CN110093244B - 一种可产生脉动流的流动腔系统 - Google Patents
一种可产生脉动流的流动腔系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110093244B CN110093244B CN201811015649.5A CN201811015649A CN110093244B CN 110093244 B CN110093244 B CN 110093244B CN 201811015649 A CN201811015649 A CN 201811015649A CN 110093244 B CN110093244 B CN 110093244B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cavity
- flow
- way valve
- pulsating flow
- generation device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 229920000555 poly(dimethylsilanediyl) polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000003915 cell function Effects 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 230000004853 protein function Effects 0.000 description 2
- 230000006907 apoptotic process Effects 0.000 description 1
- 230000021164 cell adhesion Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000006916 protein interaction Effects 0.000 description 1
- 230000019491 signal transduction Effects 0.000 description 1
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/18—External loop; Means for reintroduction of fermented biomass or liquid percolate
Landscapes
- Wood Science & Technology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)
Abstract
本发明公开一种可产生脉动流的流动腔系统，包括前储液器、前单向阀、脉动流生成装置、后单向阀、流动腔、后储液器和循环泵，所述循环泵与前储液器连接，所述前储液器与前单向阀连接，所述前单向阀与脉动流生成装置连接，所述脉动流生成装置与后单向阀连接，所述后单向阀与流动腔连接，所述流动腔和循环泵与后储液器连接；所述脉动流生成装置用于产生脉动流，所述循环泵用于保持流体的循环，所述前单向阀和后单向阀用于阻止流体回流，所述流动腔用于进行试验观察；本发明的一种可产生脉动流的流动腔系统，可编程控制产生不同幅度和周期的脉动流场，具有防止回流的产生、实现长时间实验观察、成本较低，组装简单的优点。
Description
技术领域
本发明涉及流动腔系统技术领域，具体涉及一种可产生脉动流的流动腔系统。
背景技术
目前，流动腔系统被广泛地应用于分子细胞生物学、生物力学、力学生物学等领域的研究。流动腔系统可在体外模拟血管内流场特性，为科研工作者研究流体环境下，细胞的功能（如细胞黏附、生长、凋亡、迁移、信号传导等），以及蛋白质的功能（如蛋白质的相互作用、反应动力学等）提供了高效而有力的工具。
目前，流动腔系统包括平行平板流动腔系统、非平行平板流动腔系统、Y型平行平板流动腔系统等。流动腔系统流体的驱动主要是通过活塞泵或循环泵来实现。活塞泵驱动方式的优势在于可提供可控的不同流速的稳定流场。然而，由于该驱动方式为开环系统，实验时长受到初始时流体量的限制，不能进行长时间的观察。由于循环泵驱动方式的流动腔系统为闭环系统，其优势在于可进行长时间的观察。然而，由于其转动部件的缺陷，流场不可控，稳定性低，甚至出现逆流的情况。此外，无论是活塞泵还是循环泵驱动方式的流动腔系统均不能提供与生理相似的脉动流场，因此不适用于考察生理脉动流场对细胞和蛋白功能的影响。
在这样的背景，本发明提出了可产生脉动流的流动腔系统。本系统包含了脉动流生成器装置，在该装置中，采用可编程控制的压电陶瓷或直线电机驱动注射器的往复运动，增加或减少生成器内腔的压力，进而产生可控的脉动流体。此外，本系统利用循环泵形成闭环的流动腔系统，可实现长时间的实验操作；脉动流生成器后的单向阀可防止流体的逆向流动。
发明内容
有鉴于此，为解决上述现有技术中的问题，本发明提供了一种可产生脉动流的流动腔系统，可编程控制产生不同幅度和周期的脉动流场，具有防止回流的产生、实现长时间实验观察、成本较低，组装简单的优点。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种可产生脉动流的流动腔系统，包括前储液器、前单向阀、脉动流生成装置、后单向阀、流动腔、后储液器和循环泵，所述循环泵与前储液器连接，所述前储液器与前单向阀连接，所述前单向阀与脉动流生成装置连接，所述脉动流生成装置与后单向阀连接，所述后单向阀与流动腔连接，所述流动腔和循环泵与后储液器连接；所述脉动流生成装置用于产生脉动流，所述循环泵用于保持流体的循环，所述前单向阀和后单向阀用于阻止流体回流，所述流动腔用于进行试验观察。
进一步地，所述脉动流生成装置包括腔体单元、注射器和步进电机，所述注射器活塞固定与步进电机上，所述注射器安装在腔体单位上。
进一步地，所述腔体单元包括外腔体和内腔体，所述外腔体由硬质材料制成，所述内腔体由聚二甲基硅烷膜制成，所述外腔体上设有注射器接口和排气口，所述注射器接口与注射器连接，所述外腔体与内腔体不连通。
