CN103555579B - 多功能仿生组织培养器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能仿生组织培养器，包括培养室、滑柱，培养室设有进液孔、出液孔，培养室内设有内置支架总成，内置支架总成包括底板、顶板、调节板、移动滑板、多个支撑导向立柱，多个支撑导向立柱的上、下端分别与顶板、底板固定连接，各支撑导向立柱的下半段上设有定位卡槽，调节板卡在定位卡槽中定位，移动滑板与各支撑导向立柱的上半段滑动配合，移动滑板通过上压头与滑柱连接，移动滑板上安装上挂钩，调节板上设有下压头，调节板上安装下挂钩。该多功能仿生组织培养器便于固定组织，生理环境的仿生模拟效果更好，应用范围广泛，降低了生产成本。

Description

多功能仿生组织培养器

技术领域

本发明涉及生物组织工程制备装置领域，特别是涉及一种多功能仿生组织培养器。

背景技术

生物组织的体外仿生培养，是指将应用组织工程技术构建的组织工程组织置于模拟体内生理环境的体外培养条件下进行培养，以促进组织工程组织结构和功能成熟。这种仿生培养必须借助于培养室的应用才能实现。生理环境的仿生模拟特别需要涉及两方面的仿生，即在培养液供给方式上模拟血液循环，和在应力施加上模拟生理应力环境及模式。目前用于生物组织工程制备技术的较先进的组织培养室，可通常有两种类型，一种是培养液流动式培养室，一种是应力施加式培养室。

这两种仿生组织培养室因其功能单一，一般仅适用于单一因素对组织工程组织体外生成作用的实验室研究，不能模拟体内环境，故对组织工程组织体外发育的促进作用有限，不能适应组织工程组织仿生培育研究的要求和临床应用的需要，改良设计用于各种目的的专用组织培养室及其支持系统成为近年来组织工程技术研究的热点。

如申请号为200810070320.9的发明专利，一种仿生组织培养室，包括下部容器和上盖，上盖一体成型有可伸缩的折叠边，上盖的可伸缩的折叠边与下部容器连接形成密封的培养室，形成活动连接。折转边使上盖不仅可以轴向运动，还可以产生径向运动，上盖内设有的向下延伸的用于施加应力的装置在轴向运动的过程中会严重偏离该装置的轴线，不能很好地压住骨组织或者拉动肌腱组织，模拟生理应力环境效果差，不能适应组织工程组织仿生培育研究的要求和临床应用的需要。

下部容器和上盖均为医用塑料制作，作为一次性使用，增加了培养成本。

这种仿生组织培养室只能培养一种组织，骨组织或者肌腱组织，不能根据培养需要而作相应变换，因此，需要大量的仿生组织培养室储备，造成很多仿生组织培养室的空置，增加了培养成本。

用于支撑生物组织的支架固定在下部容器上，该支架与施加应力的装置的距离不能调整，因此，只能培养长度范围很窄的骨组织或肌腱组织，应用范围太小，不能适应不同组织培养的需要。

用于支撑生物组织的支架固定在下部容器的底壁上，固定骨组织或肌腱组织时，难以将骨组织放在该支架的正确位置，更难将肌腱组织固定在该支架的夹子上，若果骨组织或肌腱组织固定效果不好，将导致生理环境的仿生模拟时骨组织或肌腱组织脱落，引起培养失败。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种多功能仿生组织培养器，该多功能仿生组织培养器便于固定组织，生理环境的仿生模拟效果更好，应用范围广泛，降低了生产成本。

本发明的目的是这样实现的：

一种多功能仿生组织培养器，包括培养室、滑柱，培养室设有进液孔、出液孔，滑柱的一端伸入培养室内，所述培养室内设有内置支架总成，内置支架总成包括底板、顶板、调节板、移动滑板、多个支撑导向立柱，多个支撑导向立柱的上、下端分别与顶板、底板固定连接构成内置支架总成的基架，各支撑导向立柱的下半段上设有定位卡槽，所述调节板位于多个支撑导向立柱之间卡在定位卡槽中定位，所述移动滑板位于多个支撑导向立柱之间与各支撑导向立柱的上半段滑动配合，移动滑板通过用于对骨组织施压的上压头与滑柱伸入培养室内的一端连接固定，移动滑板上偏于上压头的位置安装用于钩挂肌腱组织的上挂钩，所述调节板上设有用于对骨组织施压的下压头，下压头与上压头相对，调节板上偏于下压头的位置安装用于钩挂肌腱组织的下挂钩，下挂钩与上挂钩相对，上、下压头的相向面上分别设有纵横交错的齿，形成若干用于盛装培养液的凹槽。

