CN104388309B - 脊柱运动节段的离体培养和加载装置 - Google Patents

脊柱运动节段的离体培养和加载装置 Download PDF

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Abstract

一种脊柱运动节段的离体培养装置和加载装置，包括：一培养皿，其具有容置空间，该培养皿的顶部设有连通该容置空间的第一开口；一下支座，设于该培养皿中，具有第一端，该第一端与该脊柱运动节段的下端相接；一上支座，设于该培养皿中，具有第二端，该第二端与该脊柱运动节段的上端相接，可通过所述上支座对所述脊柱运动节段施加载荷；及至少一导向组件，其导引方向与该脊柱运动节段的延伸方向相平行，其中，所述脊柱运动节段包括上下软骨终板、纤维环、髓核组织及相邻椎体。不仅能够实现对包括整个椎间盘器官连同椎体的脊柱运动节段的离体培养，同时可实现对该离体培养的脊柱运动节段的力学加载，从而进一步观察脊柱运动节段的椎间盘的力学特性。

Description

脊柱运动节段的离体培养和加载装置
技术领域
本发明涉及一种脊柱运动节段的离体培养和加载装置，使脊柱运动节段在体外培养的同时，能够观察到力学对椎间盘的影响。
背景技术
目前，对椎间盘退变与力学相关性的研究，主要有两类方法，一类为对生物体内的椎间盘施加外力干预，动态观察在体内环境下力学对椎间盘的影响；另一类为对离体培养的椎间盘细胞或器官施加外力，研究外力对椎间盘组织的直接影响。
然而，目前的方法中，具有以下不足：
一、第一种体内施力方式中，由于在体内很难控制所有的生物化学与生物力学因素，因此，不利于研究特定力学因素的影响，例如对单纯压力导致椎间盘退变的影响；
二、另一种离体培养方式中的细胞模型，其通常是在六孔板中进行的，难以观察力学对模型的影响，且由于失去了特有的细胞外基质环境而致细胞增殖率低、表型易缺失，难以维持活力以及各种类型细胞之间的相互作用，故细胞模型的力学特性很难真实反映脊柱的力学特性，其结果往往不够准确；
三、离体培养方式中的椎间盘器官模型，由于椎间盘本身的特性(中央具有富于弹性的胶状髓核，外部具有由多层纤维软骨按同心圆排列的纤维环)，使得椎间盘器官模型在体外接受施力(通常为压力)时，往往与其在体内时的脊柱运动节段的受力情况相差较大，例如施力表面的状态等细节，往往会对整个受力情况带来很大的影响，使得难以对生物 体内的脊柱的受力情况实现真实的模拟；
四、目前对于离体培养脊柱运动节段与静态压力的相关研究仍是空白。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明目的在于提供一种脊柱运动节段的离体培养和加载装置，不仅能够实现对包括整个椎间盘器官连同椎体的脊柱运动节段的离体培养，同时可以实现对该离体培养的脊柱运动节段的力学加载，从而进一步观察脊柱运动节段的椎间盘的力学特性。
本发明的主要设计思路为：
为便于控制和观察静态负荷对椎间盘的影响，本发明提出一种脊柱运动节段离体培养加载装置，使包括整个椎间盘器官连同椎体的脊柱运动节段能够离体培养，同时在模型上加载静态压力，从而进一步观察椎间盘对力学刺激的反应；
由于脊柱运动节段自身的结构和特性不同于椎间盘器官，其具有纵轴长、中间的椎间盘相对两端的椎体质软的特性，故加压时易发生侧弯变形，这就不仅使得压力负荷难以垂直加载，同时还易损伤椎间盘组织，而本发明通过结构上的改进，能够使脊柱运动节段始终保持直立状态，从而使压力负荷能够垂直地加载于椎间盘的表面。
为了达到上述目的，本发明提供的主要技术方案包括：
