CN210340942U - 一种通过模拟血管脉动从而施加力学刺激的细胞培养装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于细胞培养技术领域，具体公开了一种通过模拟血管脉动从而施加力学刺激的细胞培养装置，包括动力***，动力***通过软管与培养***连接形成连接回路；培养***包括脉动槽，培养***还包括与脉动槽过盈配合的培养架；脉动槽上设有培养槽，培养槽底面上设有与培养槽相配合的水槽；水槽上设有与水槽相配合的高弹性薄膜，高弹性薄膜上贴设有与高弹性薄膜相配合的纤维薄膜；高弹性薄膜、纤维薄膜均与培养架相配合。通过动力***和培养***相配合实现通过模拟血管脉动从而达到柔和施加力学刺激效果，该装置在加压过程中通过蠕动泵施加作用力，通过脉动槽和培养架之间的配合，通过结合高弹性薄膜、纤维薄膜实现更加柔和的力学刺激。

Description

一种通过模拟血管脉动从而施加力学刺激的细胞培养装置

技术领域

本实用新型属于细胞培养技术领域，具体涉及一种通过模拟血管脉动从而施加力学刺激的细胞培养装置。

背景技术

在生理条件下，细胞在复杂的动态环境中进行生命活动。细胞在生长过程中会受到诸如血液剪切应力、拉伸力、压力、脉动等力学刺激的影响。然而，目前涉及细胞生物学、分子生物学、遗传学和免疫学等学科研究的诸多细胞培养实验大多数仍广泛使用培养皿局限于单一静态的培养环境。显然，细胞在静态环境中培养的检测结果与动态环境中是有很大差异的。因此，模仿体内生理环境建立一个动态的生存微环境才能够较为真实的反映细胞的增殖情况。现有体外细胞培养技术，普遍是将培养皿放置于培养箱内，培养一段时间后将培养皿取出，再对其进行力学刺激并观察细胞的反馈，操作不便且效率低，培养质量不高，不能够为细胞行为的研究提供良好的借鉴。

实用新型内容

为了克服了现有气体加压过程中细胞受力不均匀且力度不可控的问题，本实用新型提供了一种力学刺激更加柔和、可控制性强且操作简单方便的通过模拟血管脉动从而施加力学刺激的细胞培养装置。

基于上述目的，本实用新型通过如下技术方案实现：

一种通过模拟血管脉动从而施加力学刺激的细胞培养装置，包括动力***，动力***通过软管与培养***连接形成连接回路；培养***包括脉动槽，培养***还包括与脉动槽过盈配合的培养架；脉动槽上设有培养槽，培养槽底面上设有与培养槽相配合的水槽；水槽上设有与水槽相配合的高弹性薄膜，高弹性薄膜上设有与高弹性薄膜紧配合的纤维薄膜；高弹性薄膜、纤维薄膜均与培养架相配合。

优选地，水槽相对两侧面均设有与水槽侧面间隙配合的条型凹槽，水槽其余两侧面上均设有通水孔，任一条型凹槽的外侧面与培养槽内面同面，通水孔通过脉动槽与软管相连接。

优选地，通水孔均设置在水槽侧面中心处，通水孔直径均为水槽深度的1/2-5/6。

优选地，培养架上设有沿培养架轴对称的开口，培养架底面上设有与培养槽过盈配合的凸起，凸起沿开口的周长设置，凸起上设有与条型凹槽相配合的一对条型凸起；培养架顶面上设有与开口相配合的培养架盖。

优选地，培养架侧面均突出于脉动槽侧面。

优选地，动力***包括蠕动泵，动力***还包括通过软管与蠕动泵相连接的过滤瓶，过滤瓶通过软管与通水孔相连。

优选地，通水孔直径等于软管直径；培养架盖设为透明盖板；软管为硅胶软管。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

（1）动力***通过软管和培养***相配合实现通过模拟血管脉动从而达到柔和施加力学刺激效果，脉动槽和过盈配合的培养架能够实现二者之间的稳固活动连接，水槽和高弹性薄膜相配合实现对纤维薄膜上培养细胞的柔和刺激，高弹性薄膜、纤维薄膜与培养架相配合可以实现固定架对两层薄膜的固定和稳定工作，而且能够方便的对高弹性薄膜、纤维薄膜进行更换。

