CN110819533B - 一种双注射泵不间断供液*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双注射泵供液***，包括第一、二台注射泵(1、2)、控制***、第一、二、三、四三通接头(12、3、9、6)、流动腔(8)、储液瓶(7)、硅胶管；所述第一、第二台注射泵(1、2)出口通过所述硅胶管分别与所述第一、第二三通接头(12、3)中的a端相连；所述第三三通接头(9)，用于汇集所述第一三通接头(12)c端与所述第二三通接头(3)b端；所述第四三通接头(6)，用于汇集所述第一三通接头(12)b端与所述第二三通接头(3)c端；通过控制***监测两台注射泵的液量，当两台注射泵中的当前液量达到由控制***设定的换向阈值时，控制所述两台注射泵同时换向。可实现定向持续供液，具有广泛的应用前景。

Description

一种双注射泵不间断供液***

技术领域

本发明属于生物力学工程领域，具体涉及一种能实现为流动腔连续定向供液的双注射泵不间断供液***。

背景技术

流动腔是一种通过培养液流动对体外培养的贴壁细胞施加定量剪切力的体外细胞力学加载装置，通过控制流动腔腔室的尺寸可建立流体流量对腔室壁面剪切力的函数关系。流动腔用于细胞剪切力刺激培养时，为获得定量化的实验结果，需要对细胞施加精准可控的剪切力。

目前为流动腔实现定向持续供液多采用蠕动泵供液***。蠕动泵供液***以脉动流形式输出的培养液，流量因脉动性难以控制为定值，且已有的消除脉动的方法具有精准度低、电机受电压波动影响大、泵管压紧程度不便量化控制等弊端，难以精细化控制培养液定量稳定输出。注射泵***采用高精度电机与减速器配套，能为培养液精密定量输出提供稳定动力，但受限于注射泵规格无法配置任意容量培养液，不能满足长时间体外细胞培养试验的需求。单一注射泵实现持续流动只能采用“注入/抽取”模式，必然导致培养液反向流动，且即使用最快的速度“抽取”模式回抽培养液也会有一定时间的断流，不能实现连续不间断的供液。

发明内容

为了解决上述现有供液***存在的问题，本发明提出了一种双注射泵不间断供液***，本发明的特点是可对细胞施加大小精准可控、单向恒定、连续不断的流体剪切力。

一种双注射泵不间断供液***，第一台注射泵、控制***、第一、二、三、四三通接头、流动腔、储液瓶、硅胶管；所述第一、第二台注射泵出口通过所述硅胶管分别与所述第一、第二三通接头中的a端相连；所述第三三通接头，用于汇集所述第一三通接头c端与所述第二三通接头b端；所述第四三通接头，用于汇集所述第一三通接头b端与所述第二三通接头 c端；液体从所述第三三通接头c端流出，流入所述流动腔，从所述流动腔出口流入所述储液瓶中，所述储液瓶中液体流出至所述第四三通接头c端；所述第一台注射泵和所述第二台注射泵中任一个注射液体时，另一个抽取液体，并通过所述控制***进行监测，当所述第一、第二注射泵中的当前液量达到由所述控制***设定的换向阈值时，控制所述第一、二台注射泵同时换向；当所述第一台注射泵注射液体时，所述第一三通接头c端和所述第二三通接头 c端关闭，其他所述三通接头各端开启，当所述第二台注射泵注射液体时，所述第一三通接头b端和所述第二三通接头b端关闭，其他所述三通接头各端开启。

在本发明中，所述第一、二三通接头b、c端的开启和关闭通过气动开关实现。

在本发明中，所述气动开关包括有四个气动夹A、B、a、b，气动夹A、B、a、b分别夹在所述第一三通接头c端、所述第一三通接头b端、所述第二三通接头b端、所述第二三通接头c端；当所述第一台注射泵处于注射状态时，两个所述气动夹A、b开启，两个所述气动 B、a夹关闭，当所述第二台注射泵处于注射状态时，两个所述气动夹A、b关闭，两个所述气动夹B、a开启。

本发明中，所述***还包括电磁阀、气泵；四个所述气动夹A、B、a、b的开闭分别由控制***通过四个所述电磁阀控制，其气压由所述气泵统一提供。

本发明中，所述流动腔中种植有实验细胞，根据实验需求，所述流动腔可更更换为其他装置，如培养瓶等。

本发明中，所述储液瓶中应事先配备有一定容量的培养液。在进行长时间实验时，可按需选择任意容量的所述储液瓶配置适量培养液。

本发明中，所述控制***还可以设定总的注射液量，通过单片机与继电器配合，连接电磁阀，控制电磁阀通气或断气以控制气动夹的开闭，通过通讯协议读取泵的液量，到达设置的换向阈值时触发两个注射泵注射、抽取换向的同时控制所述气动夹开闭状态变化，完成不间断连续定量供液。