一种脊柱运动节段的离体培养装置，其包括：
一个培养皿，其中具有供离体培养的容置空间，该培养皿的顶部设有一个连通该容置空间的第一开口；一个下支座，设于该培养皿中，具有一个第一端，该第一端与该脊柱运动节段的下端相接；一个上支座， 设于该培养皿中，具有一个第二端，该第二端与该脊柱运动节段的上端相接；以及至少一个导向组件，该导向组件的导引方向与该脊柱运动节段的延伸方向相平行，其中，所述脊柱运动节段为具有至少两块椎体的一段脊柱。
在一个优选实施例中，所述下支座的第一端具有一个第一表面，该第一表面具有一个第一凹槽，该脊柱运动节段的下端设于该第一凹槽中，其下端的端面接于该第一表面。
在一个优选实施例中，所述上支座的第二端具有一个第二表面，该第二表面具有一个第二凹槽，该脊柱运动节段的上端设于该第二凹槽中，其上端的端面接于该第二表面。
在一个优选实施例中，所述第一凹槽的侧壁设有第一组螺纹孔，其中设有能抵顶该脊柱运动节段的螺钉。
在一个优选实施例中，所述第二凹槽的侧壁设有第二组螺纹孔，其中设有能抵顶该脊柱运动节段的螺钉。
在一个优选实施例中，所述培养皿的第一开口设有一个盖体，该盖体的下表面的中部具有一个凸起的平台，当该盖体盖设于第一开口时，该平台伸入该培养皿的容置空间中，该平台的顶面与所述上支座的上表面(即与所述第二表面相对的一侧表面)相接。
在一个优选实施例中，该盖体的下表面的外围具有一个环墙，该环墙与所述平台之间形成一个环槽，所述培养皿的第一开口的侧壁套设于该环槽中，且该环槽的内底面与所述培养皿的第一开口的侧壁的顶面间具有一段距离。
在前述实施例中，所述盖体与所述上支座可以为分离式的，或者为一体式的，或者为相互固定连接的。
在一个优选实施例中，所述导向组件包括第一导向组件，所述第一 导向组件设于所述培养皿的内侧壁与所述上支座的外侧壁之间实现对所述上支座的运动导向。
在一个优选实施例中，所述导向组件包括第二导向组件，所述第二导向组件设于所述培养皿的第一开口的侧壁与所述盖体的环墙的侧壁之间实现对所述盖体的运动导向。
在一个优选实施例中，所述培养皿具有一个第二开口，该第二开口设于培养皿的下部，并具有延伸至该培养皿外部的延伸管，所述下支座的第一凹槽对应该第二开口的位置设有贯穿槽壁的穿孔。
在前述任一实施例中，所述导向组件包括第三导向组件，所述第三导向组件为设于所述培养皿外部的一个支架，该支架包括：一个以上具有第一导向面的延伸件；一个以上具有第二导向面的滑动件，其中，所述滑动件的第二导向面在所述延伸件的第一导向面上滑动时，所述延伸件相对所述下支座固定，所述滑动件相对所述上支座固定。
在一个优选实施例中，所述支架还包括一个支架底座、一个浮动板和一个限位板，所述支架底座的上表面的中部向上延伸设有一个培养皿定位槽，该培养皿定位槽的侧壁设有一个豁口，所述延伸件的数量为两个，两个所述延伸件的一端分别固设于支架底座的相对两侧，两个所述延伸件的另一端分别固设于所述限位板的相对两侧，所述限位板中部设有贯穿孔，该贯穿孔的中心正对所述培养皿定位槽的中心，所述浮动板设于支架底座和限位板之间，所述滑动件的数量为两个，两个所述滑动件分别固定于所述浮动板，所述盖体或上支座固定于该浮动板的下表面正对该培养皿定位槽的位置，该浮动板的上表面正对该培养皿定位槽的位置设有一个载荷定位槽。
一种离体培养脊柱运动节段加载装置，其包括：
上述任一种脊柱运动节段的离体培养装置；以及一个加载装置，该 加载装置通过所述上支座对所述脊柱运动节段施加载荷。