（2）通水孔与软管配合实现水流进入和流出水槽，条型凹槽起到固定高弹性薄膜和纤维薄膜的作用。

（3）通水孔均设置在水槽侧面中心处，可以最大限度的实现水流变化时水槽内的水随之变化，实现对高弹性薄膜的及时反应。通水孔直径最小为水槽深度的一半，最大为水槽深度的5/6，能够保证高弹性薄膜对水流变化及时作出反应。

（4）开口和培养架盖相配合，可以防止培养皿内环境污染和培养液蒸发，还能够实时观察细胞培养状态，分析细胞培养的生长情况。与培养槽过盈配合的凸起起到培养架与脉动槽紧密配合的作用，用力就能够使脉动槽和培养架连接在一起。条型凸起与条型凹槽相配合，不仅起到固定高弹性薄膜和纤维薄膜的作用，还起到固定培养架和脉动槽的作用。

（5）培养架侧面均突出于脉动槽侧面，便于受力分离培养架和脉动槽。

（6）蠕动泵具有无污染、精度高、密封性好以及维护简单等特点，蠕动泵、过滤瓶、脉动槽之间形成回路，实现循环使用的效果，过滤瓶用来排出软管内的空气，以保证水压稳定变化；蠕动泵的周期性供水使得脉动槽内的水压发生连续变化，变化的水压带动覆盖在水槽上方的高弹性薄膜发生形变，高弹性薄膜再带动与其紧紧贴合的纤维薄膜发生起伏振动，进而将力刺激传递到培养在纤维薄膜上的细胞。

（7）通水孔直径等于软管直径能够避免由于二者直径不同造成水流在水槽内聚集过多或过少，避免水槽上的高弹性薄膜不能准确反映水压的连续变化。培养架盖设为透明盖板不仅可以防止培养皿内环境污染和培养液蒸发，还能够实时观察细胞培养状态，分析细胞培养的生长情况。软管为硅胶软管，具有柔软、耐高温、性能稳定等优点。

综上，本实用新型通过动力***和培养***相配合实现通过模拟血管脉动从而达到柔和施加力学刺激效果，该装置在加压过程中通过蠕动泵施加作用力，通过脉动槽和培养架之间的配合，通过结合高弹性薄膜、纤维薄膜实现更加柔和的力学刺激，能够保证细胞正常生长的情况下获得更加准确的实验结果，而脉动槽和培养架之间通过过盈配合固定，只需要用力即可打开装置安装或取下纤维薄膜，操作更加方便，培养架盖设为透明盖板不仅可以防止培养皿内环境污染和培养液蒸发，还能够实时观察细胞培养状态，分析细胞培养的生长情况。

附图说明

图1是实施例1的连接示意图；

图2是实施例1的脉动槽和培养架结构示意图；

图3是实施例1的脉动槽结构示意图；

图4是实施例1的培养架结构示意图1；

图5是实施例1的培养架结构示意图2；

图6是实施例2的脉动槽和培养架结构示意图；

图7是实施例2的脉动槽结构示意图；

图8是实施例2的培养架结构示意图。

图中，1、蠕动泵，2、软管，3、过滤瓶，4、培养***，5、脉动槽，6、培养架，7、纤维薄膜，8、高弹性薄膜，9、培养架盖，10、水槽，11、通水孔，12、条型凹槽，13、培养槽，14、开口，15、凸起，16、条型凸起。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本实用新型作进一步详细说明，但并不限制本实用新型的范围。

实施例1：

一种通过模拟血管脉动从而施加力学刺激的细胞培养装置，其结构如图1-图5所示，包括动力***，动力***包括蠕动泵1，动力***还包括通过软管2与蠕动泵1相连接的过滤瓶3，过滤瓶3通过软管2与通水孔11相连。动力***通过软管2与培养***4连接形成连接回路；培养***4包括脉动槽5，培养***4还包括与脉动槽5过盈配合的培养架6；脉动槽5上设有培养槽13，培养槽13底面上设有与培养槽13相配合的水槽10；水槽10上设有与水槽10相配合的高弹性薄膜8，高弹性薄膜8上贴设有与高弹性薄膜8相配合的纤维薄膜7；高弹性薄膜8、纤维薄膜7均与培养架6相配合。