本发明中，所述控制***包括操作界面，还可以直接在所述操作界面上设置剪切力大小。

本发明的优点和积极效果在于：

1、具有更高的精度，稳定性强，***可控性高。

2、可通过对注射液量的设置，达到剪切力施加精准可控。

3、双注射泵交替工作，对流动腔始终为“注入”模式供液，不会因注射泵换向而导致培养液反向流动，可满足定向供液的需求。

4、双注射泵可配置培养瓶，不会因规格限制培养液总量，可满足长时间实验需求。

5、双注射泵与两个三通阀同步换向，覆盖了单三通阀相比对流动腔的“注入”供液后进行培养液“抽取”时供液的暂停时间段，可实现不间断供液。

6、***集成度高，使用便捷。注射液量的计算、注射泵的控制与气动夹的控制均可由控制***完成，实验人员只需在界面设置所需剪切力大小。

7、***具有良好通用性，部件的更换与维护十分方便，可适用于除流动腔外任何供液回路。可配套任意支持与电脑通讯的注射泵。

8、细胞培养相关部分均可高温灭菌。***中与培养液直接接触的、硅胶管、储液瓶、流动腔更换与灭菌方便。

附图说明

图1是本发明的一种双注射泵供液***的结构示意图。

附图标记：1—第一注射泵；2—第二注射泵；3—第二三通接头；4—气动夹a；5—气动夹b；6—第四三通接头；7—储液瓶；8—流动腔；9—第三三通接头；10—气动夹A；11—气动夹B；12—第一三通接头。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明提出的一种双注射泵不间断供液***做进一步的详细说明。

本发明提供的双注射泵不间断供液***，主要包括两台注射泵1和2、四个三通接头3、 6、9和12、四个气动夹、电磁阀、气泵、流动腔8、储液瓶7、硅胶管、控制***等。

本发明用于流动腔供8液。流动腔8中种植有实验细胞，其中注满培养液。储液瓶7中应事先配备有一定容量的培养液。在进行长时间试验时，可通过储液瓶7对供液***中废培养液进行抽取，更换新鲜培养液，维护细胞生存环境。

两台注射泵中，第一台注射泵1出口，通过硅胶管，连接第一三通接头12a端；第二台注射泵2出口，通过硅胶管，连接第二三通接头3a端。第一三通接头12c端，通过硅胶管，连接第三三通接头9a端；第二三通接头3b端，通过硅胶管，连接第三三通接头9b端；第一三通接头12b端，通过硅胶管，连接第四三通接头6b端；第二三通接头3c端，通过硅胶管，连接第四三通接头6a端。第三三通接头9c端，通过硅胶管连接生物反应器上带有的旋转接头，转接头通过硅胶管连接位于生物回转器上的流动腔8。流动腔8出口，通过硅胶管经过生物反应器上的旋转接头，再连接到储液瓶7中，储液瓶7出口连接第四三通接头6c端。气动夹A10、B11、a4、b5，分别夹在第一三通接头12c端、第一三通接头12b端、第二三通接头3b端、第二三通接头3c端。

两台注射泵中，第一台注射泵1先注射液体，第二台注射泵2抽取液体，当第一、二台注射泵1、2中的液量达到控制***设定的换向阈值时，两台注射泵同时换向，改为第一台注射泵1抽取液体，第二台注射泵2注射液体。当第一台注射泵1处于注射状态时，两个气动夹A10、b5开启，两个气动夹B11、a4关闭，此时培养液由第一台注射泵1依次流入第一三通接头12a、c端与第三三通接头9a、c端，之后流经流动腔，流入储液瓶。储液瓶中液体，被第二台注射泵2依次通过第四三通接头6c、a端，第二三通接头3c、a端抽取。当双注射泵实现换向的同时，两个气动夹A10、b5关闭，两个气动夹B11、a4开启。此时培养液由第二台注射泵2依次流入第二三通接头3a、b端与第三三通接头9b、c端，之后流经流动腔8，流入储液瓶7。储液瓶7中液体，被第一台注射泵1依次通过第四三通接头6c、a端，第一三通接头12b、a端抽取。从而实现培养液对流动腔8内细胞施加大小精准可控、单向恒定的流体剪切力。