本发明的脊柱运动节段的离体培养装置，能够取得理想的培养效果，尤其是，在培养开始的最初14天之内，其培养效果能够完全媲美单独进行椎间盘的离体培养的培养效果，即本发明的培养装置能够离体培养脊柱运动节段模型，为研究椎间盘对外界刺激的反应和观察正常与退变椎间盘的组织学变化创造更好的实验平台；
操作方便，能够保证无菌环境，使培养环境更接近体内环境；
本发明的离体培养脊柱运动节段加载装置，能够对培养的离体模型进行静态加载，从而控制和观察力学对椎间盘的影响；
通过该加载装置能够观察力学对离体模型椎间盘软骨下骨的影响，为研究椎间盘退变过程中软骨下骨与软骨终板的相关性提供条件；
本发明通过设置上、下支座，并通过上、下支座配合顶丝的设置，令本发明能够使脊柱运动节段始终保持直立状态，从而使压力负荷能够垂直地加载于椎间盘的表面。
附图说明
图1为本发明脊柱运动节段的离体培养装置的第一实施例的局部剖切立体图(其中未设脊柱运动片段)；
图2为本发明脊柱运动节段的离体培养装置的第一实施例的局部剖切立体图(其中示意设有脊柱运动片段)；
图3为本发明脊柱运动节段的离体培养装置的第一实施例的局部剖切立体图(其中示意设有脊柱运动片段，并显示对下支座位置的剖切)；
图4为本发明离体培养脊柱运动节段加载装置的第一实施例的立体 图；
图5为本发明离体培养脊柱运动节段加载装置的第一实施例的主视图(浮动板处于上极限位置时)；
图6为本发明离体培养脊柱运动节段加载装置的第一实施例的主视图(浮动板处于中部位置时)；
图7为本发明离体培养脊柱运动节段加载装置的第一实施例的剖视图(浮动板处于工作位置时)；
图8为本发明离体培养脊柱运动节段加载装置的第一实施例的侧视图(浮动板处于中部位置时)；
图9为本发明离体培养脊柱运动节段加载装置的第一实施例的俯视图；
图10为本发明的培养和加载装置中的上支座的第二实施例的局部剖切俯视图。
【主要元件符号说明】
脊柱运动节段的离体培养装置100、离体培养脊柱运动节段加载装置200、培养皿1、容置空间10、盖体11、环槽12、延伸管13、下支座2、第一凹槽20、穿孔23、螺纹孔24、上支座3、第二凹槽30、液位观察孔33、螺纹孔34、支架底座40、培养皿定位槽41、豁口42、限位板43、浮动板44、载荷定位槽45、延伸件46、滑动件47、支撑件48、脊柱运动节段的离体培养装置100＇、培养皿1＇、上支座3＇、外凸弧30＇、内凹弧31＇、第二凹槽32＇、液位观察孔33＇、螺纹孔34＇、加载装置5、脊柱运动节段6。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图对本发明作详细描述。
参见图1至图3(辅助参照图4至图9)，本发明脊柱运动节段的离体培养装置100，其包括一个培养皿1(并不限定为标准规格的培养皿，也可以是任意结构相同的容器)、一个下支座2、一个上支座3、一个支架、三个导向组件(第一导向组件、第二导向组件和第三导向组件)。
其中，所述脊柱运动节段6为具有至少两块椎体的一段脊柱，其至少包括上下软骨终板、纤维环、髓核组织及相邻椎体。
所述培养皿1，其中具有供离体培养的容置空间10，该容置空间10的外壁优选为透明材质制成，例如玻璃，以便于观察；
该培养皿1的顶部设有一个连通该容置空间10的第一开口，以供所述上支座3、下支座2和脊柱运动节段6置入/取出，该第一开口设有一个盖体11，该盖体11的下表面的中部具有一个凸起的平台，当该盖体11盖设于第一开口时，该平台伸入该培养皿1的容置空间10中，该盖体11的下表面的外围具有一个环墙，该环墙与所述平台之间形成一个环槽12，所述培养皿1的第一开口的侧壁套设于该环槽12中，当该平台的顶面与所述上支座3相抵接时，该环槽12的内底面与所述培养皿1的第一开口的侧壁的顶面间具有一段距离，所述盖体11的环墙的侧壁与所述培养皿1的第一开口的侧壁之间可以设置有第二导向组件，以实现对所述盖体11的运动导向(本实施例中为将所述培养皿1的第一开口的侧壁与所述盖体11的环墙的侧壁制成尺寸相适应的状态，利用培养皿1的器壁实现对盖体11运动时的导向，以简化结构)；
