用于細(xì)胞體外培養(yǎng)/動物離心高加速度加載的生物反應(yīng)器的制造方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于細(xì)胞體外培養(yǎng)/動物離心高加速度加載的生物反應(yīng)器。
【【背景技術(shù)】】
[0002]細(xì)胞是生物體基本的結(jié)構(gòu)和功能單位，對于多細(xì)胞生物而言，細(xì)胞分化，可以形成特定的組織和器官，分工完成相應(yīng)的生理活動，使整個生物體更好的協(xié)調(diào)活動，適應(yīng)變化的環(huán)境。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，飛機(jī)的性能越來越高，在實際飛行中飛行員所承受的G值越來越高。人體沖擊實驗表明:超過30G時，被試者出現(xiàn)休克癥狀，在有全身束縛系統(tǒng)的條件下，胸-背向沖擊人體的耐受極限值為35G，時間小于100ms。飛行員在飛行訓(xùn)練過程中會受到超重的影響，由于飛行加速作用，頭盔和面具能使頸椎的骨密度和全身的骨礦物含量增加。小鼠在2G的超重環(huán)境下生活，其股骨長度、骨盆長度、骨盆腔寬度和第四頸椎寬度，均有所增加，在第二代和第三代中也出現(xiàn)了增加，但股骨、腰椎的鈣和磷含量降低，而頸椎的含量升高。2G超重環(huán)境對大鼠股骨的形成和皮質(zhì)骨成分影響不顯著，但膠原交聯(lián)和骨成熟度增加。實驗發(fā)現(xiàn)超重能抵抗微重力對骨引起的不良影響，能減少軟骨形成，增加松質(zhì)骨的骨量。
[0003]國內(nèi)學(xué)者早在90年代初期就發(fā)現(xiàn)不同+Gz暴露不同時間，對大鼠腦神經(jīng)元有不同程度的影響，低G值、短時間(3min)即可引起大鼠大腦皮質(zhì)神經(jīng)元線粒體結(jié)構(gòu)損傷；+Gz/3min多次暴露后，大鼠大腦皮質(zhì)神經(jīng)元呈現(xiàn)缺血性改變，超微結(jié)構(gòu)受傷害。研宄還發(fā)現(xiàn)進(jìn)行3次+12Gz/3min暴露后大鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞活化，GFAP表達(dá)上調(diào)，新增加的GFAP陽性細(xì)胞主要位于海馬的CA1、CA3區(qū)及齒狀回的分子層，與腦缺血后的反應(yīng)相似，這可能是腦組織對于+Gz作用后的一種自我保護(hù)機(jī)制。這充分證明，高G環(huán)境不止對人體和骨質(zhì)有影響，而且對細(xì)胞有一定的作用。
[0004]離心高G加載裝置是目前試驗研宄高G力學(xué)環(huán)境常用的儀器，離心機(jī)置于室內(nèi)，工作環(huán)境好，占用空間小，動態(tài)過程精確可控，模擬狀態(tài)可多次準(zhǔn)確重復(fù)，允許長時間連續(xù)運行，觀察檢測方便，適用性強(qiáng)，是研宄細(xì)胞在離心高G加載環(huán)境下力學(xué)響應(yīng)的首選裝置。而且，通過與位置調(diào)整機(jī)構(gòu)結(jié)合，調(diào)整培養(yǎng)物的位置，可能形成細(xì)胞培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，可對高G環(huán)境下的細(xì)胞響應(yīng)做進(jìn)一步的研宄，還可研宄動物對高G環(huán)境的反應(yīng)。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005]本發(fā)明的目的是針對上述技術(shù)分析，提供一種用于細(xì)胞體外培養(yǎng)/動物離心高加速度加載的生物反應(yīng)器，該生物反應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動對實驗物進(jìn)行離心高G加載，并且培養(yǎng)物固定室位置可調(diào)。
[0006]本發(fā)明專利的技術(shù)方案:
[0007]一種用于細(xì)胞體外培養(yǎng)/動物離心高加速度加載的生物反應(yīng)器，包括生物反應(yīng)器器體部分、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和無線攝像燈光裝置，生物反應(yīng)器器體部分包括離心機(jī)殼體、器蓋、隔板和電機(jī)，離心機(jī)殼體是由離心機(jī)外殼和離心機(jī)內(nèi)殼組成的封閉盒體，離心機(jī)內(nèi)殼下面設(shè)有水平隔板，電機(jī)設(shè)置于水平隔板與離心機(jī)外殼組成的封閉室內(nèi)，離心機(jī)外殼裝有控制面板，離心機(jī)殼體和器蓋通過合頁連接；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由旋轉(zhuǎn)軸、水平支架、連桿、培養(yǎng)物固定室、齒輪支架、小齒輪、大齒輪和齒輪蓋組成，旋轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸連接，水平支架和齒輪支架分別固定在旋轉(zhuǎn)軸上，兩個小齒輪和兩個大齒輪分別固定于齒輪支架且互相嚙合，其中大齒輪為雙片結(jié)構(gòu)，兩個大齒輪的兩端分別設(shè)有孔用擋圈和軸端擋圈，兩個小齒輪分別通過鍵和定位套筒固定于軸上，軸兩端分別設(shè)有深溝球軸承和孔用擋圈，調(diào)節(jié)旋鈕固定于軸的一端，固定螺釘設(shè)置在軸一端的齒輪支架上，大、小齒輪部分設(shè)有齒輪蓋；兩個培養(yǎng)物固定室對稱設(shè)于水平支架的兩端，兩個連桿的兩端分別與兩個培養(yǎng)物固定室和兩個大齒輪活動連接并形成平行雙曲柄機(jī)構(gòu)；無線攝像燈光裝置由無線攝像頭和內(nèi)置的LED燈組成，固定于培養(yǎng)物固定室上，用以記錄實驗時培養(yǎng)物的狀態(tài)變化并將畫面實時傳至顯示器上。
[0008]本發(fā)明的工作原理:
[0009]該生物反應(yīng)器是一種用于細(xì)胞離心高G加載裝置，能夠?qū)ε囵B(yǎng)物提供旋轉(zhuǎn)離心作用。通過控制面板輸入設(shè)定電機(jī)的轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)電機(jī)軸帶動旋轉(zhuǎn)架和安裝于旋轉(zhuǎn)架上的位置調(diào)整機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)對培養(yǎng)物的離心加載。位置調(diào)整機(jī)構(gòu)是由齒輪、連桿、培養(yǎng)物固定室和旋轉(zhuǎn)架構(gòu)成的平行雙曲柄機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)旋鈕，培養(yǎng)物固定室的隨之轉(zhuǎn)動，培養(yǎng)物與水平面形成不同的角度，即角度的變化，實現(xiàn)對培養(yǎng)物固定角度的離心加載，若不擰緊固定螺釘，培養(yǎng)物可自由旋轉(zhuǎn)，即可實現(xiàn)自由角度離心加載。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:該生物反應(yīng)器以離心機(jī)為基礎(chǔ)，通過位置調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整培養(yǎng)物與水平面的角度，實現(xiàn)對試驗物固定角度離心加載或者自由角度離心加載；該生物反應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動對實驗物進(jìn)行離心高G加載，并且培養(yǎng)物固定室位置可調(diào)。
【【附圖說明】】
[0011]圖1為該生物反應(yīng)器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為該生物反應(yīng)器靜止時結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3為該生物反應(yīng)器工作時結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4為該生物反應(yīng)器調(diào)節(jié)旋鈕部分局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖5為該生物反應(yīng)器調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的齒輪部分局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖6為該生物反應(yīng)器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)局部放大三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:1.調(diào)節(jié)旋鈕 2.小齒輪 3.固定螺釘 4.大齒輪 5.連桿 6.齒輪支架 7.培養(yǎng)物固定室8.水平支架 9.無線攝像頭燈光裝置10.旋轉(zhuǎn)軸11.器蓋12.離心機(jī)內(nèi)殼13.離心機(jī)外殼14.齒輪蓋15.控制面板16.電機(jī)軸17.電機(jī)18.深溝球軸承19.定位套筒20.軸21.鍵22.孔用擋圈23.軸端擋圈24.隔板。
【【具體實施方式】】
[0018]實施例:
[0019]一種用于細(xì)胞體外培養(yǎng)/動物離心高加速度加載的生物反應(yīng)器，包括生物反應(yīng)器器體部分、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和無線攝像燈光裝置，生物反應(yīng)器器體部分包括離心機(jī)殼體、器蓋11、隔板24和電機(jī)17，離心機(jī)殼體是由離心機(jī)外殼13和離心機(jī)內(nèi)殼12組成的封閉盒體，離心機(jī)內(nèi)殼12下面設(shè)有水平隔板24，電機(jī)17設(shè)置于水平隔板24與離心機(jī)外殼13組成的封閉室內(nèi)，離心機(jī)外殼13裝有控制面板15，離心機(jī)殼體和器蓋11通過合頁連接；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由旋轉(zhuǎn)軸10、水平支架8、連桿5、培養(yǎng)物固定7室、齒輪支架6、小齒輪2、大齒輪4和齒輪蓋14組成，旋轉(zhuǎn)軸10與電機(jī)軸16連接，水平支架8和齒輪支架6分別固定在旋轉(zhuǎn)軸10上，兩個小齒輪2和兩個大齒輪4分別固定于齒輪支架6定位且互相嚙合，其中大齒輪4為雙片結(jié)構(gòu)，兩個大齒輪4的兩端分別設(shè)有孔用擋圈22和軸端擋圈23，兩個小齒輪2分別通過鍵21和定位套筒19固定于軸20上，軸20兩端分別設(shè)有深溝球軸承18和孔用擋圈22，調(diào)節(jié)旋鈕I固定于軸的一端，固定螺釘3設(shè)置在軸20 —端的齒輪支架6上，大、小齒輪部分設(shè)有齒輪蓋14 ;兩個培養(yǎng)物固定室7對稱設(shè)于水平支架8的兩端，兩個連桿5的兩端分別與兩個培養(yǎng)物固定室7和兩個大齒輪4活動連接并形成平行雙曲柄機(jī)構(gòu)；無線攝像燈光裝置9由無線攝像頭和內(nèi)置的LED燈組成，固定于培養(yǎng)物固定室7上，用以記錄實驗時培養(yǎng)物的狀態(tài)變化并將畫面實時傳至顯示器上。
【主權(quán)項】
1.一種用于細(xì)胞體外培養(yǎng)/動物離心高加速度加載的生物反應(yīng)器，其特征在于:包括生物反應(yīng)器器體部分、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和無線攝像燈光裝置，生物反應(yīng)器器體部分包括離心機(jī)殼體、器蓋、隔板和電機(jī)，離心機(jī)殼體是由離心機(jī)外殼和離心機(jī)內(nèi)殼組成的封閉盒體，離心機(jī)內(nèi)殼下面設(shè)有水平隔板，電機(jī)設(shè)置于水平隔板與離心機(jī)外殼組成的封閉室內(nèi)，離心機(jī)外殼裝有控制面板，離心機(jī)殼體和器蓋通過合頁連接；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由旋轉(zhuǎn)軸、水平支架、連桿、培養(yǎng)物固定室、齒輪支架、小齒輪、大齒輪和齒輪蓋組成，旋轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸連接，水平支架和齒輪支架分別固定在旋轉(zhuǎn)軸上，兩個小齒輪和兩個大齒輪分別固定于齒輪支架且互相嚙合，其中大齒輪為雙片結(jié)構(gòu)，兩個大齒輪的兩端分別設(shè)有孔用擋圈和軸端擋圈，兩個小齒輪分別通過鍵和定位套筒固定于軸上，軸兩端分別設(shè)有深溝球軸承和孔用擋圈，調(diào)節(jié)旋鈕固定于軸的一端，固定螺釘設(shè)置在軸一端的齒輪支架上，大、小齒輪部分設(shè)有齒輪蓋；兩個培養(yǎng)物固定室對稱設(shè)于水平支架的兩端，兩個連桿的兩端分別與兩個培養(yǎng)物固定室和兩個大齒輪活動連接并形成平行雙曲柄機(jī)構(gòu)；無線攝像燈光裝置由無線攝像頭和內(nèi)置的LED燈組成，固定于培養(yǎng)物固定室上，用以記錄實驗時培養(yǎng)物的狀態(tài)變化并將畫面實時傳至顯示器上。
【專利摘要】一種用于細(xì)胞體外培養(yǎng)/動物離心高加速度加載的生物反應(yīng)器，包括生物反應(yīng)器器體部分、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和無線攝像燈光裝置，器體部分由電機(jī)、離心機(jī)外殼、內(nèi)殼和離心機(jī)蓋組成，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括齒輪、連桿、培養(yǎng)物固定室和旋轉(zhuǎn)架，將連桿一端與齒輪連接，另一端與培養(yǎng)物固定室連接并形成平行雙曲柄機(jī)構(gòu)，培養(yǎng)物置于培養(yǎng)物固定室內(nèi)，可調(diào)節(jié)不同加載角度，無線攝像燈光裝置固定于培養(yǎng)物固定室上，記錄實驗時培養(yǎng)物的狀態(tài)變化并將畫面實時傳到顯示器上。本發(fā)明的優(yōu)點是：該生物反應(yīng)器通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)整培養(yǎng)物與水平面的角度，實現(xiàn)對試驗物固定角度離心加載或者自由角度離心加載；通過對培養(yǎng)物調(diào)節(jié)不同的加載角度，研究不同高加速度下培養(yǎng)物的力學(xué)生物學(xué)響應(yīng)。
【IPC分類】C12M3-00
【公開號】CN104789469
【申請?zhí)枴緾N201510217017
【發(fā)明人】張春秋, 葛洪玉, 高麗蘭, 張西正, 秦曉怡
【申請人】天津理工大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月29日