[发明专利]一种体外细胞动静态正-负压加载实验系统及方法

权利要求书

1.一种体外细胞动静态正-负压加载实验系统，其特征在于该系统包括气源储气瓶(1)、第一减压阀(2)、电磁气阀(3)、过滤器(4)、四通分流器(5)、常压缓冲容器(6)、真空泵(7)、压缩泵(8)、安全阀(9)、高压容器(10)、第一指针压力表(11)、第二减压阀(12)、低压容器(13)、高压缓冲容器(14)、第二指针压力表(15)、第一压力变送器(16)、第三指针压力表(17)、低压电磁气阀(18)、第四指针压力表(19)、第二压力变送器(20)、高压电磁气阀(21)、带消声器排气电磁气阀(22)、常压电磁气阀(23)、五通分流器(24)、压力培养箱(25)、第一数显温度变送器(26)、数显压力表带变送器(27)、数据采集系统(28)、显示界面(29)、操作面板(30)、控制主板(31)、开关电源(32)、驱动控制系统(33)、加热器(34)、第二数显温度变送器(35)、水浴槽(36)、水位开关(37)。

其中，所述气源储气瓶(1)中的气体通过所述第一减压阀(2)、电磁气阀(3)和过滤器(4)进入所述四通分流器的一端(5)，所述四通分流器(5)另外三端分别与所述常压缓冲容器(6)、真空泵(7)、压缩泵(8)相连接，所述压缩泵(8)、安全阀(9)、第一指针压力表(11)分别与所述高压容器(10)连接，所述高压容器(10)通过所述第二减压阀(12)与所述高压缓冲容器(14)连接，所述第二指针压力表(15)显示所述高压缓冲容器(14)中的压力，所述高压缓冲容器(14)中的气体通过所述高压电磁气阀(21)与所述五通分流器(24)相连接，所述低压容器(13)的一端与所述真空泵(7)相连接，所述低压容器(13)的另一端与所述低压电磁气阀(18)的一端相连接，所述低压电磁气阀(18)的另一端与与所述五通分流器(24)相连接，所述第一压力变送器(16)，第三指针压力表(17)分别对所述低压容器(13)中气体压力进行采样和显示，所述常压缓冲容器(6)的一端与所述四通分流器(5)相连接，所述常压缓冲容器(6)的另一端与所述常压电磁气阀(23)相连接；所述第四指针压力表(19)、第二压力变送器(20)分别对所述常压缓冲容器(6)中气体压力进行显示和采样，所述带消声器排气电磁气阀(22)与所述五通分流器(24)相连接；所述压力培养箱(25)与所述五通分流器(24)相连接，所述第一数显温度变送器(26)、数显压力表带变送器(27)分别对所述常压缓冲容器(6)中气体压力和温度进行显示和采样，所述加热器(34)对所述水浴槽(36)中的水进行加热，所述第二数显温度变送器(35)对所述水浴槽(36)中的水温进行采集，所述水位开关(37)对所述水浴槽(36)中的水位进行采集，所述数据采集系统(28)与第一数显温度变送器(26)、数显压力表带变送器(27)、第二数显温度变送器(35)相连接，并且所述数据采集系统(28)与所述控制主板(31)连接，所述开关电源(32)、驱动控制系统(33)、显示界面(29)和操作面板(30)分别与所述控制主板(31)相连接。

2.如权利要求1所述体外细胞动静态正-负压加载实验系统，其特征在于，所述压力培养箱(25)内设三层培养皿支架，支架为镂空形，能够容纳实验用孔板和培养皿，使气体容易同培养皿中的气体交换并达到设定气压。所述压力培养箱(25)的舱门中央设置窗口，为透明钢化玻璃，可对细胞加压全程进行可视观察。

3.如权利要求1所述体外细胞动静态正-负压加载实验系统，其特征在于所述高压缓冲容器(14)、高压容器(10)、低压容器(13)、常压缓冲容器(6)以及真空泵(7)、压缩泵(8)组成了压力驱动系统。

4.如权利要求1所述体外细胞动静态正-负压加载实验系统，其特征在于，通过用加热器(34)加热置于水浴槽(36)中的高压缓冲容器(14)、低压容器(13)、常压缓冲容器(6)，加热系统中的气体，以及通过放置在压力培养箱(25)下方的固定加热装置直接加热所述压力培养箱(25)，从而通过控制主板(31)来控制和调节压力培养箱中的温度，所述第一数显温度变送器(26)对培养箱内的温度进行采样和显示。

5.如权利要求1-4所述体外细胞动静态正-负压加载实验系统的压力加载方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(1)打开气源储气瓶气阀，使气源储气罐及压力培养箱体内充满95％空气和5％CO₂的混合气体；

(2)将培养皿放入压力培养箱中，关闭和密闭所述压力培养箱；

(3)设定需要的压力模式、压力大小、频率及作用时间，控制主板通过驱动电路控制电磁阀，调节并控制所述压力培养箱内气体压力；

(4)所述压力培养箱内气体压力通过压力传感器传达至控制主板，通过程序调节所述压力培养箱内气体压力的变化并达到设定压力；

(5)所述压力培养箱内温度通过温度传感器传送至控制主板，通过程序调节温度的变化及维持温度的变化；

(6)对于静态压力的加载方式，通过在控制面板上设定实验参数，包括压力大小、正/负压模式、作用时间、压缩泵/真空泵模式，所述控制主板通过驱动控制系统驱动压缩泵/真空泵，调节所述压力培养箱内的压力，数显温度变送器和数显压力变送器分别监测温度和压力，并通过数据采集系统传送到控制主板，控制主板通过设定参数调节并保证所述压力培养箱内的压力和温度恒定；

(7)对于动态压力的加载方式，通过在所述控制面板上设定实验参数，包括压力大小、动态正压/动态负压/动态正-负压模式、频率、作用时间、压缩泵+真空泵模式，控制主板通过驱动控制系统驱动压缩泵和真空泵，调节所述压力培养箱内的压力的变化，数显温度变送器和数显压力变送器分别监测压力和温度参数，并通过数据采集系统传送到控制主板，调整所述压力培养箱内的压力和温度，并达到所述压力培养箱内的动态压力变化。