所述培养皿1具有一个第二开口，该第二开口设于培养皿1的下部，并具有延伸至该培养皿1外部的延伸管13，以供向容置空间10中注入/抽出培养液，所述第二开口设有第二盖体，所述第二盖体可以是：所述 延伸管13套设有一段弹性胶管，弹性胶管中设有塞子，例如可以为医用胶管，优选为可供连接注射器注射口的规格，以便采用注射器注入/抽出培养液，操作方便，且属于常用设备，成本低，便于推广。
所述盖体11与所述上支座3可以为分离式的，或者为一体式的，或者为相互固定连接的。本实施例中为分离式的。
所述下支座2设于该培养皿1中，可以直接放置于培养皿1的内底部，其具有一个第一端，该第一端与该脊柱运动节段6的下端相接，该第一端具有一个第一表面，该第一表面具有一个第一凹槽20，该脊柱运动节段6的下端设于该第一凹槽20中，其下端的端面抵接于该第一表面，由该第一表面对其形成支撑，以实现对脊柱运动节段6的垂直固定，并便于实现外力对椎间盘的垂直加载；
所述第一凹槽20的侧壁设有第一组螺纹孔24，其中设有能抵顶该脊柱运动节段6的螺钉，以进一步稳固对脊柱运动节段6的垂直固定，并进一步改进外力对椎间盘的垂直加载，该第一组螺纹孔24为平均分布于圆周上的三个，两两间呈120°夹角，三个螺纹孔24中的螺钉分别抵顶(稍稍抵顶即可形成定位)于所述脊柱运动节段6的下椎体的三个侧面中部，形成稳固的定位，也可以设有不止一组螺纹孔24，例如，可以设置两组，每组均为平均分布的三个，两组间相邻螺纹孔24间呈60°夹角，以便于操作过程中的调整；
所述下支座2的第一凹槽20对应所述培养皿1的第二开口的位置还可以设有贯穿槽壁的穿孔23，以便在注入/抽出培养液时，利于培养液的流动。
所述上支座3设于该培养皿1中，具有一个第二端，该第二端与该脊柱运动节段6的上端相接，该第二端具有一个第二表面，该第二表面具有一个第二凹槽30，该脊柱运动节段6的上端设于该第二凹槽30中， 其上端的端面抵接于该第二表面，通过该第二表面对所述脊柱运动节段6施加外力，以实现对脊柱运动节段6的垂直固定，并便于实现外力对椎间盘的垂直加载；
所述第二凹槽30的侧壁设有第二组螺纹孔34，其中设有能抵顶该脊柱运动节段6的螺钉，以进一步稳固对脊柱运动节段6的垂直固定，并进一步改进外力对椎间盘的垂直加载，该第二组螺纹孔34也可以为平均分布于圆周上的三个，两两间呈120°夹角，三个螺纹孔34中的螺钉分别抵顶(稍稍抵顶即可形成定位)于所述脊柱运动节段6的上椎体的三个侧面中部，形成稳固的定位，也可以设有不止一组螺纹孔34，例如，可以设置两组，每组均为平均分布的三个，两组间相邻螺纹孔34间呈60°夹角，以便于操作过程中的调整；
所述上支座3的第二凹槽30还可以设有液位观察孔33，以便在注入/抽出培养液时，观察培养液的液面是否达到要求，其可以贯穿设于槽壁，并对应所述培养皿1的第二开口的位置，以便于操作，优选为，该液位观察孔33的一部分开设于所述上支座3的第二凹槽30的槽底壁，以便能够观察到培养液的液面是否超出所述脊柱运动节段6的上端的端面；
所述上支座3的外侧壁与所述培养皿1的内侧壁之间还可以设置有第一导向组件，以实现对所述上支座3在培养皿1中的运动导向(本实施例中为将所述上制造的外侧壁与所述培养皿1的内侧壁制成尺寸相适应的状态，利用培养皿1的器壁实现对上支座3运动时的导向，以简化结构)。