气动夹A10、B11、a4、b5分别由四个两位三通电磁阀控制，分为气动夹A10与b5、气动夹B11与a4两组。当一组开关打开时，另一组开关关闭。为实现这一控制，使用单片机配合继电器完成对电磁阀的控制，气动夹所需气压可由气泵提供。

所述控制***中包含操作界面，可直接在界面上调节剪切力大小，两台注射泵1、2的注射液量，换向控制与气动夹控制均由控制***计算并完成。控制***设置两台注射泵1、2的换向阈值液量，通过通讯协议读取两台注射泵的液量，当上位机监控两台注射泵的当前液量低于换向阈值时，自动向单片机发出指令，单片机通过电位器控制继电器开闭，通过电磁阀实现两组气动夹的开闭，使两台注射泵交替上液，完成不间断连续定量供液。该部分属于自动触发事件，无需手动触发，仅需在控制***界面中设计所需剪切力、设定换向阈值。

本发明提供一种双注射泵供液***，可对细胞使加大小精准可控、单向、持续不断恒定的流体剪切力，使搭配该供液***的生物回转器，更加准确地模拟动物细胞在太空中的力学环境，具有创新性及较大的科研推广和应用前景。

上述仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种双注射泵不间断供液***，其特征在于，包括第一、二台注射泵(1、2)、控制***、第一、二、三、四三通接头(12、3、9、6)、流动腔(8)、储液瓶(7)、硅胶管；所述第一、第二台注射泵(1、2)出口通过所述硅胶管分别与所述第一、第二三通接头(12、3)中的a端相连；所述第三三通接头(9)，用于汇集所述第一三通接头(12)c端与所述第二三通接头(3)b端；所述第四三通接头(6)，用于汇集所述第一三通接头(12)b端与所述第二三通接头(3)c端；液体从所述第三三通接头(9)c端流出，流入所述流动腔(8)，从所述流动腔(8)出口流入所述储液瓶(7)中，所述储液瓶(7)中液体流出至所述第四三通接头(6)c端；所述第一台注射泵(1)和所述第二台注射泵(2)中任一个注射液体时，另一个抽取液体，并通过所述控制***进行监测，当所述第一、第二注射泵(1、2)中的当前液量达到由所述控制***设定的换向阈值时，控制所述第一、二台注射泵(1、2)同时换向，实现所述第一、二注射泵(1、2)交替供液；当所述第一台注射泵(1)注射液体时，所述第一三通接头(12)c端和所述第二三通接头(3)c端关闭，其他所述三通接头各端开启，当所述第二台注射泵(2)注射液体时，所述第一三通接头(12)b端和所述第二三通接头(3)b端关闭，其他所述三通接头各端开启；

所述第一、二三通接头(12、3)b、c端的开启和关闭通过气动开关实现；

所述气动开关包括有四个气动夹A、B、a、b(10、11、4、5)，所述气动夹A、B、a、b(10、11、4、5)分别夹在所述第一三通接头(12)c端、所述第一三通接头(12)b端、所述第二三通接头(3)b端、所述第二三通接头(3)c端；当所述第一台注射泵(1)处于注射状态时，两个所述气动夹A、b(10、5)开启，两个所述气动B、a(11、4)夹关闭，当所述第二台注射泵(2)处于注射状态时，两个所述气动夹A、b(10、5)关闭，两个所述气动夹B、a(11、4)开启。

2.根据权利要求1所述的供液***，其特征在于，还包括电磁阀、气泵；四个所述气动夹A、B、a、b(10、11、4、5)的开闭分别由控制***通过四个所述电磁阀控制，其气压由所述气泵统一提供。

3.根据权利要求1所述的供液***，其特征在于，所述流动腔(8)中种植有实验细胞，根据实验需求，所述流动腔可更换为其他装置。

4.根据权利要求1所述的供液***，其特征在于，可按需选择任意容量的所述储液瓶(7)配置适量培养液。

5.根据权利要求2所述的供液***，其特征在于，所述控制***还可以设定总的注射液量，通过单片机与继电器配合，连接电磁阀，控制电磁阀通气或断气以控制气动夹的开闭，通过通讯协议读取所述第一、二台注射泵(1、2)的液量，到达设置的换向阈值时触发第一、二台注射泵注射、抽取换向的同时控制所述气动夹开闭状态变化，完成不间断连续定量供液。

6.根据权利要求1所述的供液***，其特征在于，所述控制***包括操作界面，可以直接在所述操作界面上设置剪切力大小。

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