血管移植物內(nèi)皮化方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種血管移植物內(nèi)皮化方法，包括以下步驟：垂直固定一管狀的血管支架，使該血管支架位于流式細(xì)胞儀的噴嘴下方，使該血管支架的中軸線與該噴嘴的中軸線共軸，并使該血管支架電性連接到一接地電位；在該血管支架的內(nèi)腔產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)電場，使來自該噴嘴的不連續(xù)液滴落入該內(nèi)腔時(shí)，這些液滴中含目標(biāo)細(xì)胞的帶電液滴在該內(nèi)腔發(fā)生偏轉(zhuǎn)，做離軸運(yùn)動到達(dá)血管支架的內(nèi)表面；以及在來自該噴嘴的液滴落入該內(nèi)腔的過程中，帶動該血管支架直線向下移動，使帶電液滴達(dá)到血管支架在垂直方向上的不同位置。
【專利說明】血管移植物內(nèi)皮化方法和設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及組織工程與再生醫(yī)學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種可控、有序的血管移 植物內(nèi)皮化方法和設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著生活水平提高和人們生活方式的改變，心血管疾病已經(jīng)逐漸成為當(dāng)代人的首 要死因，而外科技術(shù)及材料工程學(xué)的進(jìn)展使得應(yīng)用人造血管移植物替代病變血管治療心血 管疾病成為可能。目前，臨床需要的血管移植物數(shù)量逐年遞增?，F(xiàn)有病變血管置換及搭橋 術(shù)中所用血管移植物多來自患者自身非病變血管，如大隱靜脈、內(nèi)乳動脈等。應(yīng)用自身血管 作為移植物的缺點(diǎn)主要有二：一是造成患者非病變部位的損傷，增加患者痛苦和醫(yī)療成本； 二是心血管疾病具有全身系統(tǒng)性病變的趨勢，相當(dāng)一部分患者無法提供可用于移植的非病 變自體血管。因此，開發(fā)方便可用的人造血管移植物成為科研上亟待解決的問題，具有良好 的市場化潛力。然而，由于血栓形成等因素的存在，小口徑人造血管移植物（直徑小于等于 6毫米）的遠(yuǎn)期通暢率無法得到保證，從而限制了小口徑人造血管在臨床的廣泛應(yīng)用。研 究表明，解決這一問題的關(guān)鍵在于創(chuàng)造人造血管移植物與血液的良好接觸面，即形成完整 的血管內(nèi)皮層。此外，要制造臨床可用的人造血管移植物，其制造過程還應(yīng)具有操作方便、 高效、無污染、可在需要使用時(shí)迅速獲得等特點(diǎn)。對現(xiàn)有人造血管構(gòu)建過程中內(nèi)皮細(xì)胞種植 (內(nèi)皮化）的研究主要運(yùn)用了如下的幾類技術(shù)：
[0003]1、（配合生物膠等表面改性成分的）靜態(tài)種植技術(shù)。此類方法為最傳統(tǒng)的內(nèi)皮種 植方法，是將細(xì)胞懸液滴落或注射到支架內(nèi)表面，利用重力作用使細(xì)胞粘附到支架材料上。 這一過程高度依賴操作者的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，種植效率相對較低且無法使內(nèi)皮細(xì)胞完全覆蓋支架 內(nèi)表面。
[0004] 2、應(yīng)用移植物旋轉(zhuǎn)離心力或真空抽吸力的動態(tài)種植技術(shù)。離心力和真空抽吸力的 運(yùn)用減少了細(xì)胞種植的操作步驟，能快速將細(xì)胞和支架復(fù)合在一起。但離心力和抽吸力在 一定程度上降低了細(xì)胞活力，因而增加了對細(xì)胞量的要求。同時(shí)，由于離心力和真空抽吸力 會將內(nèi)皮細(xì)胞吸入支架內(nèi)壁，也無法確保在支架內(nèi)壁上形成均一的單層內(nèi)皮，從而可能帶 來血管內(nèi)膜增生等問題影響內(nèi)皮功能。
[0005] 3、細(xì)胞薄片種植技術(shù)。將細(xì)胞長期培養(yǎng)后形成的細(xì)胞薄片卷成管狀，繼續(xù)培養(yǎng)直 至卷筒邊緣生長融合。這種方法能保證內(nèi)皮細(xì)胞完全覆蓋支架內(nèi)表面，但需時(shí)長，消耗人力 物力，不符合大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的要求。