所述上、下压头均设有连接柱，所述调节板、移动滑板上分别设有用于安装上、下压头的轴向安装孔，上压头连接柱穿过移动滑板上的轴向安装孔与滑柱螺纹配合，锁紧移动滑板，下压头连接柱穿过调节板上的轴向安装孔通过螺母锁紧。

所述移动滑板的周面上设有多个用于与支撑导向立柱滑动配合的U形开口，U形开口的数量与支撑导向立柱的数量相等，各U形开口与所对应的支撑导向立柱之间设置导向套。

所述支撑导向立柱的数量为三个，三个支撑导向立柱排列成正三角形，其中两个支撑导向立柱上的定位卡槽开口相向，形成插入口，另一个支撑导向立柱上的定位卡槽开口与插入口相对，三个定位卡槽位于同一平面上，形成卡位，各支撑导向立柱分别沿轴向设有多个定位卡槽，形成多个卡位。

所述多个卡位中的至少一个卡位内插入填充板，填充板位于多个支撑导向立柱之间卡在定位卡槽中定位，填充培养室内的空间。

所述移动滑板、调节板上分别设有相互对应的多个挂钩安装孔，所述底板上设有多个挂钩安装孔与移动滑板上的挂钩安装孔相对应。

所述培养室包括透明材质制成的圆管状料筒，料筒的上部设有出液孔，料筒的上、下端分别通过上端盖、下端盖封口， 所述上端盖上设有用于对滑柱让位的过孔，上端盖与滑柱之间设有一密封胶套，密封上端盖与滑柱之间的缝隙，且形成上端盖与滑柱之间活动连接，所述下端盖上设置进液孔。

所述密封胶套的下端粘接固定在上端盖上的过孔的孔壁上，密封胶套的上端卡在滑柱上端设有的阶梯上并通过螺母锁紧。

所述料筒上部的内壁设有卡槽，所述顶板的周面上设有限位卡子与卡槽对应，限位卡子嵌入卡槽内形成顶板的周向定位。

所述进液孔呈阶梯形，进液孔的下半段为大径段，进液孔的大径段内安装有液面调节板，液面调节板设有一轴向通孔，该轴向通孔偏离液面调节板的轴心，进液孔的大径段内螺纹配合一锁紧环，锁紧液面调节板。

由于采用了上述方案，培养室设有进液孔、出液孔，用于模拟血液循环，培养室内设有内置支架总成，内置支架总成用于固定组织，固定好组织后在放入培养室内，易于将组织放在正确位置，固定效果好，生理环境的仿生模拟时组织不会脱落，保证组织培养成功。内置支架总成包括底板、顶板、调节板、移动滑板、多个支撑导向立柱，多个支撑导向立柱的上、下端分别与顶板、底板固定连接构成内置支架总成的基架，各支撑导向立柱的下半段上设有定位卡槽，用于对调节板定位，移动滑板作为施加应力的装置模拟生理应力环境，移动滑板位于多个支撑导向立柱之间与各支撑导向立柱的上半段滑动配合，形成对移动滑板的导向，防止移动滑板在轴向运动的过程中径向移动，使移动滑板能够很好地压住骨组织或者拉动肌腱组织，模拟生理应力环境效果好，适应组织工程组织仿生培育研究的要求和临床应用的需要。移动滑板通过上压头与滑柱伸入培养室内的一端连接固定，驱动装置驱动滑柱轴向运动时，移动滑板通过上压头对下压头上的骨组织施压。上、下压头的相向面上分别设有纵横交错的齿，形成若干用于盛装培养液的凹槽，使骨组织能够与培养液产生极大的接触面积，培养效果更好。移动滑板上偏于上压头的位置安装用于钩挂肌腱组织的上挂钩，驱动装置驱动滑柱轴向运动时，移动滑板通过上挂钩对下挂钩上的肌腱组织施加拉应力。这种多功能仿生组织培养室能根据培养需要培养骨组织和肌腱组织，因此，不需要大量的仿生组织培养室作为储备，降低了培养成本，当仅培养肌腱组织时可将培养室倒置，使肌腱组织位于倒置状态培养室的下部，使培养液浸没肌腱组织即可，减少培养液的使用量，减少培养成本。

