[实用新型]一种动态仿生脉动生物反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种生物反应器，特别是一种用于人造心脏血液循环系统的动态仿生脉动生物反应器，以替代目前的静态生物反应器。

背景技术

生物反应器这一具有创新技术的新设备已在生物材料产业化中取得了成功。生物反应器是生物材料加工过程中的关键设备。近半个多世纪以来，由于对生物反应器的广泛研究应用，已有许多产品，但以静态的居多，根据不断深入的研究和发展，已有自行研制的体外脉动反应器应用于组织工程心脏瓣膜应力装置，基本能简单模拟体内心脏瓣膜的血流动力学，用于组织工程心脏瓣膜预适应研究，该装置根据流体力学原理，采用特殊材料自行设计制作了体外脉动反应器和预适应应力培养系统；将生物瓣置于反应器中运转，观察生物瓣的工作状态和系统的稳定性。以脱细胞猪主动脉瓣作支架，新生牛主动脉内皮细胞作种子细胞构建组织工程心脏瓣叶，静态培养4d后，置入反应器内进行预适应处理24h(流量由30ml/min调至400ml/min，频率30次/min)，观察内皮细胞残留情况，并与静态培养的瓣膜相比较。结果表明：该装置能产生搏动性液体流，生物瓣正常工作，运转7d，系统状态稳定。静态培养成功构建组织工程心脏瓣膜，内皮细胞与瓣叶支架黏附紧密，沿瓣叶表面形成单层细胞层，生长状态良好；动态培养的瓣叶内皮细胞部分被冲刷脱落，仅有少部分细胞(6.26％)残留黏附。

上述脉动生物反应器存在以下不足：

(1)没有专用夹具，瓣膜或血管不易固定；

(2)无观察窗，不利于组织工程心脏瓣膜或血管的观察；

(3)无弹性负载，产生的搏动性液体流的压力上升、下降太快，冲击力太大，对于生物支架材料尤其是瓣叶损伤较大，不能仿生模拟人体的血压和血流，使种子细胞极易脱落，不利于种子细胞的黏附，生长，分化以及表型和功能的维持。

(4)自动化程度不够，不能实时的显示，分析，调整和记录脉动生物反应器中培养环境的各个参数。

(5)培养腔多为玻璃或有机塑料，不利于消毒和重复使用。

发明内容

脉动生物反应器在各个领域的研究不尽相同，根据研究生物材料种类不同和研究目的不同，对装置的要求也不同，本实用新型的目的在于，提供一种动态仿生生物脉动反应器，该动态生物脉动反应器能够仿生模拟人体心脏血液循环系统，尤其是血压和血流的仿生模拟，并能实时提供培养环境各相关数据，降低脉动液体流对生物支架材料尤其是瓣叶的冲击损伤以及种子细胞的冲击，提高组织工程心脏瓣膜种子细胞在体外构建中的成活率、黏附率，促进种子细胞(干细胞)的分化，维持种子细胞的正常表型、功能。

为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案：

一种动态仿生脉动生物反应器，其特征在于，包括一个模拟心脏压缩机，该拟心脏压缩机的输入端装有止回阀，输出端与培养腔连接；止回阀通过管路串联连接有第一回槽液和第二回槽液，第一回槽液上设有保护气体接口和Ph值检测计，第二回槽液上安装有过滤网垫，过滤网垫通过管路上连接的电动阀门与差压调节器连通，差压调节器通过管路与培养腔连接，培养腔内有生物瓣膜，培养腔上方有压力传感器，培养腔的水平方向设有带有图像采集器的专用摄像头，其中，压力传感器连接有数据采集器；数据采集器、带有图像采集器的专用摄像头分别与计算机连接，计算机通过控制信号线与电动阀门连通。

本实用新型的其它特点是：

所述的生物瓣膜安装在生物瓣膜专用夹具上；所述的带有图像采集器的专用摄像头周围有套筒，图像采集器前面安装有透明玻璃，透明玻璃和套筒之间装有密封圈。

所述的差压调节器包括一个能仿生模拟血管的软性负载，软性负载是由弹性很小的橡胶管制成，该软性负载安装在风箱折叠囊内，软性负载始终处于风箱折叠囊内的液压体的包围之中，而受到均匀的压力；风箱折叠囊外围被壳体所包覆，风箱折叠囊上安装有可调弹簧，可调弹簧上连接有丝杠，丝杠上装有手柄。

本实用新型的动态仿生脉动生物反应器，可以分析、仿生模拟人体血液循环系统以及培养细胞生长的条件，能够有效的控制培养液的平均压力及其差压，并且压力的上升和下降曲线接近于人体，而且这些参数能够根据需要随时进行调节，能够实时准确的动态显示动态生物脉动反应器中培养液的压力曲线等参数，并具有根据需要对相关数据进行存储等功能。

附图说明

图1是本实用新型的动态仿生脉动生物反应器结构示意图；

图2是生物瓣膜专用夹具结构示意图；

图3是脉动生物反应器中反应腔的结构示意图；

图4是差压调节器结构示意图；

以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

具体实施方式