[0006] 4、帶靜電支架-細(xì)胞黏附種植或磁力種植。利用異種電荷或磁極相吸的原理可促 進(jìn)細(xì)胞在支架表面的黏附，種植效率較高，但此類種植方法對細(xì)胞總量要求高，種植過程中 內(nèi)皮細(xì)胞浪費(fèi)大，不夠經(jīng)濟(jì)。
[0007] 5、真空旋轉(zhuǎn)種植技術(shù)。這種方法實(shí)際上是利用移植物旋轉(zhuǎn)離心力或真空抽吸力兩 種動態(tài)種植技術(shù)的組合，優(yōu)點(diǎn)是相比之下種植效率得到了進(jìn)一步提高，能夠在更短時(shí)間內(nèi) 使更多的細(xì)胞和支架復(fù)合，但同時(shí)它也綜合了兩者的缺點(diǎn)，需要浪費(fèi)大量的細(xì)胞和可能造 成內(nèi)膜增生。
[0008] 總的來看，以上細(xì)胞種植技術(shù)雖然在很大程度上實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞化需時(shí)短、操作方便、 高效、無污染等目標(biāo)，但從實(shí)際應(yīng)用的角度考慮，目前的技術(shù)還不能滿足產(chǎn)業(yè)化過程所需的 低成本、可大量生產(chǎn)及可進(jìn)行內(nèi)皮化過程的標(biāo)準(zhǔn)化控制等要求，而組織工程血管產(chǎn)品的標(biāo) 準(zhǔn)化生產(chǎn)更是在質(zhì)量監(jiān)管中不可缺少的環(huán)節(jié)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種簡化的、可控的血管移植物內(nèi)皮化方法和 設(shè)備。
[0010] 本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種血管移植物內(nèi)皮化方法，包括以下步驟：垂直固定一 管狀的血管支架，使該血管支架位于流式細(xì)胞儀的噴嘴下方，使該血管支架的中軸線與該 噴嘴的中軸線共軸，并使該血管支架電性連接到一接地電位；在該血管支架的內(nèi)腔產(chǎn)生一 旋轉(zhuǎn)電場，使來自該噴嘴的不連續(xù)液滴落入該內(nèi)腔時(shí)，這些液滴中含目標(biāo)細(xì)胞的帶電液滴 在該內(nèi)腔發(fā)生偏轉(zhuǎn)，做離軸運(yùn)動到達(dá)血管支架的內(nèi)表面；以及在來自該噴嘴的液滴落入該 內(nèi)腔的過程中，帶動該血管支架直線向下移動，使帶電液滴達(dá)到血管支架在垂直方向上的 不同位置。
[0011] 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在該血管支架的內(nèi)腔產(chǎn)生該旋轉(zhuǎn)電場前還包括：通過調(diào) 整該血管支架的水平位置和/或傾斜程度，使該血管支架的中軸線與該噴嘴的中軸線共 軸。
[0012] 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，調(diào)整該血管支架的水平位置和/或傾斜程度，使該血管 支架的中軸線與該噴嘴的中軸線共軸的步驟包括：從至少3個(gè)位于不同水平高度的不同角 度發(fā)射激光照射該噴嘴和該血管支架之間的中軸線；以及調(diào)整該血管支架的水平位置和/ 或傾斜程度，使從每一束激光的相同水平高度的側(cè)面拍攝到每一束激光照亮該噴嘴的不連 續(xù)液滴。
[0013] 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，根據(jù)含目標(biāo)細(xì)胞的帶電液滴在該血管支架的內(nèi)表面的布 植密度設(shè)定該旋轉(zhuǎn)電場的旋轉(zhuǎn)角速度。
[0014] 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，根據(jù)含目標(biāo)細(xì)胞的帶電液滴在該血管支架的內(nèi)表面的布 植密度設(shè)定該血管支架直線向下移動的速度。
[0015] 本發(fā)明的另一方面提出一種血管移植物內(nèi)皮化設(shè)備，包括固定架、旋轉(zhuǎn)電場發(fā)生 元件以及固定架推進(jìn)裝置。固定架用于垂直固定一管狀的血管支架，使該血管支架位于流 式細(xì)胞儀的噴嘴下方并且該血管支架的中軸線與該噴嘴的中軸線共軸，其中該固定架電性 連接到一參考電位。該旋轉(zhuǎn)電場發(fā)生元件設(shè)于該固定架周圍，用以在該血管支架的內(nèi)腔產(chǎn) 生一旋轉(zhuǎn)電場，使來自該噴嘴的液滴落入該內(nèi)腔時(shí)，所述液滴中含目標(biāo)細(xì)胞的帶電液滴在 該內(nèi)腔發(fā)生偏轉(zhuǎn)，做離軸運(yùn)動到達(dá)血管支架的內(nèi)表面。該固定架推進(jìn)裝置連接該固定架，在 來自該噴嘴的液滴落入該內(nèi)腔的過程中，帶動該固定架及該血管支架直線向下移動，使帶 電液滴達(dá)到血管支架在垂直方向上的不同位置。