上、下压头均设有连接柱，所述调节板、移动滑板上分别设有轴向安装孔，上压头连接柱穿过移动滑板上的轴向安装孔与滑柱螺纹配合，锁紧移动滑板，便于拆卸移动滑板，使滑柱脱离内置支架总成，从而在调节板上固定组织，再将内置支架总成放入培养室内，操作方便。

移动滑板的周面上设有多个用于与支撑导向立柱滑动配合的U形开口，U形开口的数量与支撑导向立柱的数量相等，支撑导向立柱与移动滑板周面上的U形开口滑动配合，形成支撑导向立柱对移动滑板的导向，各U形开口与所对应的支撑导向立柱之间设置导向套，防止支撑导向立柱与移动滑板直接接触，产生磨损。

支撑导向立柱的数量为三个，三个支撑导向立柱排列成正三角形，支撑稳定且占用空间小，其中两个支撑导向立柱上的定位卡槽开口相向，形成插入口，便于调节板插入，调节板的两端嵌入两个支撑导向立柱上的定位卡槽中定位，另一个支撑导向立柱上的定位卡槽开口与插入口相对，调节板前端嵌入该支撑导向立柱上的定位卡槽中定位，三个定位卡槽位于同一平面上，形成卡位。各支撑导向立柱分别沿轴向设有多个定位卡槽，形成多个卡位，便于调节调节板的位置，能够培养各种长度的骨组织或肌腱组织，应用范围广泛，降低了生产成本，适应不同组织培养的需要。

多个卡位中的至少一个卡位内插入填充板，填充板位于多个支撑导向立柱之间卡在定位卡槽中定位，填充培养室内的空间，使培养室内的空间变小，减少培养液的使用量，降低培养成本。

移动滑板、调节板上分别设有相互对应的多个挂钩安装孔，便于上、下挂钩的安装和拆卸，所述底板上设有多个挂钩安装孔与移动滑板上的挂钩安装孔相对应，肌腱组织可以挂在移动滑板与底板之间，移动滑板与底板之间的距离更远，可钩挂的肌腱组织更长。

料筒由透明材质制成的圆管状，便于观察组织培养状况，圆管状可便于与上、下端盖配合封口。所述上端盖上设有过孔对滑柱让位，使滑柱可深入培养室内，密封胶套密封上端盖与滑柱之间的缝隙，形成上端盖与滑柱之间活动连接，使滑柱可轴向滑动。密封胶套的下端粘接固定在上端盖上的过孔的孔壁上，密封胶套的上端卡在滑柱上端设有的阶梯上并通过螺母锁紧，形成密封胶套与上端盖、滑柱之间的密封连接。料筒上部的内壁设有卡槽，所述顶板的周面上设有限位卡子与卡槽对应，限位卡子嵌入卡槽内形成顶板的周向定位，防止培养过程中内置支架总成转动，使滑柱与移动滑板脱离，影响培养效果。进液孔大径段内安装有液面调节板，液面调节板设有一偏离液面调节板轴心的轴向通孔，转动液面调节板时，轴向通孔即绕调节板的轴心作圆周运动，从而调节处于倒置状态的培养室的液面位置。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中内架总成的结构示意图；

