CN105154316A - 一种仿血管流动腔 - Google Patents

Abstract

本发明采用的技术方案是：一种仿血管流动腔，所述流动腔包括呈扁平状长方体的上层体和下层体，上层体和下层体通过螺栓连接，所述上层体包括上层观察窗口、两个上层凸台、两组匀流池结构、四根流体管、流动腔体、驱动结构、两个玻璃封片和螺栓孔；所述下层体包括下层观察窗口、下层体容纳槽和螺栓孔；本发明的有益效果为：操作使用灵活方便，通用性更强；本发明制作较为方便，适合不同规格型号的细胞流体力学实验仪器的配套使用；通过使用本发明的仿血管流体腔，能够安装不同规格、不同材质的、透明的仿生血管流动腔体；同时进行多个不同的条件对比实验，或使用不同管径的流动腔体，提高了实验效率，降低了实验成本。

Description

一种仿血管流动腔

技术领域

本发明涉及一种生物医学实验装置，特别涉及一种仿血管流动腔。

背景技术

在生物医学工程实验研究中，对于血液细胞等多种细胞在流体力的刺激下，其分离和相同流体环境下增殖培养的比较研究实验；以及对于同种细胞在不同流体环境刺激下的比较研究实验等，均需要一种，能够保证实验的同一性、又同时满足细胞的在模拟血管持续流体力的影响下的不同条件对比实验。近年来，各个专业实验室，都在根据自己的实验特性，开发和设计制作个性化的细胞流体力学实验仪器。而血管流体实验用流动腔，是该种个性化仪器满足不同流体或细胞条件，进行显微镜观察的主要部件之一。通过血管流体实验用流动腔的不同腔室，或相同腔室不同细胞，能够完成模拟血管流体的多种实验。因此，针对血管流体实验专用仪器，开发设计满足要求的血管流体实验用流动腔使用方法，在保证实验的一致性和同一性方面具有巨大的需求。为此，在生物工程科学实验研究中，需要开发一种仿血管流动腔体平台和其使用方法。

总之，现有技术中的生物流体实验用流动腔存在着通用性差，使用效率低下，实验精度不足以满足实验要求等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种仿血管流动腔。

实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种仿血管流动腔，所述流动腔包括呈扁平状长方体的上层体和下层体，上层体和下层体通过螺栓连接，所述上层体包括上层观察窗口、两个上层凸台、两组匀流池结构、四根流体管、流动腔体、驱动结构、两个玻璃封片和螺栓孔；所述上层观察窗口呈长方形贯穿设置于上层中部位置，两个上层凸台分别对称设置于上层观察窗口短边外侧的上层体底部，两组匀流池结构分别对称设置于两个上层凸台底部，四根流体管分两根为一组，每组分别一端连通对应一组匀流池结构，另一端连通上层体外侧，并且将两个连通不同匀流池的流体管另一端通过向上拱起呈彩虹状的软管连通，另外两个流体管另一端一个为流体进管口，一个为流体出管口；所述流动腔体为透明的管状结构设置于上层观察窗口内且与观察窗口长边平行设置，其两端均穿过上层体分别连通两组对称的匀流池结构，流动腔体穿过上层体位置设置有流动腔体与上层体之间的流动腔体密封套；所述驱动结构驱动流动腔体径向转动，该驱动结构包括一对驱动单元，该对驱动单元对称设置于观察窗口短边两侧，其各自驱动流动腔体两端，所述驱动单元包括微型同步电机、传动组件、流动腔体卡紧传动齿轮和流动腔体套，微型同步电机通过固定片与螺栓配合固定于上层体顶面，微型同步电机通过传动组件传动连接流动腔体卡紧传动齿轮，流动腔体卡紧传动齿轮固定外套于流动腔体套上，流动腔体套固定外套于流动腔体一端；所述两个玻璃封片分别密闭粘贴于两个上层凸台底面，其大小尺寸与两个上层凸台底面相同；所述螺栓孔设置于两上层凸台外侧；所述下层体包括下层观察窗口、下层体容纳槽和螺栓孔；所述下层观察窗口呈长方形贯穿设置下层中部位置，并与上层观察窗口对应设置，所述下层体容纳槽外缘呈长方形沿下层观察窗口外侧设置一周且开口向上，其可容纳两个上层凸台即两个上层凸台之间的突起物，螺栓孔设置于下层体容纳槽外侧，并与上层体螺栓孔对应设置。