[0016] 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的血管移植物內(nèi)皮化設(shè)備還包括可調(diào)節(jié)底座，用于 放置該固定架推進(jìn)裝置，用于調(diào)整該固定架的水平位置和傾斜程度。
[0017] 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的血管移植物內(nèi)皮化設(shè)備還包括共軸校準(zhǔn)裝置，用 以檢測該噴嘴的中軸線與該噴嘴的中軸線是否共軸。
[0018] 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該共軸校準(zhǔn)裝置包括至少三個(gè)激光發(fā)射器以及至少三個(gè) 攝像頭。至少三個(gè)激光發(fā)射器布置在不同的水平高度和角度上，用以發(fā)射激光照射該噴嘴 和該血管支架之間的中軸線。至少三個(gè)攝像頭一一對應(yīng)地布置在各激光發(fā)射器的相同水高 度的側(cè)面，以檢測各束激光是否照亮該噴嘴的不連續(xù)液滴。
[0019] 本發(fā)明與現(xiàn)有的細(xì)胞種植技術(shù)相比較有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0020] 1、將細(xì)胞分選和血管移植物內(nèi)皮化的過程融為一體，簡化了以往的操作步驟，縮 短了從細(xì)胞分離到細(xì)胞種植的時(shí)間，能降低此過程中發(fā)生污染的可能性；
[0021] 2、可控的內(nèi)皮化過程，包括種植細(xì)胞的種類、數(shù)量及細(xì)胞在血管支架內(nèi)表面分布 的均勻程度和密度，便于對血管移植物內(nèi)皮化進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化研究和質(zhì)量控制；
[0022] 3、分選出的每個(gè)目的細(xì)胞都物盡其用，能最大程度地減少構(gòu)建個(gè)體化血管移植物 所需的細(xì)胞量，降低對患者的損傷程度；
[0023] 4、細(xì)胞種植效率高，數(shù)分鐘即可完成，方便快捷，縮短了個(gè)體化血管移植物從構(gòu)建 到臨床應(yīng)用的時(shí)間，有望在臨床推廣使用；
[0024] 5、可針對不同口徑、長度的血管支架材料調(diào)整參數(shù)設(shè)置及相應(yīng)種植條件，能應(yīng)用 于個(gè)體化血管移植物的商品化生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具 體實(shí)施方式作詳細(xì)說明，其中：
[0026] 圖1示出本發(fā)明一實(shí)施例的設(shè)備構(gòu)成示意圖。
[0027] 圖2示出本發(fā)明一實(shí)施例的內(nèi)皮化過程原理示意圖。
[0028] 圖3示出圖2的俯視角度。
[0029] 圖4示出本發(fā)明一實(shí)施例的固定架推進(jìn)裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0030] 圖5示出本發(fā)明一實(shí)施例的絲桿滑塊結(jié)構(gòu)圖。
[0031] 圖6示出本發(fā)明一實(shí)施例的滑塊導(dǎo)引裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0032] 圖7示出本發(fā)明一實(shí)施例的共軸校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)。
[0033] 圖8A-8D示出本發(fā)明一實(shí)施例的可調(diào)節(jié)底座結(jié)構(gòu)。
[0034] 圖9示出旋轉(zhuǎn)電場產(chǎn)生的原理示意圖。
[0035] 圖10示出單個(gè)含目標(biāo)細(xì)胞液滴的運(yùn)動軌跡。
[0036] 圖11示出多個(gè)含目標(biāo)細(xì)胞液滴的運(yùn)動軌跡和著陸點(diǎn)分布。

【具體實(shí)施方式】
[0037] 本發(fā)明的下述實(shí)施例描述一種基于流式細(xì)胞分選原理的內(nèi)皮化方法和設(shè)備。