进一步地，所述外腔体与内腔体的体积比为1:2～2:1，所述内腔体与塑料导管连接。
进一步地，所述前储液器、前单向阀、脉动流生成装置、后单向阀和流动腔处于同一水平面上。
进一步地，所述循环泵与前储液器之间、前储液器与前单向阀之间、前单向阀与脉动流生成装置之间、脉动流生成装置与后单向阀之间、后单向阀与流动腔之间、流动腔与后储液器之间、后储液器与循环泵之间均通过塑料导管连接。
进一步地，所述一种可产生脉动流的流动腔系统为闭环系统。
与现有技术比较，本发明的一种可产生脉动流的流动腔系统可编程控制产生不同幅度和周期的脉动流场，具有防止回流的产生、实现长时间实验观察、成本较低，组装简单的优点。
附图说明
图1为本发明的一种可产生脉动流的流动腔系统的结构示意图。
图2为本发明的一种可产生脉动流的流动腔系统脉动流生成装置的结构示意图。
图3为脉动流生成装置的出口流量示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体的实施例对本发明的具体实施作进一步说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明的一种可产生脉动流的流动腔系统的结构示意图，包括前储液器1、前单向阀2、脉动流生成装置、后单向阀6、流动腔7、后储液器8和循环泵10，所述循环泵10与前储液器连接1，所述前储液器1与前单向阀2连接，所述前单向阀2与脉动流生成装置连接，所述脉动流生成装置与后单向阀6连接，所述后单向阀6与流动腔7连接，所述流动腔7和循环泵10与后储液器8连接；所述脉动流生成装置用于产生脉动流，所述循环泵10用于保持流体的循环，所述前单向阀2和后单向阀6用于阻止流体回流，所述流动腔7用于进行试验观察。
如图2所示，为本发明的一种可产生脉动流的流动腔系统脉动流生成装置的结构示意图，所述脉动流生成装置包括腔体单元5、注射器4和步进电机3，所述注射器4活塞固定与步进电机3上，所述注射器4安装在腔体单位5上。
优选的，所述腔体单元包括外腔体11和内腔体13，所述外腔体11由硬质材料（如金属）制成，所述内腔体13由聚二甲基硅烷膜12制成，所述外腔体11上设有注射器接口和排气口14，所述注射器接口与注射器4连接，所述外腔体11与内腔体13不连通。
优选的，所述外腔体11与内腔体13的体积比为1:2～2:1，所述内腔体11与塑料导管9连接。
优选的，所述前储液器1、前单向阀2、脉动流生成装置、后单向阀6和流动腔7处于同一水平面上。
优选的，所述循环泵10与前储液器1之间、前储液器1与前单向阀2之间、前单向阀2与脉动流生成装置之间、脉动流生成装置与后单向阀6之间、后单向阀6与流动腔7之间、流动腔7与后储液器8之间、后储液器8与循环泵10之间均通过塑料导管9连接。
优选的，所述一种可产生脉动流的流动腔系统为闭环系统。
开始工作时，注射器4内和外腔体11内注满水，在内腔体13表面产生均匀压力，内腔体13与塑料导管9连接，并充满实验所需液体，外腔体11上的排气口14关闭。通过改变步进电机3的参数，可以控制注射器4活塞往返运动的行程、频率，动态改变外腔体11和内腔体13的压力，在脉动流生成器出口产生可控的脉动流，其流速波形如图3所示。
综上所述，本发明的一种可产生脉动流的流动腔系统可编程控制产生不同幅度和周期的脉动流场，具有防止回流的产生、实现长时间实验观察、成本较低，组装简单的优点。
Claims (3)
1.一种可产生脉动流的流动腔系统，其特征在于：包括前储液器、前单向阀、脉动流生成装置、后单向阀、流动腔、后储液器和循环泵，所述循环泵与前储液器连接，所述前储液器与前单向阀连接，所述前单向阀与脉动流生成装置连接，所述脉动流生成装置与后单向阀连接，所述后单向阀与流动腔连接，所述流动腔和循环泵与后储液器连接；所述脉动流生成装置用于产生脉动流，所述循环泵用于保持流体的循环，所述前单向阀和后单向阀用于阻止流体回流，所述流动腔用于进行试验观察；所述脉动流生成装置包括腔体单元、注射器和步进电机，所述注射器活塞固定与步进电机上，所述注射器安装在腔体单位上；所述腔体单元包括外腔体和内腔体，所述外腔体由硬质材料制成，所述内腔体由聚二甲基硅烷膜制成，所述外腔体上设有注射器接口和排气口，所述注射器接口与注射器连接，所述外腔体与内腔体不连通；所述外腔体与内腔体的体积比为1:2～2:1，所述内腔体与塑料导管连接；所述一种可产生脉动流的流动腔系统为闭环系统；
开始工作时，注射器内和外腔体内注满水，在内腔体表面产生均匀压力，内腔体与塑料导管连接，并充满实验所需液体，外腔体上的排气口关闭。通过改变步进电机的参数，可以控制注射器活塞往返运动的行程、频率，动态改变外腔体和内腔体的压力，在脉动流生成器出口产生可控的脉动流。
2.根据权利要求1所述的一种可产生脉动流的流动腔系统，其特征在于：所述前储液器、前单向阀、脉动流生成装置、后单向阀和流动腔处于同一水平面上。
3.根据权利要求1所述的一种可产生脉动流的流动腔系统，其特征在于：所述循环泵与前储液器之间、前储液器与前单向阀之间、前单向阀与脉动流生成装置之间、脉动流生成装置与后单向阀之间、后单向阀与流动腔之间、流动腔与后储液器之间、后储液器与循环泵之间均通过塑料导管连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811015649.5A CN110093244B (zh) | 2018-08-31 | 2018-08-31 | 一种可产生脉动流的流动腔系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811015649.5A CN110093244B (zh) | 2018-08-31 | 2018-08-31 | 一种可产生脉动流的流动腔系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110093244A CN110093244A (zh) | 2019-08-06 |
| CN110093244B true CN110093244B (zh) | 2024-03-29 |
Family