所述支架包括：
一个支架底座40，其下表面供整个培养装置的放置，所述支架底座40的上表面的中部向上延伸设有一个培养皿定位槽41，供所述培养皿1定位放置，该培养皿定位槽41的侧壁设有一个豁口42，供所述培养皿1 的第二开口的延伸管13设置；
一个限位板43，所述限位板43中部设有贯穿孔，该贯穿孔的中心正对所述培养皿定位槽41的中心，两个所述延伸件46分别通过一个支撑件48固定支撑于该限位板43的两端；
一个浮动板44，所述浮动板44设于支架底座40和限位板43之间，所述盖体11或上支座3固定于该浮动板44的下表面正对该培养皿定位槽41的位置，该浮动板44的上表面正对该培养皿定位槽41的位置设有一个载荷定位槽45；
以及一组第三导向组件，设于所述培养皿1外，具有两个延伸件46，各延伸件46均具有第一导向面，两个所述延伸件46的一端分别固设于支架底座40的相对两侧，两个所述延伸件46的另一端分别固设于所述限位板43的相对两侧；以及两个滑动件47，各滑动件47均具有第二导向面，两个所述滑动件47分别固定于所述浮动板44；其中，所述滑动件47的第二导向面在所述延伸件46的第一导向面上滑动时，所述延伸件46相对所述下支座2固定，所述滑动件47相对所述上支座3固定。
参见图10，本发明脊柱运动节段的离体培养装置100＇的第二实施例，其中仅示出与第一实施例不同的上支座3＇，其余部分均相同，本实施例中的上支座3＇整体具有三个外凸弧30＇，外凸弧30＇的半径与所述培养皿1＇的内径相适应，形成导向，所述液位观察孔33＇设于其中一个外凸弧30＇，三个外凸弧30＇之间具有三个内凹弧31＇，三个内凹弧31＇的中心部位设置螺纹孔34＇，供设置抵顶定位椎体的螺钉，该上支座3＇的第二凹槽32＇的整体形状与该上支座3＇的形状一致，其内底面供所述脊柱运动节段6的上端的端面抵接。
参见图4至图9(辅助参照图1至图3)，本发明离体培养脊柱运动节段加载装置200，其具有前述各实施例中的脊柱运动节段的离体培养装 置100，以及一个加载装置5，该加载装置5通过所述上支座3对所述脊柱运动节段6施加载荷。
所述加载装置5可以施加压力和/或拉力。
所述加载装置5可以实现静态加载和/或动态加载。
所述加载装置5可以为自动加载装置5。
本实施例中的离体培养脊柱运动节段加载装置200(以兔的脊柱运动节段6为实验对象，以两个1Kg和两个0.5Kg砝码作为加载装置5，以培养箱内环境作为培养环境)，可以按如下步骤进行操作：
1.将上、下支座2通过三枚螺钉分别固定脊柱运动节段6的上、下椎体，一方面使脊柱运动节段6保持直立，便于垂直加载外力，另一方面所述上支座3可以作为培养皿盖，可使培养皿中的培养液相对封闭。培养液注入时液面超过上支座3的液位观察孔偏上的位置，使脊柱运动节段6完全浸没在培养液中。
2.固定后将培养皿置于支架底座40的培养皿定位槽41中，浮动板44通过延伸件46下降使盖体11罩住培养皿，后将砝码置于浮动板44上，通过浮动板44、盖体11、上支座3将静态负荷传递至脊柱运动节段6上从而实现加载。
3.将一次性医用套管套于培养皿的第二出口的延伸管13处，另一端用一次性塞子塞住，利用针筒注射器将培养液注入培养皿，换液时用针筒注射器将培养液抽出。套管为一次性无菌医用用品，每次实验需更换，从而保证培养环境的无菌状态。
综上所述，本发明的脊柱运动节段的离体培养装置，能够取得理想的培养效果，尤其是，在培养开始的最初14天之内，其培养效果能够完全媲美单独进行椎间盘的离体培养的培养效果，即本发明的培养装置能够离体培养脊柱运动节段模型，为研究椎间盘对外界刺激的反应和观察 正常与退变椎间盘的组织学变化创造更好的实验平台；