[0038] 流式細(xì)胞儀是對細(xì)胞進(jìn)行自動分析和分選的裝置，它可以快速測量、存貯、顯示懸 浮在液體中的分散細(xì)胞的一系列重要的生物物理、生物化學(xué)方面的特征參量，并可以根據(jù) 預(yù)選的參量范圍把指定的細(xì)胞亞群從中分選出來。流式細(xì)胞儀的分選過程為：細(xì)胞經(jīng)過流 式細(xì)胞儀時(shí)，由于高頻振蕩的作用，在離開流式細(xì)胞儀的噴嘴處斷裂為一個(gè)個(gè)不連續(xù)的微 小液滴，每個(gè)液滴中包含一個(gè)細(xì)胞。用激光照射帶有特定表面分子標(biāo)志的細(xì)胞時(shí)，可激發(fā)出 能被光電轉(zhuǎn)換器識別的發(fā)射光。隨后，由充電電路根據(jù)識別出的發(fā)射光信號判斷出目標(biāo)細(xì) 胞所在液滴并對其充電，充電后的液滴在飛行過程中受電場力作用發(fā)生偏移，可準(zhǔn)確到達(dá) 無菌的細(xì)胞收集管中。目前流式細(xì)胞分選應(yīng)用于細(xì)胞生物學(xué)等領(lǐng)域的目標(biāo)細(xì)胞分選純化。
[0039]本發(fā)明的實(shí)施例所描述的血管移植物內(nèi)皮化方法引入了流式細(xì)胞分選技術(shù)，利用 轉(zhuǎn)速可控的電場，配合可移動支架，將內(nèi)皮細(xì)胞分選過程和種植過程整合，從而在分選過程 中直接將得到的目標(biāo)細(xì)胞有序地種植在支架內(nèi)表面，以達(dá)到優(yōu)化血管移植物內(nèi)皮化過程的 目的。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，內(nèi)皮化方法可包括下列步驟。首先，垂直固定管狀的血管 支架，使該血管支架位于流式細(xì)胞儀的噴嘴下方，使該血管支架的中軸線與該噴嘴的中軸 線共軸，并使該血管支架電性連接到一接地電位。在該血管支架的內(nèi)腔產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)電場，使 來自該噴嘴的不連續(xù)液滴落入該內(nèi)腔時(shí)，這些液滴中含目標(biāo)細(xì)胞的帶電液滴在該內(nèi)腔發(fā)生 偏轉(zhuǎn)，做離軸運(yùn)動到達(dá)血管支架的內(nèi)表面。并且，在來自該噴嘴的液滴落入該內(nèi)腔的過程 中，帶動該血管支架直線向下移動，使帶電液滴達(dá)到血管支架在垂直方向上的不同位置。
[0041]可通過一個(gè)導(dǎo)電的固定架來垂直固定這一血管支架，并利用一個(gè)推進(jìn)裝置來推進(jìn) 此固定架作單向直線移動。
[0042]為使該血管支架的中軸線與該噴嘴的中軸線共軸，可將此固定架及推進(jìn)裝置放置 在一個(gè)可調(diào)節(jié)底座上，調(diào)整該血管支架的水平位置和/或傾斜程度來實(shí)現(xiàn)上述的共軸。 [0043]為了精確地實(shí)現(xiàn)共軸，可引入一個(gè)共軸校準(zhǔn)裝置，它可以通過檢測來自噴嘴的液 滴的下落位置及方向來確定噴嘴的中軸線與血管支架的中軸線是否共軸。例如，可在不同 水平高度分別布置至少3個(gè)激光發(fā)射器，激光發(fā)射器均對準(zhǔn)噴嘴與血管支架間的中軸線， 但激光發(fā)射器的角度不同。這樣，當(dāng)來自噴嘴的液滴位于該中軸線時(shí)，從位于不同水平高度 的不同角度發(fā)射激光均可照亮噴嘴的液滴。而當(dāng)來自噴嘴的液滴不位于該中軸線時(shí)，會有 激光未照亮這些液滴。與各激光發(fā)射器處于相同水平高度的攝像頭或者其它檢測設(shè)備可檢 測液滴是否被照亮。調(diào)整血管支架的水平位置和/或傾斜程度，可使從每一束激光的相同 水平高度的側(cè)面拍攝到每一束激光照亮該噴嘴的不連續(xù)液滴。
[0044]本發(fā)明的原理簡述如下：采用大小恒定的旋轉(zhuǎn)電場來替換流式細(xì)胞儀原有的靜止 的偏轉(zhuǎn)電場，再利用一套可導(dǎo)電的固定架將用于構(gòu)建血管移植物的血管支架固定，使之與 流式細(xì)胞儀噴嘴中軸線共軸，讓所有噴出的液滴均進(jìn)入支架材料腔內(nèi)。在旋轉(zhuǎn)電場作用下， 含目標(biāo)細(xì)胞的帶電液滴（即目標(biāo)液滴）在血管支架的內(nèi)腔內(nèi)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，做離軸運(yùn)動到達(dá)血 管支架的管壁內(nèi)表面。此時(shí)，液滴所帶電荷由導(dǎo)電的血管支架-固定架體系接地線消除。固 定架體系以一定速度（根據(jù)每秒分選出目標(biāo)細(xì)胞數(shù)決定）做單向勻速移動，最終實(shí)現(xiàn)含目 標(biāo)細(xì)胞的液滴均勻分布在支架材料內(nèi)腔面的目的。經(jīng)過后續(xù)細(xì)胞-支架材料復(fù)合體體外預(yù) 適應(yīng)過程后，內(nèi)皮細(xì)胞由球狀鋪展開并形成細(xì)胞連接，最后完全覆蓋裸露的血管支架內(nèi)腔 面，形成具有抗凝血功能的完整血管內(nèi)皮層。
