CN103484367B - 可降温的体外细胞单轴牵伸装置 - Google Patents

可降温的体外细胞单轴牵伸装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可降温的体外细胞单轴牵伸装置。所述可降温的体外细胞单轴牵伸装置包括控制设备、降温装置、电动缸、若干器皿、拉伸装置、机壳和基座，机壳固定在所述基座上，电动缸固定在基座的一端，且电动缸位于机壳内，拉伸装置与电动缸的丝杠固定，拉伸装置固定在基座的另一端，若干器皿平行排列固定在拉伸装置上，控制设备与电动缸电连接，降温装置包括控制箱、温度传感器和至少两个热交换器，两个热交换器分别固定在电动缸的两侧，控制箱与两个热交换器通过水管相连，温度传感器固定在电动缸上，温度传感器与控制箱电连接。本发明可降温的体外细胞单轴牵伸装置可降温、能进行高频率牵伸实验。

Description

可降温的体外细胞单轴牵伸装置
技术领域
本发明涉及一种医学器械，特别是涉及一种可降温的体外细胞单轴牵伸装置。
背景技术
体外细胞单轴牵伸装置主要有：Flexcell细胞应力加载系统主要是使用真空泵产生负压吸引弹性硅胶膜实现对细胞的牵伸，其与体内肌腱干细胞(TendonStemCellsTSCs)及肌腱细胞受力方式不同；STREX细胞牵拉仪的牵伸频率最大为1HZ，不能满足高频率牵伸实验。进行细胞牵伸实验时，细胞牵伸装置须放在细胞孵箱中进行实验，而细胞孵箱本身不带降温系统，由于牵伸装置机械部分产热，细胞孵箱内的温度往往会升高(﹥37℃)而影响实验结果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可降温、能进行高频率牵伸实验的体外细胞单轴牵伸装置。
为解决上述问题，本发明提供一种可降温的体外细胞单轴牵伸装置，所述可降温的体外细胞单轴牵伸装置包括控制设备、降温装置、电动缸、用于培养细胞的若干器皿、拉伸装置、机壳和基座，所述机壳固定于所述基座上，所述电动缸固定在所述基座的一端，且电动缸位于所述机壳内，所述拉伸装置与所述电动缸的丝杠固定，所述拉伸装置固定在所述基座的另一端，所述若干器皿呈平行排列固定在所述拉伸装置上，所述电动缸用于为拉伸装置提供动力，以带动拉伸装置拉伸器皿；所述控制设备与所述电动缸电连接，以控制电动缸的启动、停止以及电动缸的工作频率；所述降温装置包括第一箱体、水箱、温度控制仪、水泵、散热器、散热风机、温度传感器和至少两个热交换器，所述水泵、水箱和散热器均固定在所述第一箱体内，所述散热风机固定在所述散热器上，所述温度控制仪镶嵌在所述第一箱体上，所述温度控制仪分别与所述温度传感器和水泵电连接，所述两个热交换器分别固定在所述电动缸的两侧，所述温度传感器固定在所述电动缸上，所述温度传感器与所述温度控制仪电连接，所述水箱、水泵、两个热交换器和散热器依次通过水管连接，且首尾相连。
进一步的，所述降温装置还包括水阀，所述水阀设置在所述水泵和热交换器之间的水管上。
进一步的，所述控制设备包括可编程控制器、信号输入装置、伺服电机驱动器以及第二箱体，所述可编程控制器和伺服电机驱动器固定在所述第二箱体内，所述信号输入装置镶嵌在所述第二箱体上，所述信号输入装置、可编程控制器和伺服电机驱动器依次电连接，所述伺服电机驱动器与所述电动缸电连接。
进一步的，所述信号输入装置为触摸屏。
进一步的，所述拉伸装置包括固定支架和活动支架，所述活动支架滑动固定在所述固定支架上，所述固定支架与所述活动支架均固定在所述基座上，每个器皿的两端分别固定在所述活动支架和固定支架上。
进一步的，所述固定支架包括固定块、两个固定柱和两根滑条；所述固定块固定在所述两个固定柱上，所述两根滑条分别垂直固定在所述固定块的两端，所述活动支架滑动固定在所述滑条上，所述固定块有一凸台。
进一步的，所述活动支架包括两个活动支撑座和活动块，每个活动支撑座上有一滑槽，所述活动块的两端固定在所述滑槽内，所述活动块有一凸台，所述每个器皿的一端固定在所述活动块的凸台上，所述每个器皿的另一端固定在所述固定块的凸台上。
进一步的，所述器皿为弹性器皿。
进一步的，所述可降温的体外细胞单轴牵伸装置还包括若干器皿玻璃盖，所述器皿玻璃盖的数量与所述器皿的数量相同，所述若干器皿玻璃盖分别设置在所述若干器皿上。
本发明可降温的体外细胞单轴牵伸装置包括了降温装置，可进行降温；本发明采用电动缸，从能进行高频率牵伸实验。
附图说明