进一步的，所述流动腔体内径为φ0.3mm～φ5mm，所述流动腔体密封套和流动腔体套均与流动腔体内径大小相匹配。

进一步的，所述流动腔体为2至4个，各个流动腔体均设置于上层观察窗口内并均与观察窗口长边平行，各个流动腔体两端分别连通两组对称设置的匀流池结构；驱动结构对应流动腔体数量配套设置2至4对驱动单元，每对驱动单元均对称设置于观察窗口短边两侧，其各自驱动流动腔体两端，设置于观察窗口同侧驱动单元中的微型同步电机通过固定连接片相互固定。

进一步的，所述上层体底面观察窗口长边两侧均设置有观察凹槽，该观察凹槽沿观察窗口长边平行设置，其长度与观察窗口长边相同。

进一步的，所述匀流池结构包括均与观察窗口短边平行设置的匀流池、流体均化池和溢流通道，所述匀流池设置于上层凸台底部靠近观察窗口一侧，并与流动腔体连通；流体均化池设置于匀流池外侧的上层凸台底部，溢流通道将匀流池与流体均化池顶部连通，流体均化池顶部两端分别设置有细管孔组，细管孔组与对应的流体管连通。

进一步的，所述匀流池和溢流通道的流道宽度相同。

进一步的，所述匀流池和流体均化池的高度均为3mm～5mm，溢流通道的高度为1mm。

进一步的，所述每组细管孔包括一个大流孔和一个小流孔，大流孔设置于靠近流体均化池中部位置，小流孔设置于靠近流体均化池端部位置。

进一步的，所述四个流体管每两个一端连通不同匀流池的流体管为一组，两组流体细管另一端分别连通至下片对称两侧。

本发明的有益效果为：(1)操作使用灵活方便；(2)通用性更强。本发明技术特点是专业性强，制作较为方便，适合不同规格型号的细胞流体力学实验仪器的配套使用；通过使用本发明的仿血管流体腔，能够安装不同规格、不同材质的、透明的仿生血管流动腔体；同时进行多个不同的条件对比实验，或使用不同管径的流动腔体，提高了实验效率，降低了实验成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明仿血液流动腔剖面结构示意图；

图2为本发明仿血液流动腔上层体俯视图；

图3为本发明仿血液流动腔上层体仰视图；

图4为图3中A－A剖面结构示意图；

图5为本发明驱动单元结构示意图；

图6为本发明流动腔体与流动腔体卡紧传动齿轮安装结构示意图；

图7为本发明下层体俯视图；

图8为图7中B－B剖面结构示意图；

图中：1.上层体；2.上层观察窗口；3.传动组件；4.固定连接片；5.微型同步电机；6.固定片；7.螺栓；8.流体管；9.流动腔体；10.电机固定螺栓；11.观察凹槽；12.凸台；13.玻璃封片；16.匀流池；17.流体均化池；18.小流孔；19.大流孔；20.溢流通道；21.下层体；22.下层体容纳槽；23.下层观察窗口；24.角部挤压预留凹槽；25.流动腔体卡紧传动齿轮；26.流动腔体套；27.流动腔体密封套；28.显微镜镜头。