操作方便，能够保证无菌环境，使培养环境更接近体内环境；
本发明的离体培养脊柱运动节段加载装置，能够对培养的离体模型进行静态加载，从而控制和观察力学对椎间盘的影响；
通过该加载装置能够观察力学对离体模型椎间盘软骨下骨的影响，为研究椎间盘退变过程中软骨下骨与软骨终板的相关性提供条件；
本发明通过对设置的上、下支座结构上的改进，并配合顶丝的设置，令本发明能够使脊柱运动节段始终保持直立状态，从而使压力负荷能够垂直地加载于椎间盘的表面。

Claims (8)

1.一种脊柱运动节段的离体培养装置，其特征在于包括：
一个培养皿，其中具有供离体培养的容置空间，该培养皿的顶部设有一个连通该容置空间的第一开口，所述培养皿的第一开口设有一个盖体，该盖体的下表面的中部具有一个凸起的平台，当该盖体盖设于第一开口时，该平台伸入该培养皿的容置空间中；
一个下支座，设于该培养皿中，具有一个第一端，该第一端与该脊柱运动节段的下端相接；
一个上支座，设于该培养皿中，具有一个第二端，该第二端与该脊柱运动节段的上端相接，该上支座的上表面与所述平台的顶面相接；以及
至少一个导向组件，该导向组件的导引方向与该脊柱运动节段的延伸方向相平行，所述导向组件包括第一导向组件、第二导向组件和第三导向组件，所述第一导向组件设于所述培养皿的内侧壁与所述上支座的外侧壁之间实现对所述上支座的运动导向，所述第二导向组件设于所述培养皿的第一开口的侧壁与所述盖体的环墙的侧壁之间实现对所述盖体的运动导向，所述第三导向组件为设于所述培养皿外部的一个支架，该支架包括：一个以上具有第一导向面的延伸件；一个以上具有第二导向面的滑动件，其中，所述滑动件的第二导向面在所述延伸件的第一导向面上滑动时，所述延伸件相对所述下支座固定，所述滑动件相对所述上支座固定，
其中，所述脊柱运动节段为具有至少两块椎体的一段脊柱。
2.如权利要求1所述的脊柱运动节段的离体培养装置，其特征在于：
所述下支座的第一端具有一个第一表面，该第一表面具有一个第一凹槽，该脊柱运动节段的下端设于该第一凹槽中，其下端的端面接于该第一表面；和/或
所述上支座的第二端具有一个第二表面，该第二表面具有一个第二凹槽，该脊柱运动节段的上端设于该第二凹槽中，其上端的端面接于该第二表面。
3.如权利要求2所述的脊柱运动节段的离体培养装置，其特征在于：
所述第一凹槽的侧壁设有第一组螺纹孔，其中设有能抵顶该脊柱运动节段的螺钉，和/或
所述第二凹槽的侧壁设有第二组螺纹孔，其中设有能抵顶该脊柱运动节段的螺钉。
4.如权利要求1所述的脊柱运动节段的离体培养装置，其特征在于：该盖体的下表面的外围具有一个环墙，该环墙与所述平台之间形成一个环槽，所述培养皿的第一开口的侧壁套设于该环槽中，且该环槽的内底面与所述培养皿的第一开口的侧壁的顶面间具有一段距离。
5.如权利要求1所述的脊柱运动节段的离体培养装置，其特征在于：所述盖体与所述上支座为分离式的，或者为一体式的，或者为相互固定连接的。
6.如权利要求2所述的脊柱运动节段的离体培养装置，其特征在于：所述培养皿具有一个第二开口，该第二开口设于培养皿的下部，并具有延伸至该培养皿外部的延伸管，所述下支座的第一凹槽对应该第二开口的位置设有贯穿槽壁的穿孔。
7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的脊柱运动节段的离体培养装置，其特征在于：