图1是本发明可降温的体外细胞单轴牵伸装置的较佳实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明可降温的体外细胞单轴牵伸装置的较佳实施方式包括控制设备1、降温装置2、拉伸装置3、电动缸4、机壳5、基座6、用于培养细胞的五个器皿7和五个密封器皿的器皿玻璃盖8。本实施方式中采用五个器皿7，在其他实施方式中可根据需求设定器皿7数量。
所述机壳5固定在所述基座6上，所述电动缸4固定在所述基座6的一端，且电动缸4位于所述机壳5内，所述拉伸装置3与所述电动缸4固定，所述拉伸装置3固定在所述基座6的另一端，所述五个器皿7平行排列通过固定柱固定在所述拉伸装置3上，所述每个器皿玻璃盖8卡设在固定柱之间，且与所述每个器皿7相抵触，所述电动缸4用于为拉伸装置3提供动力，以带动拉伸装置3拉伸每个器皿7。所述控制设备1与所述电动缸4电连接，以控制电动缸4的启动、停止以及电动缸4的工作频率。所述降温装置2包括控制箱、温度传感器(图未示出)和四个热交换器21，所述四个热交换器21分别固定在所述电动缸4的两侧，所述控制箱与所述四个热交换器21通过水管相连，所述温度传感器固定在所述电动缸4上，所述温度传感器与所述控制箱电连接，当所述电动缸4的温度达到预设温度，所述温度传感器发出控制信号给控制箱，控制箱控制四个热交换器21对电动缸4进行降温。
其中，所述电动缸4包括伺服电机41和丝杠42，所述伺服电机41固定在所述丝杠42的一端。所述基座6包括防震柱62和支撑板61，所述防震柱62固定在所述支撑板61的一面，所述拉伸装置3、电动缸4和机壳5均固定在所述支撑板61的另一面。为使散热效果更好，本发明专利采用四个热交换器21，其它实施方式中，也可以采用两个及两个以上的热交换器21。
所述降温装置2包括控制箱、温度传感器和四个热交换器21，所述控制箱包括第一箱体22、水箱26、水泵24、散热风机23、散热器25、水阀27和温度控制仪28。所述水泵24、水箱26和散热器25均固定在所述第一箱体22内，所述温度控制仪28分别与所述水泵24和温度传感器电连接；所述散热风机23固定在所述散热器25上；所述温度传感器固定在所述电动缸4上，所述四个热交换器21分别固定在所述电动缸4的两侧，具体而言：其中两个热交换器21固定在所述丝杠42的两侧，另外两个热交换器21固定在所述伺服电机41的两侧；所述水箱26、水泵24、四个热交换器21和散热器25依次通过水管连接，且首尾相连，形成一个回路，如此才可持续降温，且重复利用水资源；所述水阀27设置在所述水泵24和热交换器21之间的水管上，所述温度控制仪28镶嵌在所述第一箱体22上，所述温度控制仪28包括了显示屏，用于显示电动缸4的实时温度；所述降温装置2为一个独立系统。
控制设备1包括可编程控制器(PLC)11、信号输入装置12、伺服电机驱动器13以及第二箱体14，所述PLC11和伺服电机驱动器13固定在所述第二箱体14内，所述信号输入装置12镶嵌在所述第二箱体14上，所述信号输入装置12、PLC11和伺服电机驱动器13依次电连接，所述伺服电机驱动器13与所述电动缸4电连接。所述信号输入装置12为触摸屏，信号可通过触摸屏输入给PLC11，且触摸屏还用于显示控制设备1的各数据。
所述拉伸装置3包括固定支架31和活动支架32，所述活动支架32滑动固定在所述固定支架31上，所述固定支架31与所述活动支架32均固定在所述基座6的支撑板61上，所述每个器皿7的两端分别固定在所述活动支架32和固定支架31上。所述固定支架31包括两个固定柱311、固定块312和两根滑条313，所述固定块312固定在所述两个固定柱311上，所述两根滑条313分别垂直固定在所述固定块312的两端，所述活动支架32滑动固定在所述滑条313上，所述固定块312有一凸台。所述活动支架32包括两个活动支撑座321和活动块322，所述每个活动支撑座321上有一滑槽，所述活动块322的两端固定在所述滑槽内，所述活动块322包括一凸台，所述每个器皿7的一端固定在所述活动块322的凸台上，所述每个器皿7的另一端固定在所述固定块312的凸台上。
所述器皿7为弹性器皿。所述器皿7采用硅树脂制成，所述器皿7呈长方体，所述长为5.1cm，宽为3.5cm。根据不同的的贴壁细胞的性质，使用的器皿7的结构不同；对于普通的贴壁细胞采用表面光滑的器皿7，对于肌腱细胞(TSCs)使用的是表面带微沟槽的器皿7，槽间宽和槽宽均为10um，槽深3um。
下面对本发明可降温的体外细胞单轴牵伸装置的工作原理做简单的阐述。