图3为移动滑板的结构示意图；

图4为调节板的结构示意图；

图5为底板的结构示意图；

图6为顶板的结构示意图；

图7为填充板的结构示意图；

图8为液面调节板的结构示意图；

图9为上压头的结构示意图；

图10为图9的仰视示意图。

附图中，1为培养室，2为滑柱，3为内置支架总成，31为底板，32为顶板，33为调节板，34为移动滑板，341为U形开口，35为支撑导向立柱，351为定位卡槽，4为上压头，5为上挂钩，6为下压头，7为下挂钩，8为凹槽，9为连接柱，10为轴向安装孔，11为导向套，12为填充板，13为挂钩安装孔，14为料筒，15为出液孔，16为上端盖，17为下端盖，18为密封胶套，19为进液孔，20为液面调节板，21为轴向通孔，22为连接嘴，23为连接套，24为连接孔，25供营养液通过的孔，26为限位卡子。

具体实施方式

参见图1～图10，为多功能仿生组织培养器的一种实施例，包括培养室1、滑柱2，培养室1设有进液孔19、出液孔15，滑柱2的一端伸入培养室1内，进一步地，所述培养室1包括透明材质制成的圆管状料筒14，培养室的材料可以为塑料、玻璃等，本实施例中，料筒的材料为有机玻璃，强度较大，耐腐蚀，使用寿命更长。料筒14的上部设有出液孔15，出液孔设有用于连接管路的连接嘴22，该连接嘴与料筒的出液孔螺纹连接，或过盈配合并用螺母锁定，或者与料筒一体成形的整体结构。料筒14的上、下端分别通过上端盖16、下端盖17封口，上、下端盖可以过盈配合或螺纹配合在料筒上，本实施例中，上、下端盖螺纹配合在料筒上，密封效果更好。所述上端盖16上设有用于对滑柱2让位的过孔，滑柱的下端通过该过孔插入培养室的腔内，滑柱的上端连接驱动装置。上端盖16与滑柱2之间设有一密封胶套18，密封上端盖16与滑柱2之间的缝隙，且形成上端盖16与滑柱2之间活动连接，使滑柱可沿上端盖的过孔轴向滑动。所述密封胶套18的下端粘接固定在上端盖16上的过孔的孔壁上，密封胶套18的上端卡在滑柱2上端设有的阶梯上并通过螺母锁紧。所述下端盖17上设置进液孔19，进液孔沿轴向贯穿下端盖。进一步地，所述进液孔19呈阶梯形，进液孔19的下半段为大径段，进液孔19的大径段内安装有液面调节板20，液面调节板嵌入进液孔大径段内与进液孔的阶梯形端面贴合形成密封，进液孔19的大径段内螺纹配合一锁紧环，锁紧环的端面与液面调节板20的外端面贴合，锁紧液面调节板20。液面调节板20设有一轴向通孔21，该轴向通孔21偏离液面调节板20的轴心，转动液面调节板时，轴向通孔即绕液面调节板20的轴心作圆周运动，从而调节处于倒置状态的培养室的液面位置。

所述培养室1内设有内置支架总成3，内置支架总成3包括底板31、顶板32、调节板33、移动滑板34、多个支撑导向立柱35，多个支撑导向立柱35的上、下端分别与顶板32、底板31固定连接构成内置支架总成3的基架，本实施例中，顶板上设有向下延伸的连接套23，支撑导向立柱的上端嵌入连接套内并通过螺钉锁紧，底板上设有连接孔24，支撑导向立柱的下端通过连接孔内设有的锁紧螺钉连接固定。各支撑导向立柱35的下半段上设有定位卡槽351，所述调节板33位于多个支撑导向立柱35之间卡在定位卡槽351中定位，支撑导向立柱可以为三个、四个……，当支撑导向立柱为四个时，四个支撑导向立柱排列成等腰梯形，进一步地，所述支撑导向立柱35的数量为三个，三个支撑导向立柱35排列成正三角形，其中两个支撑导向立柱35上的定位卡槽351开口相向，形成插入口，另一个支撑导向立柱35上的定位卡槽351开口与插入口相对，三个定位卡槽351位于同一平面上，形成卡位，各支撑导向立柱35分别沿轴向设有多个定位卡槽351，形成多个卡位，调节板可嵌入各个卡位内，用于调整调节板的位置，改变调节板与移动滑板之间的距离。进一步地，所述多个卡位中的至少一个卡位内插入填充板12，填充板12位于多个支撑导向立柱35之间卡在定位卡槽351中定位，填充培养室1内的空间，填充板的中部设有供营养液通过的孔25，使营养液的流通更为顺畅。所述移动滑板34位于多个支撑导向立柱35之间与各支撑导向立柱35的上半段滑动配合，进一步地，所述移动滑板34的周面上设有多个用于与支撑导向立柱35滑动配合的U形开口341，U形开口341的数量与支撑导向立柱35的数量相等，本实施例中，U形开口的数量为三个，各U形开口341与所对应的支撑导向立柱35之间设置导向套11。本实施例中，所述导向套由塑料制成，以便于更换，导向套上下端的外径大于U形开口的宽度，形成导向套轴向定位于移动滑板。

