[发明专利]一种双应力刺激培养装置及其方法

说明书

本发明属于生物医学细胞组织培养与实验领域，公开了一种对细胞施加包括牵张力与压力两种应力的刺激培养装置及其方法,利用对培养室分别实现可控的时间顺序实现加压和抽压，配合对弹性培养腔的同频率拉伸回缩，实现可控范围内任意压力与牵张应变对与细胞的共同刺激，提供了一种简单有效的实现牵张力对细胞形成应变与压力同时对细胞进行联动可调刺激培养的装置及技术方案。

技术领域

本发明属于生物医学细胞组织培养与实验领域，公开了一种对细胞、组织施加包括牵张力与压力两种应力的刺激培养装置及其方法,提供了一种简单有效的实现牵张力对细胞形成应变与压力同时对细胞进行联动可调刺激培养的装置及技术方案。

背景技术

根据公开的发明专利申请号2017107159633一种在压力与单一方向应变关联作用下的细胞培养装置及其方法中描述的压力与单一方向应变对于所培养细胞的联动作用实现起来过于复杂，且在于培养的气体环境是不流通的，利用培养液的对外流动导致对所培养的细胞可能产生更多额外应力影响，且对于气压的可调范围有限。

发明内容

为了解决上述问题，我们实现了此方案，无需液体的循环，避免了循环带来的附加流体剪切应力，利用对气体的进出控制，利用对气体得进出的变化量，利用对培养室分别实现可控的时间顺序实现加压和抽压，配合对弹性培养腔的同频率拉伸回缩，实现可控范围内任意压力与牵张应变对于细胞的共同刺激，与对于弹性腔的拉伸与收缩协调控制，来实现细胞、组织双应力刺激培养的装置及其方法。

本发明包括可以实现封闭的培养室，在所述培养室内可以把弹性培养腔的一端进行固定，另一端连接伸缩杆，所述伸缩杆固定在直线运动单元的运动部件上，从而实现伸缩杆可控的速度、周期、运动模式的来回往复的直线运动，在伸缩杆的往复运动过程中，不会造成所述培养室的密闭性问题；所述培养室接有气压调节装置，所述气压调节装置由压力传感器，两个气泵组成，所述两个泵分别一个接气泵的出口，一个接气泵的进口，压力传感器用来测量培养室的压力值，由计算机控制系统对所述伸缩杆、所述泵的控制来实现对种植在弹性培养腔上的细胞施加牵张力与压力刺激培养。

进一步，所述培养室分成2部分，培养室主体和培养室盖，所述培养室盖上有密封件，和培养室主体固定在一起后。

进一步，所述伸缩杆的运动直接带动了弹性培养腔的运动，实现了对弹性培养腔单一方向的运动，对伸缩杆的运动可以实现每分钟：0-180次的往复运动；可以实现在运动过程中速度按匀速，正弦速度，间歇运动速度，心率流量变化速度模式及根据速度数据式变化模式的控制；伸缩杆的来回往复的运行距离范围，相对于弹性培养腔的应变变化率的0-40%的距离并可以调节变化率大小。

进一步，所述培养室内做成弹性培养腔并排放置的方式放置1个或者数个，在进行伸缩杆带动弹性培养腔时可以根据一次并排放置的个数，一次同时带动。

进一步所述气压调节装置中压力传感器连接封闭的培养室用来测量培养室的压力；所述的两个气泵分别一个气泵的进口接培养室用来对培养室抽压，一个气泵的出口接培养室加压，所述的两个气泵都有隔绝通过的功能或者在培养室接气泵的连接口上分别加装阀，以便控制培养室内的气体进出；使气泵在停止过程中不会通过该泵使气体泄漏；所述的用以加压的气泵能够实现多种加压方式，所述加压方式包括：恒速加压、间歇加压、心脏泵血式加压及压力数据式加压方式，所述用以抽压的气泵能够实现多种抽压方式，所述抽压方式包括：恒速抽压、间歇抽压、心脏泵血式抽压及压力数据式抽压方式，上述加压和抽压可以实现与所述伸缩杆的运行周期协同变化,在加压时协同伸缩杆的拉伸，在抽压时协同伸缩杆的回缩；也可以进行相反操作，在抽压时形成负压协同伸缩杆的拉伸，在恢复时，协同伸缩杆的回缩；所述用以加压的气泵的进口接培养实验时需要用的气体；所述培养室的压力在泵进行加压排气过程中实现压力的变化，所述气泵是指可以供气的装置和抽气的装置。

进一步，所述的计算机控制系统对伸缩杆带动弹性培养腔的运动模式与压力模式对应控制，实现匹配，模拟各种张应变与压力之间不同的变化关系。