具体实施方式

如图1至图8所示，一种仿血管流动腔，所述流动腔包括呈扁平状长方体的上层体1和下层体21，上层体1和下层体21通过螺栓7连接，所述上层体1包括上层观察窗口2、两个上层凸台12、两组匀流池16结构、四根流体管8、流动腔体9、驱动结构、两个玻璃封片13和螺栓7孔；所述上层观察窗口2呈长方形贯穿设置于上层中部位置，两个上层凸台12分别对称设置于上层观察窗口2短边外侧的上层体1底部，两组匀流池16结构分别对称设置于两个上层凸台12底部，四根流体管8分两根为一组，每组分别一端连通对应一组匀流池16结构，另一端连通上层体1外侧，并且将两个连通不同匀流池16的流体管8另一端通过向上拱起呈彩虹状的软管连通，另外两个流体管8另一端一个为流体进管口，一个为流体出管口；所述流动腔体9为透明的管状结构设置于上层观察窗口2内且与观察窗口长边平行设置，其两端均穿过上层体1分别连通两组对称的匀流池16结构，流动腔体9穿过上层体1位置设置有流动腔体9与上层体1之间的流动腔体密封套27；所述驱动结构驱动流动腔体9径向转动，该驱动结构包括一对驱动单元，该对驱动单元对称设置于观察窗口短边两侧，其各自驱动流动腔体9两端，所述驱动单元包括微型同步电机5、传动组件3、流动腔体卡紧传动齿轮25和流动腔体套26，微型同步电机5通过固定片6与电机固定螺栓10配合固定于上层体1顶面，微型同步电机5通过传动组件3传动连接流动腔体卡紧传动齿轮25，流动腔体卡紧传动齿轮25固定外套于流动腔体套26上，流动腔体套26固定外套于流动腔体9一端；所述两个玻璃封片13分别密闭粘贴于两个上层凸台12底面，其大小尺寸与两个上层凸台12底面相同；所述螺栓7孔设置于两上层凸台12外侧；所述下层体21包括下层观察窗口23、下层体容纳槽22和螺栓7孔；所述下层观察窗口23呈长方形贯穿设置下层中部位置，并与上层观察窗口2对应设置，所的述下层体容纳槽22外缘呈长方形沿下层观察窗口23外侧设置一周且开口向上，其可容纳两个上层凸台12即两个上层凸台12之间的突起物，螺栓7孔设置于下层体容纳槽22外侧，并与上层体1螺栓7孔对应设置。本发明的仿血管流体腔的设计有匀流结构池结构，使实验流体进出流动腔流动更加均匀，实验效果更加精确；同时，本发明的仿血管流体腔的设计有驱动结构驱动流动腔体9径向转动，一对驱动结构对应一根流动腔体9设置，使每根流动腔体9可独立调控，在一个仿血管流动腔上设置各个独立调控的实验单元，可满足实验需要的不同参数，调控灵活。

本发明的仿血管流动腔相对于现有技术具有精度高、互换性好、结构紧凑和通用性较强的特点。本发明的仿血管流动腔主要部件设计目的和效果如下：上层凸台12主要为了匀流结构提供更多的设计空间，使匀流效果更好；匀流池16结构主要起到均匀流速的作用；四根流体管8主要起着导入、导出流体以及内部循环调节的作用；流动腔体9为本发明核心部件，由于实验需要的多样性要求，流动腔体9管径大小和流动腔体9数量均可以根据需要调节，流动腔体9两端可拆卸的安装有流动腔体密封套27和流动腔体套26，只需根据流动腔体9管径大小匹配流动腔体密封套27和流动腔体套26大小即可实现不同管径大小流动腔体9安装需求；同时，流动腔体9的数量可以根据需要在观察窗口内设置不同数量的流动腔体9，每个流动腔体9两端各自连通对应的匀流池16结构即可；驱动结构主要对应流动腔体9设置，每对驱动单元驱动一根实验流动腔体9360度转动，因其成对设计，各自驱动流动腔体9两端，故能够两端均匀用力，旋转精度更高，同时避免流动腔体9转动时，流动腔体9受到扭矩而受力不均破损；两个上层凸台12底面密闭粘贴有与凸台12尺寸大小配套一致的玻璃封片13，这样设计主要便于加工池体等结构，同时便于观察内部液体情况，发现堵塞及时能够清理；螺栓7孔主要为了上层体1与下层体21相互配合而设计，同时，上层体1与下层体21通过上层凸台12与下层体容纳槽22嵌入式配合，使得整个流动腔体9结构更加紧凑。