移动滑板34通过用于对骨组织施压的上压头4与滑柱2伸入培养室1内的一端连接固定，移动滑板34上偏于上压头4的位置安装用于钩挂肌腱组织的上挂钩5，所述调节板33上设有用于对骨组织施压的下压头6，下压头6与上压头4相对，调节板33上偏于下压头6的位置安装用于钩挂肌腱组织的下挂钩7，下挂钩7与上挂钩5相对，上、下挂钩的数量可以为一个或者多个，本实施例中，上、下挂钩的数量为三个，三个下挂钩位于支撑导向立柱形成的插入口内。进一步地，所述移动滑板34、调节板33上分别设有相互对应的多个挂钩安装孔13，所述底板31上设有多个挂钩安装孔13与移动滑板34上的挂钩安装孔13相对应，所述上、下挂钩上均设有轴向的内螺纹孔，上挂钩通过移动滑板上的挂钩安装孔设有的锁紧螺钉锁紧，下挂钩通过调节板或底板上的挂钩安装孔设有的锁紧螺钉锁紧，本实施例中，所述挂钩安装孔为矩形孔，上、下挂钩的周面为与挂钩安装孔相对应的矩形，以防止挂钩转动，固定肌腱组织的效果更好。上、下压头6的相向面上分别设有纵横交错的齿，形成若干用于盛装培养液的凹槽8。进一步地，所述上、下压头6均设有连接柱9，所述调节板33、移动滑板34上分别设有用于安装上、下压头6的轴向安装孔10，上压头4的连接柱9穿过移动滑板34上的轴向安装孔10与滑柱2螺纹配合，锁紧移动滑板34，下压头6连接柱9穿过调节板33上的轴向安装孔10通过螺母锁紧。本实施例中，上压头通过其设有的外螺纹与连接柱螺纹配合。进一步地，所述料筒14上部的内壁设有卡槽，所述顶板32的周面上设有限位卡子与卡槽对应，限位卡子嵌入卡槽内形成顶板32的周向定位。本实施例中，料筒上设有三个卡槽，顶板上设有三个限位卡子26，周向定位的强度更好，不易损坏。

本发明的操作过程如下：

取出内置支架总成；将骨组织放置在下压头上，调整调节板、移动滑板之间的距离，固定骨组织，或者，将肌腱组织固定在上、下挂钩上，调整调节板、移动滑板之间的距离，拉紧肌腱组织；将固定好骨组织或肌腱组织后的内置支架总成放入培养室内，旋紧上端盖；

当培养骨组织或肌腱组织时，培养室可以立置，将进液孔与进液管连接，出液孔与出液管连接，使培养液能够在培养室容腔内循环经过，形成动态流动的培养液，模拟血液循环，保证营养的传质。滑柱伸出培养室的一端与驱动装置连接，驱动装置带动滑柱轴向运动，进而使上压头压住骨组织，或者移动滑板拉扯肌腱组织，模拟生理应力环境。

当培养肌腱组织时，培养室也可以倒置，使肌腱组织位于倒置状态培养室的下部，使培养液浸没肌腱组织即可，将进液孔与出液管连接，出液孔与进液管连接，旋转液面调节板，调节处于倒置状态的培养室的液面位置。