[0045] 圖1示出本發(fā)明一實(shí)施例的設(shè)備構(gòu)成示意圖。參照圖1所示，本發(fā)明的一實(shí)施例 的內(nèi)皮化設(shè)備100可包括旋轉(zhuǎn)電場發(fā)生元件110、固定架120、固定架推進(jìn)裝置130、可調(diào)節(jié) 底座140及共軸校準(zhǔn)裝置150。旋轉(zhuǎn)電場發(fā)生元件110用以代替流式細(xì)胞儀200原有的兩 個(gè)偏轉(zhuǎn)電極。
[0046]圖2、圖3示出本發(fā)明一實(shí)施例的內(nèi)皮化過程原理示意圖，其中圖3為圖2的俯視 圖。參照圖2所示，在血管支架10上方設(shè)置流式細(xì)胞儀200,其噴嘴210向下對著血管支 架10的中軸x，用來噴出含細(xì)胞的液滴11。血管支架10周圍布置一個(gè)旋轉(zhuǎn)電場發(fā)生元件 110,用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)速度可調(diào)的旋轉(zhuǎn)電場，最終通過電場力的變化控制目標(biāo)細(xì)胞的運(yùn)動軌跡 與其在血管支架10的內(nèi)表面的落點(diǎn)分布。
[0047] 作為舉例，旋轉(zhuǎn)電場發(fā)生元件110可以包括如圖2所示的4個(gè)電極板111-114,通 以相位差90度的正弦電壓的方法產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電場。圖9示出旋轉(zhuǎn)電場產(chǎn)生的原理示意圖，通 過信號發(fā)生部115、逆變部116和整流部117來產(chǎn)生4個(gè)相位差為90度的正弦電壓，分別施 加到4個(gè)電極板111-114。盡管圖2和圖9示出旋轉(zhuǎn)電場發(fā)生元件110包括4個(gè)電極板，但 本發(fā)明不對旋轉(zhuǎn)電場發(fā)生元件110的具體結(jié)構(gòu)作任何限制，任何能夠產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)速度可調(diào)的 旋轉(zhuǎn)電場的裝置都可作為本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)電場發(fā)生元件110。
[0048] 固定架120用于固定血管支架10,使血管支架10保持垂直狀態(tài)。固定架120可具 有上固定圈121、下固定圈122、上連桿123、下連桿124、以及移動桿125。每一固定圈121、 122的內(nèi)緣可設(shè)有多個(gè)支腳126。通過上固定圈121和下固定圈122可將血管支架10固定、 撐起、拉直成圓筒形。固定架120不對血管支架10上端的入口和下端的出口有任何遮擋。 這樣，依靠旋轉(zhuǎn)電場對液滴的選擇來決定液滴是留在血管支架10內(nèi)表面，還是通過整個(gè)血 管支架10的內(nèi)腔后飛出。
[0049] 上連桿123、下連桿124分別將上固定圈121、下固定圈122連接到移動桿125。通 過移動桿125的上下移動，可使整個(gè)固定架120以及固定于其上的血管支架10隨之上下移 動。固定架120的長度（沿圖2中X方向）可根據(jù)血管支架10長度不同進(jìn)行調(diào)整。并且， 固定架120可根據(jù)血管支架10內(nèi)徑而更換上固定圈121、下固定圈122。
[0050] 由于含目標(biāo)細(xì)胞的液滴是帶電的，固定架120應(yīng)具有將血管支架10上因落入液滴 而累積的電荷導(dǎo)出的能力。在本實(shí)施例中，整個(gè)固定架120都由導(dǎo)電材料制成，并且連接到 地（GND)。在其他實(shí)施例中，固定架120中，至少使用導(dǎo)電材料制作與血管支架10接觸的上 固定圈121、下固定圈122,并且將上固定圈121、下固定圈122均連接到地（GND)。
[0051] 固定架推進(jìn)裝置130用來帶動固定架120作上下移動。在本實(shí)施例中，固定架推 進(jìn)裝置130由電機(jī)-滾珠絲杠副及其控制電路實(shí)現(xiàn)。圖4示出本發(fā)明一實(shí)施例的固定架推 進(jìn)裝置結(jié)構(gòu)圖。參考圖4所示，固定架推進(jìn)裝置130包括載臺131、絲桿132、絲桿滑塊133、 滑塊導(dǎo)引裝置134。載臺131設(shè)有電機(jī)，通過電機(jī)轉(zhuǎn)動來帶動絲桿132?；瑝K導(dǎo)引裝置134 垂直立于載臺131上，絲桿132位于滑塊導(dǎo)引裝置134內(nèi)部。絲桿132的表面帶有螺紋。 圖5示出本發(fā)明一實(shí)施例的絲桿滑塊的結(jié)構(gòu)，圖6示出本發(fā)明一實(shí)施例的滑塊導(dǎo)引裝置的 結(jié)構(gòu)。參考圖5和圖6所示，絲桿滑塊133的第一部分133a位于滑塊導(dǎo)引裝置134內(nèi)，且 通過與滑塊導(dǎo)引裝置134的配合，實(shí)現(xiàn)上下垂直運(yùn)動。在絲桿滑塊133的第一部分設(shè)有螺 紋孔133c。絲桿132穿過絲桿滑塊133的螺紋孔133c。在旋轉(zhuǎn)的絲桿132推動下，絲桿滑 塊133可以產(chǎn)生緩慢的垂直方向的勻速直線運(yùn)動。絲桿滑塊133的第二部分133b露出于 滑塊導(dǎo)引裝置134之外，并與固定架120的移動桿125上的短桿126剛性連接。
[0052] 固定架固定支架時(shí)可根據(jù)所需支架長度不同進(jìn)行調(diào)整，通過設(shè)定電機(jī)轉(zhuǎn)速使絲桿 滑塊-固定架實(shí)現(xiàn)垂直方向勻速直線運(yùn)動，使血管支架沿中軸線勻速直線向下移動。
[0053] 圖10示出本發(fā)明一實(shí)施例的共軸校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)。共軸校準(zhǔn)裝置150位于固定架 120的正上方，且通過血管支架接頭158來連接固定架120。血管支架接頭158下端連接血 管支架10,上端與共軸校準(zhǔn)裝置150剛性相連。
[0054] 共軸校準(zhǔn)裝置150的作用是確保流式細(xì)胞儀的液流從血管支架10的中軸處進(jìn)入， 且進(jìn)入血管支架10時(shí)的速度方向與血管支架中軸重合。
[0055] 在本實(shí)施例中，共軸校準(zhǔn)裝置150包括三個(gè)細(xì)光束激光發(fā)射器151、152、153和微 型攝像機(jī)154、155、156。其中激光發(fā)射器151和微型攝像機(jī)154,激光發(fā)射器152和微型攝 像機(jī)155,激光發(fā)射器153和微型攝像機(jī)156分別為一對。每一對都位于不同的水平高度。 三個(gè)激光發(fā)射器151、152、153的發(fā)射角度預(yù)先校準(zhǔn)為：從依次相差120度的角度，水平經(jīng)過 固定架120的中軸線。三個(gè)攝像機(jī)154、155、156從側(cè)面拍攝每一個(gè)激光發(fā)射器的激光頭是 否照亮了未經(jīng)偏轉(zhuǎn)的液流。如果三個(gè)激光發(fā)射器的激光頭同時(shí)照亮液流，則可判定液流進(jìn) 入血管支架10的位置和速度方向均滿足要求。
[0056] 圖8A-8D示出可調(diào)節(jié)底座的結(jié)構(gòu)，其中圖8A為可調(diào)節(jié)底座的俯視圖，圖8B示出可 調(diào)節(jié)底座的水平y(tǒng)方向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，圖8C示出可調(diào)節(jié)底座的水平z方向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，圖8D示出 可調(diào)節(jié)底座的設(shè)備固定臺。參照圖8A-8D所示，可調(diào)節(jié)底座140位于整個(gè)裝置的底部，和共 軸校準(zhǔn)裝置150配合使用。可調(diào)節(jié)底座140可包括座體141、傾斜度定位螺絲142、水平位 置調(diào)節(jié)區(qū)143、螺絲固定架144、第一水平定位螺絲組145、水平滑塊146、第一引導(dǎo)桿147a、 第二引導(dǎo)桿147b、第二水平定位螺絲組148、設(shè)備固定臺149。
[0057] 座體141可為各種平面形狀，例如圖8A所示的三角形。座體141大致呈水平放置， 傾斜度定位螺絲142設(shè)置在座體141上，可用于調(diào)節(jié)座體141的傾斜度。傾斜度定位螺絲 142的數(shù)量可根據(jù)需要選定。