水槽10相对两侧面均设有与水槽10侧面间隙配合的条型凹槽12，水槽10其余两侧面上均设有通水孔11，任一条型凹槽12的外侧面与培养槽13内面同面，通水孔11通过脉动槽5与软管2相连接。通水孔11均设置在水槽10侧面中心处，通水孔11直径均为水槽10深度的1/2-5/6。通水孔11直径等于软管2直径；培养架盖9设为透明盖板；软管2为硅胶软管。

培养架6上设有沿培养架6轴对称的开口14，培养架6底面上设有与培养槽13过盈配合的凸起15，凸起15沿开口14的周长设置，凸起15上设有与条型凹槽12相配合的一对条型凸起16；培养架6顶面上设有与开口14相配合的培养架盖9。培养架6侧面均突出于脉动槽5侧面。

使用时，第一步：装置的清洗与消毒；使用95%的酒精擦洗蠕动泵1和软管2，高弹性薄膜8和纤维薄膜7用95%的酒精浸泡过夜，过滤瓶3、脉动槽5和培养架6进行高温灭菌，最后再使用紫外灯照射全部零件。第二步：配置细胞培养液；在无菌环境中针对选用的细胞以及培养目的选择相应的溶液配方配置细胞培养液。第三步：安装高弹性薄膜8、纤维薄膜7，安装脉动槽5和培养架6；在无菌环境中将高弹性薄膜8和纤维薄膜7小心固定在培养槽13上，注意高弹性薄膜8和纤维薄膜7要紧密贴合，平铺且不受力，将培养架6用力插进脉动槽5内，凸起15***至培养槽13底面，条型凸起16***至条型凹槽12底面，使得培养架6和脉动槽5紧密结合。第四步：细胞接种；在培养槽13加入适量细胞培养液并接种适宜密度的细胞。第五步：装置参数设定；根据实验需求为蠕动泵1设置合适的转动频率。第六步：细胞培养；将该装置放入培养箱中并启动装置运行，打开蠕动泵1，蠕动泵1开始通过软管2对培养***4进行周期性供水，连接通水孔11两端的一部分软管2固定在水槽10最高点持平的高度，促使水槽10内的水与高弹性薄膜8始终处于接触状态，水流通过一端通水孔11进入水槽10，由于通水孔11两端软管2与水槽10最高点持平，水槽10开始存水，水槽10存水的同时水会沿软管2向另一端软管2流动，另一端软管2的一部分与水槽10最高点持平，因此水槽10继续存水，当水槽10内的水与水槽10顶端的高弹性薄膜8接触时，水槽10内的水达到最高点，另一端软管2内的水通过一部分软管2的最高点流向过滤瓶3，过滤瓶3用来排出软管2内的空气，以保证水压稳定变化。蠕动泵1从过滤瓶3抽取水，从而形成一个完整的回路，蠕动泵1持续工作，使得水槽10内的水压发生连续变化，变化的水压带动覆盖在水槽10上方的高弹性薄膜8发生形变，高弹性薄膜8再带动与其紧紧贴合的纤维薄膜7发生起伏振动，进而将力刺激传递到培养在纤维薄膜7上的细胞上，从而实现模拟血管脉动从而施加力学刺激的细胞培养。第七步：细胞观察；定期给细胞换液并观察细胞生长状况等。

实施例2：

一种通过模拟血管脉动从而施加力学刺激的细胞培养装置，其结构如图6-图8所示，与实施例1的不同之处在于：水槽10侧面未设置与水槽10侧面间隙配合的条型凹槽12，凸起15上未设有与条型凹槽12相配合的条型凸起16。