为进一步优化仿血管流体腔结构，所述流动腔体9内径为φ0.3mm～φ5mm，所述流动腔体密封套27和流动腔体套26均与流动腔体9内径大小相匹配。本发明的仿血管流体腔能够安装不同管径的透明仿生血管流动腔体9，提高了试验效率，降低了试验成本。所述流动腔体9为2至4个，各个流动腔体9均设置于上层观察窗口2内并均与观察窗口长边平行，各个流动腔体9两端分别连通两组对称设置的匀流池16结构；驱动结构对应流动腔体9数量配套设置2至4对驱动单元，每对驱动单元均对称设置于观察窗口短边两侧，其各自驱动流动腔体9两端，设置于观察窗口同侧驱动单元中的微型同步电机5通过固定连接片4相互固定。本发明的仿血管流体腔具有较强的实用性，可以同时配套多个流动腔体9，同时进行多个不同条件的对比试验。所述上层体1底面观察窗口长边两侧均设置有观察凹槽11，该观察凹槽11沿观察窗口长边平行设置，其长度与观察窗口长边相同。该观察凹槽11的设计目的在于扩大观察窗口的显微镜镜头28的活动范围。所述匀流池16结构包括均与观察窗口短边平行设置的匀流池16、流体均化池17和溢流通道20，所述匀流池16设置于上层凸台12底部靠近观察窗口一侧，并与流动腔体9连通；流体均化池17设置于匀流池16外侧的上层凸台12底部，溢流通道20将匀流池16与流体均化池17顶部连通，流体均化池17顶部两端分别设置有细管孔组，细管孔组与对应的流体管8连通。匀流结构主要作用是均匀流体的流速，流体由流体管8通过细管孔组引入流体均化池17，再由流体均化池17通过溢流通道20流入匀流池16，最后由匀流池16流入流动腔体9一端，通过层层缓冲导流，从而实现一组匀流池16结构的工作原理，当流体导入流动腔体9后，流体从流动腔体9的另一端流入到另一端的匀流池16中，再由匀流池16通过溢流通道20流入流体均化池17，最后由流体均化池17顶部设置的细管孔组导入流体管8，由流体管8将流体排除，同样是通过层层缓冲导流，从而实现另一组匀流池16结构的工作原理，通过两组匀流池16结构，有效的控制了仿血管流体腔中流体的流速，使得实验数据更加精确。所述匀流池16和溢流通道20的流道宽度相同；当流体从溢流通道20流入匀流池16时，不会因为流体流道宽度的变化影响流体的流速变化。所述匀流池16和流体均化池17的高度均为3mm～5mm，溢流通道20的高度为1mm，两个池加一个溢流通道20的目的，主要在于均匀流体的流速，将溢流通道20的高度设计低于匀流池16和流体均化池17，使得匀流效果更佳。所述每组细管孔包括一个大流孔19和一个小流孔18，大流孔19设置于靠近流体均化池17中部位置，小流孔18设置于靠近流体均化池17端部位置；此设计进一步提高了流体均化池17匀流效果。所述四个流体管8每两个一端连通不同匀流池16的流体管8为一组，两组流体细管另一端分别连通至下片对称两侧；这样设置流体细管，使得生物流体实验安装更加方便。

上述技术方案中，所述下层体容纳槽22加工有配套的容纳槽密封垫，为了容纳槽密封垫使用，在下层体容纳槽22的四个角还加工有角部挤压预留凹槽24，目的是使上层体1与下层体21连接紧密又不至于磨损。

实验时，将观察的细胞装载入流动腔体9内，流体管8流体进管口引入流体，充满整个流动腔，从流体出管口引出，当在流动腔内形成持续循环后，便可使用显微镜从流动腔下方观察。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种仿血管流动腔，所述流动腔包括呈扁平状长方体的上层体和下层体，上层体和下层体通过螺栓连接，所述上层体包括上层观察窗口、两个上层凸台、两组匀流池结构、四根流体管、流动腔体、驱动结构、两个玻璃封片和螺栓孔；所述上层观察窗口呈长方形贯穿设置于上层中部位置，两个上层凸台分别对称设置于上层观察窗口短边外侧的上层体底部，两组匀流池结构分别对称设置于两个上层凸台底部，四根流体管分两根为一组，每组分别一端连通对应一组匀流池结构，另一端连通上层体外侧，并且将两个连通不同匀流池的流体管另一端通过向上拱起呈彩虹状的软管连通，另外两个流体管另一端一个为流体进管口，一个为流体出管口；所述流动腔体为透明的管状结构设置于上层观察窗口内且与观察窗口长边平行设置，其两端均穿过上层体分别连通两组对称的匀流池结构，流动腔体穿过上层体位置设置有流动腔体与上层体之间的流动腔体密封套；所述驱动结构驱动流动腔体径向转动，该驱动结构包括一对驱动单元，该对驱动单元对称设置于观察窗口短边两侧，其各自驱动流动腔体两端，所述驱动单元包括微型同步电机、传动组件、流动腔体卡紧传动齿轮和流动腔体套，微型同步电机通过固定片与电机固定螺栓配合固定于上层体顶面，微型同步电机通过传动组件传动连接流动腔体卡紧传动齿轮，流动腔体卡紧传动齿轮固定外套于流动腔体套上，流动腔体套固定外套于流动腔体一端；所述两个玻璃封片分别密闭粘贴于两个上层凸台底面，其大小尺寸与两个上层凸台底面相同；所述螺栓孔设置于两上层凸台外侧；所述下层体包括下层观察窗口、下层体容纳槽和螺栓孔；所述下层观察窗口呈长方形贯穿设置下层中部位置，并与上层观察窗口对应设置，所述下层体容纳槽外缘呈长方形沿下层观察窗口外侧设置一周且开口向上，其可容纳两个上层凸台即两个上层凸台之间的突起物，螺栓孔设置于下层体容纳槽外侧，并与上层体螺栓孔对应设置。

2.根据权利要求1所述的仿血管流动腔，其特征在于：所述流动腔体内径为φ0.3mm～φ5mm，所述流动腔体密封套和流动腔体套均与流动腔体内径大小相匹配。

3.根据权利要求1或2任一项所述的仿血管流动腔，其特征在于：所述流动腔体为2至4个，各个流动腔体均设置于上层观察窗口内并均与观察窗口长边平行，各个流动腔体两端分别连通两组对称设置的匀流池结构；驱动结构对应流动腔体数量配套设置2至4对驱动单元，每对驱动单元均对称设置于观察窗口短边两侧，其各自驱动流动腔体两端，设置于观察窗口同侧驱动单元中的微型同步电机通过固定连接片相互固定。

4.根据权利要求1所述的仿血管流动腔，其特征在于：所述上层体底面观察窗口长边两侧均设置有观察凹槽，该观察凹槽沿观察窗口长边平行设置，其长度与观察窗口长边相同。

5.根据权利要求1所述的仿血管流动腔，其特征在于：所述匀流池结构包括均与观察窗口短边平行设置的匀流池、流体均化池和溢流通道，所述匀流池设置于上层凸台底部靠近观察窗口一侧，并与流动腔体连通；流体均化池设置于匀流池外侧的上层凸台底部，溢流通道将匀流池与流体均化池顶部连通，流体均化池顶部两端分别设置有细管孔组，细管孔组与对应的流体管连通。

6.根据权利要求5所述的仿血管流动腔，其特征在于：所述匀流池和溢流通道的流道宽度相同。

7.根据权利要求5或6任一项所述的仿血管流动腔，其特征在于：所述匀流池和流体均化池的高度均为3mm～5mm，溢流通道的高度为1mm。

8.根据权利要求5所述的仿血管流动腔，其特征在于：所述每组细管孔组包括一个大流孔和一个小流孔，大流孔设置于靠近流体均化池中部位置，小流孔设置于靠近流体均化池端部位置。

9.根据权利要求5所述的仿血管流动腔，其特征在于：所述四个流体管每两个一端连通不同匀流池的流体管为一组，两组流体细管另一端分别连通至下片对称两侧。