本发明不仅仅局限于上述实施例，在不背离本发明技术方案原则精神的情况下进行些许改动的技术方案，应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多功能仿生组织培养器，包括培养室、滑柱，培养室设有进液孔、出液孔，滑柱的一端伸入培养室内，其特征在于：所述培养室内设有内置支架总成，内置支架总成包括底板、顶板、调节板、移动滑板、多个支撑导向立柱，多个支撑导向立柱的上、下端分别与顶板、底板固定连接构成内置支架总成的基架，各支撑导向立柱的下半段上设有定位卡槽，所述调节板位于多个支撑导向立柱之间卡在定位卡槽中定位，所述移动滑板位于多个支撑导向立柱之间与各支撑导向立柱的上半段滑动配合，移动滑板通过用于对骨组织施压的上压头与滑柱伸入培养室内的一端连接固定，移动滑板上偏于上压头的位置安装用于钩挂肌腱组织的上挂钩，所述调节板上设有用于对骨组织施压的下压头，下压头与上压头相对，调节板上偏于下压头的位置安装用于钩挂肌腱组织的下挂钩，下挂钩与上挂钩相对，上、下压头的相向面上分别设有纵横交错的齿，形成若干用于盛装培养液的凹槽。

2.根据权利要求1所述的多功能仿生组织培养器，其特征在于：所述上、下压头均设有连接柱，所述调节板、移动滑板上分别设有用于安装上、下压头的轴向安装孔，上压头连接柱穿过移动滑板上的轴向安装孔与滑柱螺纹配合，锁紧移动滑板，下压头连接柱穿过调节板上的轴向安装孔通过螺母锁紧。

3.根据权利要求1或2所述的多功能仿生组织培养器，其特征在于：所述移动滑板的周面上设有多个用于与支撑导向立柱滑动配合的U形开口，U形开口的数量与支撑导向立柱的数量相等，各U形开口与所对应的支撑导向立柱之间设置导向套。

4.根据权利要求1所述的多功能仿生组织培养器，其特征在于：所述支撑导向立柱的数量为三个，三个支撑导向立柱排列成正三角形，其中两个支撑导向立柱上的定位卡槽开口相向，形成插入口，另一个支撑导向立柱上的定位卡槽开口与插入口相对，三个定位卡槽位于同一平面上，形成卡位，各支撑导向立柱分别沿轴向设有多个定位卡槽，形成多个卡位。

5.根据权利要求4所述的多功能仿生组织培养器，其特征在于：所述多个卡位中的至少一个卡位内插入填充板，填充板位于多个支撑导向立柱之间卡在定位卡槽中定位，填充培养室内的空间。

6.根据权利要求1所述的多功能仿生组织培养器，其特征在于：所述移动滑板、调节板上分别设有相互对应的多个挂钩安装孔，所述底板上设有多个挂钩安装孔与移动滑板上的挂钩安装孔相对应。

7.根据权利要求1所述的多功能仿生组织培养器，其特征在于：所述培养室包括透明材质制成的圆管状料筒，料筒的上部设有出液孔，料筒的上、下端分别通过上端盖、下端盖封口， 所述上端盖上设有用于对滑柱让位的过孔，上端盖与滑柱之间设有一密封胶套，密封上端盖与滑柱之间的缝隙，且形成上端盖与滑柱之间活动连接，所述下端盖上设置进液孔。

8.根据权利要求7所述的多功能仿生组织培养器，其特征在于：所述密封胶套的下端粘接固定在上端盖上的过孔的孔壁上，密封胶套的上端卡在滑柱上端设有的阶梯上并通过螺母锁紧。

9.根据权利要求7所述的多功能仿生组织培养器，其特征在于：所述料筒上部的内壁设有卡槽，所述顶板的周面上设有限位卡子与卡槽对应，限位卡子嵌入卡槽内形成顶板的周向定位。

10.根据权利要求7所述的多功能仿生组织培养器，其特征在于：所述进液孔呈阶梯形，进液孔的下半段为大径段，进液孔的大径段内安装有液面调节板，液面调节板设有一轴向通孔，该轴向通孔偏离液面调节板的轴心，进液孔的大径段内螺纹配合一锁紧环，锁紧液面调节板。