所述支架还包括一个支架底座、一个浮动板和一个限位板，所述支架底座的上表面的中部向上延伸设有一个培养皿定位槽，该培养皿定位槽的侧壁设有一个豁口，所述延伸件的数量为两个，两个所述延伸件的一端分别固设于支架底座的相对两侧，两个所述延伸件的另一端分别固设于所述限位板的相对两侧，所述限位板中部设有贯穿孔，该贯穿孔的中心正对所述培养皿定位槽的中心，所述浮动板设于支架底座和限位板之间，所述滑动件的数量为两个，两个所述滑动件分别固定于所述浮动板，所述盖体或上支座固定于该浮动板的下表面正对该培养皿定位槽的位置，该浮动板的上表面正对该培养皿定位槽的位置设有一个载荷定位槽。
8.一种离体培养脊柱运动节段加载装置，其特征在于包括：
权利要求1至7中的任一种脊柱运动节段的离体培养装置；以及
一个加载装置，该加载装置通过所述上支座对所述脊柱运动节段施加静态压力载荷。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024007078A1 (en) * 2022-07-07 2024-01-11 Oligo Medic Inc. Bioreactor for biomechanical characterization

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109468360B (zh) * 2017-09-08 2022-11-04 北京理工大学 脊柱运动节段拉压一体式加载装置
CN115372150B (zh) * 2022-10-24 2023-01-31 中国中医科学院望京医院(中国中医科学院骨伤科研究所) 一种脊柱的双向加载装置、方法及加载系统
CN115372149B (zh) * 2022-10-24 2023-01-31 中国中医科学院望京医院(中国中医科学院骨伤科研究所) 一种脊柱的周向加载装置、方法及加载系统
CN115372151B (zh) * 2022-10-24 2023-01-31 中国中医科学院望京医院(中国中医科学院骨伤科研究所) 一种脊柱的加载系统及方法
CN115369037B (zh) * 2022-10-24 2023-01-31 中国中医科学院望京医院(中国中医科学院骨伤科研究所) 一种脊柱的培养液的全循环装置、方法及加载系统

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8492135B2 (en) * 2009-04-03 2013-07-23 Tissue Growth Technologies Corporation Deformable transportable bioreactor chamber
CN201883096U (zh) * 2010-11-09 2011-06-29 天津理工大学 一种双频压缩-径向扭转椎间盘组织工程生物反应器
CN103555579B (zh) * 2013-11-11 2014-12-17 中国人民解放军第三军医大学第一附属医院 多功能仿生组织培养器
CN204097492U (zh) * 2014-09-29 2015-01-14 中国中医科学院望京医院 脊柱运动节段的离体培养和加载装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024007078A1 (en) * 2022-07-07 2024-01-11 Oligo Medic Inc. Bioreactor for biomechanical characterization

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