使用时，第一步：装置的清洗与消毒；使用95%的酒精擦洗蠕动泵1和软管2，高弹性薄膜8和纤维薄膜7用95%的酒精浸泡过夜，过滤瓶3、脉动槽5和培养架6进行高温灭菌，最后再使用紫外灯照射全部零件。第二步：配置细胞培养液；在无菌环境中针对选用的细胞以及培养目的选择相应的溶液配方配置细胞培养液。第三步：安装高弹性薄膜8、纤维薄膜7，安装脉动槽5和培养架6；在无菌环境中将高弹性薄膜8和纤维薄膜7小心固定在培养槽13上，注意高弹性薄膜8和纤维薄膜7要紧密贴合，平铺且不受力，将培养架6用力插进脉动槽5内，凸起15***至培养槽13底面，使得培养架6和脉动槽5紧密结合。第四步：细胞接种；在培养槽13加入适量细胞培养液并接种适宜密度的细胞。第五步：装置参数设定；根据实验需求为蠕动泵1设置合适的转动频率。第六步：细胞培养；将该装置放入培养箱中并启动装置运行，打开蠕动泵1，蠕动泵1开始通过软管2对培养***4进行周期性供水，连接通水孔11两端的一部分软管2固定在水槽10最高点持平的高度，促使水槽10内的水与高弹性薄膜8始终处于接触状态，水流通过一端通水孔11进入水槽10，由于通水孔11两端软管2与水槽10最高点持平，水槽10开始存水，水槽10存水的同时水会沿软管2向另一端软管2流动，另一端软管2的一部分与水槽10最高点持平，因此水槽10继续存水，当水槽10内的水与水槽10顶端的高弹性薄膜8接触时，水槽10内的水达到最高点，另一端软管2内的水通过一部分软管2的最高点流向过滤瓶3，过滤瓶3用来排出软管2内的空气，以保证水压稳定变化。蠕动泵1从过滤瓶3抽取水，从而形成一个完整的回路，蠕动泵1持续工作，使得水槽10内的水压发生连续变化，变化的水压带动覆盖在水槽10上方的高弹性薄膜8发生形变，高弹性薄膜8再带动与其紧紧贴合的纤维薄膜7发生起伏振动，进而将力刺激传递到培养在纤维薄膜7上的细胞上，从而实现模拟血管脉动从而施加力学刺激的细胞培养。第七步：细胞观察；定期给细胞换液并观察细胞生长状况等。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，但不仅限于上述实例，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种通过模拟血管脉动从而施加力学刺激的细胞培养装置，包括动力***，其特征在于，所述动力***通过软管与培养***连接形成连接回路；所述培养***包括脉动槽，培养***还包括与脉动槽过盈配合的培养架；所述脉动槽上设有培养槽，培养槽底面上设有与培养槽相配合的水槽；所述水槽上设有与水槽相配合的高弹性薄膜，高弹性薄膜上设有与高弹性薄膜紧配合的纤维薄膜；所述高弹性薄膜、纤维薄膜均与培养架相配合。

2.如权利要求1所述的通过模拟血管脉动从而施加力学刺激的细胞培养装置，其特征在于，所述水槽相对两侧面均设有与水槽侧面间隙配合的条型凹槽，水槽其余两侧面上均设有通水孔，任一条型凹槽的外侧面与培养槽内面同面，通水孔通过脉动槽与软管相连接。

3.如权利要求2所述的通过模拟血管脉动从而施加力学刺激的细胞培养装置，其特征在于，所述通水孔均设置在水槽侧面中心处，所述通水孔直径均为水槽深度的1/2-5/6。

4.如权利要求1所述的通过模拟血管脉动从而施加力学刺激的细胞培养装置，其特征在于，所述培养架上设有沿培养架轴对称的开口，所述培养架底面上设有与培养槽过盈配合的凸起，凸起沿开口的周长设置，凸起上设有与条型凹槽相配合的一对条型凸起；所述培养架顶面上设有与开口相配合的培养架盖。

5.如权利要求4所述的通过模拟血管脉动从而施加力学刺激的细胞培养装置，其特征在于，所述培养架侧面均突出于脉动槽侧面。

6.如权利要求1所述的通过模拟血管脉动从而施加力学刺激的细胞培养装置，其特征在于，所述动力***包括蠕动泵，动力***还包括通过软管与蠕动泵相连接的过滤瓶，过滤瓶通过软管与通水孔相连。

7.如权利要求6所述的通过模拟血管脉动从而施加力学刺激的细胞培养装置，其特征在于，所述通水孔直径等于软管直径；所述培养架盖设为透明盖板；所述软管为硅胶软管。

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