(shí)施例2.一種復(fù)合場(chǎng)三維細(xì)胞培養(yǎng)裝置(見附
圖1-7)其裝置的結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，三維基質(zhì)支架材料是由直徑為5μm的可降解聚合物聚乳酸纖維編織成網(wǎng)孔為4μm2的纖維網(wǎng)卷成長(zhǎng)方體支架，在支架中種植軟骨細(xì)胞后，在無(wú)應(yīng)變場(chǎng)(強(qiáng)度為0％)和無(wú)電磁場(chǎng)(場(chǎng)強(qiáng)為0特斯拉)的情況下進(jìn)行靜態(tài)三維細(xì)胞培養(yǎng)。
實(shí)施例3.一種復(fù)合場(chǎng)三維細(xì)胞培養(yǎng)裝置(見附
圖1-7)其裝置的結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，三維基質(zhì)支架材料使用可降解聚合物，如聚乳酸與聚羥基乙酸按10∶90比例共聚的無(wú)規(guī)共聚物，聚合物纖維網(wǎng)可以卷成六棱柱體支架，在支架中種植軟骨細(xì)胞后，在強(qiáng)度為1％、頻率為0.5Hz的應(yīng)變場(chǎng)和場(chǎng)強(qiáng)為0.05特斯拉、頻率為500Hz的電磁場(chǎng)復(fù)合作用下進(jìn)行三維細(xì)胞培養(yǎng)。
實(shí)施例4.一種復(fù)合場(chǎng)三維細(xì)胞培養(yǎng)裝置(見附
圖1-7)其裝置的結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，三維基質(zhì)支架材料由直徑為20μm的可降解聚合物纖維，如聚乳酸與聚羥基乙酸按90∶10比例共聚的無(wú)規(guī)共聚物纖維編織成網(wǎng)孔為20μm2的纖維網(wǎng)卷成園柱體支架，在支架中種植肌腱細(xì)胞后，在強(qiáng)度為5％、頻率為5Hz的應(yīng)變場(chǎng)和場(chǎng)強(qiáng)為0.01特斯拉、頻率為1kHz的電磁場(chǎng)復(fù)合作用下進(jìn)行三維細(xì)胞培養(yǎng)。
實(shí)施例5.一種復(fù)合場(chǎng)三維細(xì)胞培養(yǎng)裝置(見附
圖1-7)其裝置的結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，三維基質(zhì)支架材料由直徑為40μm的可降解聚合物纖維，如聚乳酸與聚羥基乙酸按50∶50比例共聚的無(wú)規(guī)共聚物纖維編織成網(wǎng)孔為50μm2的纖維網(wǎng)卷成橢園柱體支架，在支架中種植成肌細(xì)胞后，在強(qiáng)度為100％、頻率為2Hz的應(yīng)變場(chǎng)和場(chǎng)強(qiáng)為0.1特斯拉、頻率為50Hz的電磁場(chǎng)復(fù)合作用下進(jìn)行三維細(xì)胞培養(yǎng)。
實(shí)施例6.一種復(fù)合場(chǎng)三維細(xì)胞培養(yǎng)裝置(見附
圖1-7)其裝置的結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，三維基質(zhì)支架材料由直徑為80μm的不可降解聚合物纖維，如聚甲基丙烯酸羥乙基酯纖維編織成網(wǎng)孔為1000μm2的纖維網(wǎng)卷成三棱柱體支架，在支架中種植成骨細(xì)胞后，在強(qiáng)度為0.5％、頻率為0.2Hz的應(yīng)變場(chǎng)和場(chǎng)強(qiáng)為0.08特斯拉、頻率為200Hz的電磁場(chǎng)復(fù)合作用下進(jìn)行三維細(xì)胞培養(yǎng)。
實(shí)施例7.一種復(fù)合場(chǎng)三維細(xì)胞培養(yǎng)裝置(見附
圖1-7)其裝置的結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，三維基質(zhì)支架材料由可降解聚合物包埋不可降解聚合物構(gòu)成的直徑為100μm的纖維，如聚乳酸與聚羥基乙酸共聚物包埋聚己內(nèi)酰胺纖維編織成網(wǎng)孔為1000μm2的纖維網(wǎng)卷成長(zhǎng)方體支架，在支架中種植肺泡細(xì)胞后，在強(qiáng)度為80％、頻率為1.5Hz的應(yīng)變場(chǎng)和場(chǎng)強(qiáng)為0.06特斯拉、頻率為150Hz的電磁場(chǎng)復(fù)合作用下進(jìn)行三維細(xì)胞培養(yǎng)。
權(quán)利要求1.一種復(fù)合場(chǎng)三維細(xì)胞培養(yǎng)裝置，其特征在于由微處理器系統(tǒng)1分別控制步進(jìn)電機(jī)2帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)3上的絲杠4作周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)和控制直流電源5，輸出脈沖電流，使繞在固定架6上的亥姆霍茲線圈組7、8、9、10產(chǎn)生脈沖電磁場(chǎng)；組織反應(yīng)器11是園柱形玻璃培養(yǎng)瓶，兩端分別開有小孔固定夾持具12和供絲杠伸出，種植有細(xì)胞13的三維基質(zhì)支架材料14置于培養(yǎng)液15中，兩端由夾持具12和16固定，17為培養(yǎng)瓶蓋，固定在絲杠上的三維基質(zhì)支架材料隨絲杠運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)應(yīng)變場(chǎng)，應(yīng)變場(chǎng)與電磁場(chǎng)復(fù)合作用于支架材料中的細(xì)胞，組織反應(yīng)器置于CO2培養(yǎng)箱18中以保證細(xì)胞生長(zhǎng)的外界條件，培養(yǎng)箱中設(shè)有散熱器19，培養(yǎng)箱上有專用孔20供管線進(jìn)出，其具體的控制部分、機(jī)械部分、電磁部分和組織反應(yīng)器部分分述如下(1.1)控制部分是由硬件部分和軟件部分組成(1.1.1)硬件部分是由一片低功耗8位單片微處理器、一個(gè)LCD液晶顯示器、一個(gè)鍵盤監(jiān)控接口，一個(