[发明专利]一种细胞加力装置

说明书

本发明公开了一种细胞加力装置，包括：底座(9)：用于支撑整个细胞加力装置；微型直线伺服驱动器(10)：用于为整个细胞加力装置提供动力；可拆卸应力加载装置(4)：用于为细胞提供外力；所述微型直线伺服驱动器(10)可拆卸固定于底座(9)上，所述微型直线伺服驱动器(10)驱动所述可拆卸应力加载装置(4)往返运动。本发明的细胞加力装置的有益效果是通过微型直线伺服驱动器驱动可拆卸应力加载装置，使得运动精度更高，可达0.03mm，加力精度可达0.06％；而且采用一体化装置，结构简洁，易于移动。

技术领域

本发明涉及细胞力学技术领域，具体讲涉及一种细胞加力装置，用于对体外培养细胞施加机械应变。

背景技术

细胞力学是现代生物力学发展的前沿领域，主要研究力学载荷对细胞形态、生长分化、功能等的影响，是组织工程和细胞工程的基础之一。细胞在体内会受到多种力的作用，张力作为其中一种生物力对细胞的多种生命活动发挥作用，例如：肌肉收缩时给予肌腱细胞张力影响肌腱细胞代谢，正畸牙齿移动过程中牙周膜细胞受到拉伸作用促进成骨，膀胱平滑肌细胞受到张力作用促进自身增殖分化等等。同时也有很多细胞在长时间的病理性张力作用下发生病变，例如受到长时间病理性张力作用的心肌细胞会发生一些组织学和形态学的变化从而引发心衰，肺泡细胞受到长时间病理性张力后会发生纤维化等等。利用体外细胞张力装置可以在体外模拟体内细胞受到的生理性或病理性张力作用，从而对于各种细胞在张力作用下所发生变化获得更深的理解，探索可能的机制，有助于对那些由于病理性张力引起的疾病起到探索性的治疗方法。

发明内容

目前市面上常见体外细胞张力装置主要是通过调节气压使得弹性底培养板与下方装置之间形成密闭负压状态，使培养板底部弹性膜受到方向向下的力，在弹性膜下方圆柱形装置的作用下，弹性膜中央不能向下塌陷，而外圈环形部分受到负压作用向下塌陷，使得中央部分受到水平张力作用。该装置存在以下几点不足：

1.装置非一体化设计，组成部分多，占地面积大，至少需要1m³占地空间(官方数据：不含在细胞培养箱中的装置部分、真空泵和气压调节装置需要68.58cm*40.64cm的空间，重量达9.5kg)；

2.应用条件苛刻，管线路要求高，其试验设备要求在全密闭细胞培养箱箱壁上定制特殊开口供设备的正压、负压管路通过，多数实验室细胞培养箱不具备上述条件，需经过改造或更换培养箱后才可使用。此外，电脑主机、真空泵、细胞培养及拉伸装置均需要单独供电。

3.设备耗电量大，据估算每小时耗电量约为0.7kWh，环保程度低。

4.真空负压加力方式引入的实验误差较大。根据FX-6000T的设计，弹性膜下方的加力模块直径为25mm，弹性膜培养皿的直径为35mm，由于摩擦力的存在，弹性膜在加力模块上方的部分和凹向下的部分所受的张力不同，拉伸率也不同。经计算，当水平方向上细胞的拉伸率为ε时，弹性培养膜上仅有0.51/(1+ε)²的细胞拉伸率确为ε,即不足51％的细胞受力为预期拉伸率，且随着拉伸率的增大这个比例会进一步减小。而其他细胞所受拉伸力会大于ε。由于方法的限制，细胞在整个弹性膜内接近于均匀生长，加力实验结束后，收集的也是弹性膜上的所有细胞，因此会带来较大的误差。

鉴于此，本发明的目的在于解决至少上述存在的技术问题之一，提供一种细胞加力装置，该装置结构简单，操作方便，能够广泛应用于体外细胞力学研究。将对细胞的加力操作与对细胞的后续处理进行分离。

本发明的技术解决方案如下：

一种细胞加力装置，所述细胞加力装置包括：用于支撑整个细胞加力装置的底座；用于为整个细胞加力装置提供动力的微型直线伺服驱动器；用于为细胞提供外力的可拆卸应力加载装置；所述微型直线伺服驱动器可拆卸固定于底座上，所述微型直线伺服驱动器驱动所述可拆卸应力加载装置往返运动。

本发明中细胞加力装置通过直线伺服驱动器为整个细胞加力装置提供动力，其精度可达0.03mm，使得加力精度可达0.06％。