本发明可降温的体外细胞单轴牵伸装置通过信号输入装置12将器皿牵伸率设置为0％～20％，牵伸频率设置为0～3.0HZ。本实施例中，温度传感器的感应温度设置为37℃。上述参数设置好之后，启动控制设备1，所述控制设备1的PLC11将信号传输给伺服电机驱动器13，所述伺服电机驱动器13控制伺服电机41启动；所述伺服电机41带动丝杠42做直线运动，又因丝杠42与拉伸装置3相连接，所述器皿7固定在拉伸装置上，因此所述伺服电机41转动时，所述拉伸装置也对器皿7进行拉伸，即开始对贴壁细胞进行实验。
当电动缸4的温度超过37℃，所述温度传感器对所述温度控制仪28发出信号，所述温度控制仪28控制水泵24启动，所述水泵24将所述水箱26的水通过水管依次流过四个热交换器21和散热器25最终回到水箱26。当所述水管里的水流过热交换器21里时，水吸收所述电动缸4所发出的热量，水的温度升高；温度升高的水流进散热器25，因所述散热风机23对散热器25进行风冷却，最终将散热器25里的水冷却，最后水又回流至水箱26中，如此往复循环，即可对电动缸4进行降温，从而保障了实验时的温度达到要求。若所述电动缸4的温度低于37℃时，温度传感器发出停止信号给所述温度控制仪28，所述温度控制仪28控制所述水泵24停止工作。
本发明可降温的体外细胞单轴牵伸装置与传统的凸轮结构牵拉器相比结构简单、运行平稳，牵拉参数直接通过信号输入装置12输入，设定、调整方便，无需通过更换机械部件来改变牵伸条件、且参数组合细腻，运行精度高。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明的专利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可降温的体外细胞单轴牵伸装置，其特征在于：所述可降温的体外细胞单轴牵伸装置包括控制设备、降温装置、电动缸、用于培养细胞的若干器皿、拉伸装置、机壳和基座，所述机壳固定于所述基座上，所述电动缸固定在所述基座的一端，且电动缸位于所述机壳内，所述拉伸装置与所述电动缸的丝杠固定，所述拉伸装置固定在所述基座的另一端，所述若干器皿呈平行排列固定在所述拉伸装置上，所述电动缸用于为拉伸装置提供动力，以带动拉伸装置拉伸器皿；所述控制设备与所述电动缸电连接，以控制电动缸的启动、停止以及电动缸的工作频率；所述降温装置包括第一箱体、水箱、温度控制仪、水泵、散热器、散热风机、温度传感器和至少两个热交换器，所述水泵、水箱和散热器均固定在所述第一箱体内，所述散热风机固定在所述散热器上，所述温度控制仪镶嵌在所述第一箱体上，所述温度控制仪分别与所述温度传感器和水泵电连接，所述两个热交换器分别固定在所述电动缸的两侧，所述温度传感器固定在所述电动缸上，所述温度传感器与所述温度控制仪电连接，所述水箱、水泵、两个热交换器和散热器依次通过水管连接，且首尾相连。
2.如权利要求1所述的可降温的体外细胞单轴牵伸装置，其特征在于：所述降温装置还包括水阀，所述水阀设置在所述水泵和热交换器之间的水管上。
3.如权利要求1所述的可降温的体外细胞单轴牵伸装置，其特征在于：所述控制设备包括可编程控制器、信号输入装置、伺服电机驱动器以及第二箱体，所述可编程控制器和伺服电机驱动器固定在所述第二箱体内，所述信号输入装置镶嵌在所述第二箱体上，所述信号输入装置、可编程控制器和伺服电机驱动器依次电连接，所述伺服电机驱动器与所述电动缸电连接。
4.如权利要求3所述的可降温的体外细胞单轴牵伸装置，其特征在于：所述信号输入装置为触摸屏。
5.如权利要求1所述的可降温的体外细胞单轴牵伸装置，其特征在于：所述拉伸装置包括固定支架和活动支架，所述活动支架滑动固定在所述固定支架上，所述固定支架与所述活动支架均固定在所述基座上，每个器皿的两端分别固定在所述活动支架和固定支架上。
6.如权利要求5所述的可降温的体外细胞单轴牵伸装置，其特征在于：所述固定支架包括固定块、两个固定柱和两根滑条；所述固定块固定在所述两个固定柱上，所述两根滑条分别垂直固定在所述固定块的两端，所述活动支架滑动固定在所述滑条上，所述固定块有一凸台。
7.如权利要求6所述的可降温的体外细胞单轴牵伸装置，其特征在于：所述活动支架包括两个活动支撑座和活动块，每个活动支撑座上有一滑槽，所述活动块的两端固定在所述滑槽内，所述活动块有一凸台，所述每个器皿的一端固定在所述活动块的凸台上，所述每个器皿的另一端固定在所述固定块的凸台上。
8.如权利要求1所述的可降温的体外细胞单轴牵伸装置，其特征在于：所述器皿为弹性器皿。
9.如权利要求1所述的可降温的体外细胞单轴牵伸装置，其特征在于：所述可降温的体外细胞单轴牵伸装置还包括若干器皿玻璃盖，所述器皿玻璃盖的数量与所述器皿的数量相同，所述若干器皿玻璃盖分别设置在所述若干器皿上。
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