gè)過(guò)零檢測(cè)位置的光電信號(hào)檢測(cè)電路，步進(jìn)電機(jī)各相細(xì)分值鎖存器，功率放大器，以及觸發(fā)脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路、VMOS開關(guān)管、直流電源及亥姆霍茲線圈組成，(1.2)機(jī)械部分是由位于密封腔21內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)2帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤22上的滑槽23使連接的驅(qū)動(dòng)臂24和連桿25驅(qū)動(dòng)帶有運(yùn)動(dòng)軸承26的推動(dòng)桿27作周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，固定在推動(dòng)桿上的絲杠4及其連接的支架材料14與推動(dòng)桿一起運(yùn)動(dòng)，設(shè)有標(biāo)尺28指示材料伸縮長(zhǎng)度，轉(zhuǎn)動(dòng)園盤上有偏心孔29，由偏心距調(diào)節(jié)鈕30調(diào)節(jié)偏心距，滑槽的支點(diǎn)31位于驅(qū)動(dòng)臂上，各部件由緊固螺釘32固定，33為滑動(dòng)軸，34為絕熱墊，35為機(jī)座，進(jìn)氣管36有兩個(gè)，排氣管37有一個(gè)，進(jìn)、排氣管連同控制步進(jìn)電機(jī)的導(dǎo)線一起從CO2培養(yǎng)箱的專用出孔20引出，(1.2.1)連桿機(jī)構(gòu)作周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的幅度和頻率由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的圓盤的偏心距和轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，電機(jī)驅(qū)動(dòng)園盤的偏心距0、2、4、6、8、10、15、20mm，共8檔，電機(jī)的轉(zhuǎn)速為0～300轉(zhuǎn)/分，應(yīng)變場(chǎng)強(qiáng)度0～100％，頻率0～5Hz，應(yīng)變場(chǎng)強(qiáng)度和頻率獨(dú)立變化，(1.3)電磁部分是由微處理器輸出觸發(fā)脈沖信號(hào)，控制電源輸出電流驅(qū)動(dòng)繞在固定架上的亥姆霍茲線圈組，以產(chǎn)生電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)的強(qiáng)度與流過(guò)亥姆霍茲線圈的電流成正比，通過(guò)調(diào)節(jié)直流電源輸出電流大小來(lái)調(diào)節(jié)電磁場(chǎng)強(qiáng)度，通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖信號(hào)的頻率來(lái)調(diào)節(jié)電磁場(chǎng)頻率，(1.4)組織反應(yīng)器是園柱形培養(yǎng)瓶，培養(yǎng)瓶蓋蓋于培養(yǎng)瓶上，培養(yǎng)瓶?jī)啥朔謩e開有小孔固定夾持具12和供絲杠4伸出，絲杠與小孔的縫隙用封口膜作動(dòng)態(tài)密封，種植有細(xì)胞的三維基質(zhì)支架置于培養(yǎng)液中，兩端由夾持具12和16固定，三維基質(zhì)支架是由直徑為5～100μm的聚合物纖維編織成網(wǎng)孔為4～1000μm2的纖維網(wǎng)構(gòu)成，組織反應(yīng)器置于CO2培養(yǎng)箱中以保持適于細(xì)胞生長(zhǎng)的CO2濃度和有濕度的空氣環(huán)境，電磁場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)復(fù)合作用于組織反應(yīng)器的支架材料中的細(xì)胞，(1.4.1)培養(yǎng)條件CO2濃度5～10％，溫度35～37℃，相對(duì)濕度90％以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合場(chǎng)三維細(xì)胞培養(yǎng)裝置，其特征在于聚合物纖維網(wǎng)可以卷成長(zhǎng)方體支架、園柱體支架、棱柱體支架、橢園柱體支架。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合場(chǎng)三維細(xì)胞培養(yǎng)裝置，其特征在于在連桿機(jī)構(gòu)的推動(dòng)桿上并聯(lián)有兩套以上的組織反應(yīng)器及亥姆霍茲線圈組。
專利摘要本實(shí)用新型是將組織細(xì)胞種植在三維基質(zhì)支架中,置于應(yīng)變場(chǎng)和電磁場(chǎng)中,使細(xì)胞取向生長(zhǎng),提高其代謝,促進(jìn)其分泌功能,以構(gòu)建出具有特定形態(tài)和功能的組織替代物的裝置。本設(shè)計(jì)由微機(jī)系統(tǒng)、功率放大器等組成的控制部分,由步進(jìn)電機(jī)、連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成的機(jī)械部分,由直流電源、亥姆霍茲線圈組成的電磁部分,由培養(yǎng)瓶、種植有細(xì)胞的三維基質(zhì)支架等構(gòu)成的組織反應(yīng)器部分構(gòu)成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便,應(yīng)用廣泛,給組織缺損病人帶來(lái)福音。
文檔編號(hào)C12N1/00GK2373453SQ98229818
公開日2000年4月12日 申請(qǐng)日期1998年11月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月5日
發(fā)明者秦廷武, 楊志明 申請(qǐng)人:華西醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院