[0058] 座體141上具有水平位置調(diào)節(jié)區(qū)143,圖8B所示的水平y(tǒng)方向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可設(shè)置在 這一區(qū)域。水平y(tǒng)方向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可包括螺絲固定架144、第一水平定位螺絲組145以及第一 引導(dǎo)桿147a。第一引導(dǎo)桿147a可穿過螺絲固定架144,在第一導(dǎo)引桿147a的中段設(shè)置水 平滑塊146。第一水平定位螺絲組145設(shè)在第一引導(dǎo)桿147a兩端，用以調(diào)節(jié)水平滑塊146 在y方向的位置。
[0059] 如圖8C所示，水平z方向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可包括水平滑塊146、第二引導(dǎo)桿147b以及第 二水平定位螺絲組148。第二引導(dǎo)桿147b可穿過水平滑塊146,在第二引導(dǎo)桿147b的中段 設(shè)置設(shè)備固定臺149。第二水平定位螺絲組148設(shè)在第二引導(dǎo)桿147b兩端，用以調(diào)節(jié)設(shè)備 固定臺149在z方向的位置。這樣，設(shè)備固定臺149將可在y、z方向移動。
[0060] 如圖8D所示，設(shè)備固定臺149上具有導(dǎo)引槽149a。
[0061] 可調(diào)節(jié)底座140的作用為調(diào)整整個(gè)固定架120以及共軸校準(zhǔn)裝置150的水平位置 和傾斜程度，使共軸校準(zhǔn)裝置150的三個(gè)激光發(fā)射器151、152、153的激光頭同時(shí)照亮未經(jīng) 偏轉(zhuǎn)的液流，使液流進(jìn)入血管支架10時(shí)的位置和速度方向符合預(yù)設(shè)的初始條件的要求。這 一預(yù)設(shè)的初始條件將在后面引入數(shù)學(xué)模型來說明。
[0062] 概括來說，本發(fā)明一實(shí)施例的血管內(nèi)皮化設(shè)備的內(nèi)皮化過程如下：固定血管支架 10,調(diào)節(jié)底座140直到共軸校準(zhǔn)裝置150表明血管支架10的中軸線與流式細(xì)胞儀的噴嘴 210的中軸線共軸。在旋轉(zhuǎn)電場發(fā)生元件110間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電場。進(jìn)入血管支架10中的帶電 目標(biāo)液滴在電場力作用下，將做離軸運(yùn)動到達(dá)支架材料內(nèi)表面。目標(biāo)液滴所帶的電荷將由 與血管支架10相連并接地的固定架120消除。非目標(biāo)液滴則不受電場力作用，通過整個(gè)血 管支架10的內(nèi)腔后飛出。在后文中將證明，目標(biāo)液滴將在血管支架10的內(nèi)壁均勻整齊的 著陸。經(jīng)過后續(xù)細(xì)胞-支架材料復(fù)合體體外預(yù)適應(yīng)過程后，內(nèi)皮細(xì)胞由球狀鋪展開并形成 細(xì)胞連接，最后將完全覆蓋裸露的血管支架10的內(nèi)腔面。最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)細(xì)胞在血管移植物 的支架材料上均勻種植即內(nèi)皮化的目的。
[0063] 下面通過建立帶有目標(biāo)細(xì)胞液滴的動力學(xué)模型來說明目標(biāo)液滴如何落在血管支 架10的內(nèi)壁。
[0064] 以帶電的目標(biāo)液滴為研究對象，可將目標(biāo)液滴在血管支架內(nèi)腔受電場作用的飛行 過程抽象成一帶電質(zhì)點(diǎn)在旋轉(zhuǎn)電場力、重力和空氣阻力作用下的運(yùn)動。參考系定義如圖10 所示：以重錘線方向噴嘴中心點(diǎn)所在直線為X軸，正方向指向重力方向；原點(diǎn)定為電場上邊 緣平面與X軸的交點(diǎn)。考慮到實(shí)際情況中，細(xì)胞的種植密度應(yīng)該能使不同種植處的細(xì)胞間 能夠相互形成連接。因此，在確定液滴落點(diǎn)（即種植點(diǎn)）時(shí)不僅要計(jì)算著陸點(diǎn)水平間距（與 電場旋轉(zhuǎn)速度有關(guān)），還應(yīng)計(jì)算固定架120連同血管支架10 -同的移動速度v。。參數(shù)定義 及實(shí)際取值范圍詳見下表1。為保持與本設(shè)備實(shí)際測量、設(shè)計(jì)過程的一致，涉及流式細(xì)胞儀 的參數(shù)均以BeckmanCoulter公司的MoFlo?分選型流式細(xì)胞儀為準(zhǔn)：
[0065]表1:參數(shù)定義及實(shí)際取值范圍/數(shù)量級

【權(quán)利要求】
1. 一種血管移植物內(nèi)皮化方法，包括以下步驟： 垂直固定一管狀的血管支架，使該血管支架位于流式細(xì)胞儀的噴嘴下方，使該血管支 架的中軸線與該噴嘴的中軸線共軸，并使該血管支架電性連接到一接地電位； 在該血管支架的內(nèi)腔產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)電場，使來自該噴嘴的不連續(xù)液滴落入該內(nèi)腔時(shí)，這 些液滴中含目標(biāo)細(xì)胞的帶電液滴在該內(nèi)腔發(fā)生偏轉(zhuǎn)，做離軸運(yùn)動到達(dá)血管支架的內(nèi)表面； 以及 在來自該噴嘴的液滴落入該內(nèi)腔的過程中，帶動該血管支架直線向下移動，使帶電液 滴達(dá)到血管支架在垂直方向上的不同位置。
2. 如權(quán)利要求1所述的血管移植物內(nèi)皮化方法，其特征在于，在該血管支架的內(nèi)腔產(chǎn) 生該旋轉(zhuǎn)電場前還包括： 通過調(diào)整該血管支架的水平位置和/或傾斜程度，使該血管支架的中軸線與該噴嘴的 中軸線共軸。
3. 如權(quán)利要求2所述的血管移植物內(nèi)皮化方法，其特征在于，調(diào)整該血管支架的水平 位置和/或傾斜程度，使該血管支架的中軸線與該噴嘴的中軸線共軸的步驟包括： 從至少3個(gè)位于不同水平高度的不同角度發(fā)射激光照射該噴嘴和該血管支架之間的 中軸線；以及 調(diào)整該血管支架的水平位置和/或傾斜程度，使從每一束激光的相同水平高度的側(cè)面 拍攝到每一束激光照亮該噴嘴的不連續(xù)液滴。
4. 如權(quán)利要求1所述的血管移植物內(nèi)皮化方法，其特征在于，根據(jù)含目標(biāo)細(xì)胞的帶電 液滴在該血管支架的內(nèi)表面的布植密度設(shè)定該旋轉(zhuǎn)電場的旋轉(zhuǎn)角速度。
5. 如權(quán)利要求1所述的血管移植物內(nèi)皮化方法，其特征在于，根據(jù)含目標(biāo)細(xì)胞的帶電 液滴在該血管支架的內(nèi)表面的布植密度設(shè)定該血管支架直線向下移動的速度。
6. -種血管移植物內(nèi)皮化設(shè)備，包括： 固定架，用于垂直固定一管狀的血管支架，使該血管支架位于流式細(xì)胞儀的噴嘴下方 并且該血管支架的中軸線與該噴嘴的中軸線共軸，其中該固定架電性連接到一參考電位； 旋轉(zhuǎn)電場發(fā)生元件，設(shè)于該固定架周圍，用以在該血管支架的內(nèi)腔產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)電場，使 來自該噴嘴的液滴落入該內(nèi)腔時(shí)，所述液滴中含目標(biāo)細(xì)胞的帶電液滴在該內(nèi)腔發(fā)生偏轉(zhuǎn)， 做離軸運(yùn)動到達(dá)血管支架的內(nèi)表面；以及 固定架推進(jìn)裝置，連接該固定架，在來自該噴嘴的液滴落入該內(nèi)腔的過程中，帶動該固 定架及該血管支架直線向下移動，使帶電液滴達(dá)到血管支架在垂直方向上的不同位置。
7. 如權(quán)利要求6所述的血管移植物內(nèi)皮化設(shè)備，其特征在于，還包括可調(diào)節(jié)底座，用于 放置該固定架推進(jìn)裝置，用于調(diào)整該固定架的水平位置和傾斜程度。
8. 如權(quán)利要求6所述的血管移植物內(nèi)皮化設(shè)備，其特征在于，還包括共軸校準(zhǔn)裝置，用 以檢測該噴嘴的中軸線與該噴嘴的中軸線是否共軸。
9. 如權(quán)利要求8所述的血管移植物內(nèi)皮化設(shè)備，其特征在于，該共軸校準(zhǔn)裝置包括： 至少三個(gè)激光發(fā)射器，布置在不同的水平高度和角度上，用以發(fā)射激光照射該噴嘴和 該血管支架之間的中軸線；以及 至少三個(gè)攝像頭，一一對應(yīng)地布置在各激光發(fā)射器的相同水高度的側(cè)面，以檢測各束 激光是否照亮該噴嘴的不連續(xù)液滴。
【文檔編號】A61F2/82GK104383610SQ201410753659
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】韓長杰, 王玉玨 申請人:王玉玨, 韓長杰