ID=67443552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811015649.5A Active CN110093244B (zh) | 2018-08-31 | 2018-08-31 | 一种可产生脉动流的流动腔系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110093244B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011017342A (ja) * | 2010-09-06 | 2011-01-27 | Seiko Epson Corp | 脈流発生装置および医療機器、脈流発生装置の制御方法 |
| CN101974423A (zh) * | 2010-08-20 | 2011-02-16 | 北京航空航天大学 | 一种新的近生理脉动流环境动脉血管组织工程反应器 |
| CN102646351A (zh) * | 2012-02-27 | 2012-08-22 | 西安交通大学 | 一种模拟人体动脉瘤内血液流动的体外仿生循环实验系统 |
| CN108795702A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-11-13 | 华南理工大学 | 一种流场稳定的循环流动腔系统 |
| CN209759428U (zh) * | 2018-08-31 | 2019-12-10 | 华南理工大学 | 一种可产生脉动流的流动腔系统 |
-
2018
- 2018-08-31 CN CN201811015649.5A patent/CN110093244B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101974423A (zh) * | 2010-08-20 | 2011-02-16 | 北京航空航天大学 | 一种新的近生理脉动流环境动脉血管组织工程反应器 |
| JP2011017342A (ja) * | 2010-09-06 | 2011-01-27 | Seiko Epson Corp | 脈流発生装置および医療機器、脈流発生装置の制御方法 |
| CN102646351A (zh) * | 2012-02-27 | 2012-08-22 | 西安交通大学 | 一种模拟人体动脉瘤内血液流动的体外仿生循环实验系统 |
| CN108795702A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-11-13 | 华南理工大学 | 一种流场稳定的循环流动腔系统 |
| CN209759428U (zh) * | 2018-08-31 | 2019-12-10 | 华南理工大学 | 一种可产生脉动流的流动腔系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110093244A (zh) | 2019-08-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5415532A (en) | High effieciency balanced oscillating shuttle pump | |
| CA2471571C (en) | Breast pump system | |
| IL154243A0 (en) | Stable infusion device | |
| CA2356342A1 (en) | Piezoelectric micropump | |
| WO2001039200A3 (en) | Cavitation nuclear reactor | |
| CN105570531A (zh) | 一种微流控芯片流量调节系统和方法 | |
| EP2347858A3 (en) | Flow control system | |
| CN110093244B (zh) | 一种可产生脉动流的流动腔系统 | |
| PL252563A1 (en) | Artificial hearth | |
| CN203272085U (zh) | 一种采用ipmc驱动膜驱动的单膜双腔微型无阀流体泵 | |
| CN209759428U (zh) | 一种可产生脉动流的流动腔系统 | |
| CN108175883B (zh) | 一种基于压电纤维复合材料驱动的新型仿生阀心脏泵 | |
| CN103573592B (zh) | 一种锥形电致动聚合物驱动的单腔微泵 | |
| EP1477669A3 (en) | Device for controlling the mass flowrate of a liquid flow in a liquid flow channel | |
| CA2466844A1 (en) | Diaphragm pump system | |
| CN109578252A (zh) | 一种圆形压电泵 | |
| CN112240281B (zh) | 一种内置镰刀状腔体的复合压电泵 | |
| CN114542436B (zh) | 一种仿鱼鳞结构无阀压电泵 | |
| CN108105050B (zh) | 一种变刚度压电振子驱动的微滴泵 | |
| CN102094784B (zh) | 一种毫米级蜂窝毛细管超声微泵 | |
| PL129322U1 (pl) | Pompa insulinowa | |
| CN112196775A (zh) | 一种带有伸缩腔的复合阻流体混合式压电泵 | |
| CN113898552A (zh) | 一种凸轮式活塞微流泵 | |
| TW201231110A (en) | Fluid dispenser | |
| WO2002086319A2 (en) | A method of operating torque controlled, motor-driven, high-pressure pumps for powering liquid jets |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |