CN113073049A - 一种用于人工皮肤组织培养的生物反应器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于人工皮肤组织培养的生物反应器，有效的解决了实验人员再对每个培养皿内的培养液进行更换时的繁琐和现有生物反应器在搅拌时持续运转的搅拌桨叶对所培养的细胞具有不可消除的剪切力损伤的问题；包括反应箱，所述反应箱内上下滑动安装有反应盘，所述反应盘的上端转动安装有内齿环，所述反应盘的上端均匀固定安装有多个且位于内齿环内侧的限位杆，所述反应盘的上端均匀转动安装有多个与内齿环啮合的外齿轮；通过摇摆板、内齿环以及偏心杆之间的配合使用，使每个培养皿均匀晃动，相比现有的用搅拌桨叶对所培养液进行搅拌，不会造成对细胞的损伤，进一步减少细胞的死亡，提高了人造皮肤培养的成功率。

Description

一种用于人工皮肤组织培养的生物反应器

技术领域

本发明涉及人工皮肤领域，具体涉及一种用于人工皮肤组织培养的生物反应器。

背景技术

人工皮肤是指利用工程学和细胞生物学的原理和方法，在体外人工研制的皮肤代用品，用来修复、替代缺损的皮肤组织。人工皮肤高度近似人类皮肤，在治疗烧伤、烫伤方面具有减轻患者疼痛，愈后不留瘢痕的特效，并且对治疗糖尿病足等长期难愈性溃疡具有良好疗效。人工皮肤为一种主要在弹力、强度及物质渗透等方面上与皮肤表现出相似的物理性质的高分子复合物；传统的人工皮肤在培养时，都是把细胞放入到生物反应器中进行培养，等培养好后在取出人工皮肤。

现有的生物反应器在培养人工皮肤时有以下问题：

1、在细胞培养不同阶段，必须对其环境液体进行更换，这样有利于细胞的生长，但是现有的都是实验人员分别把每个培养皿都拿出，再对每个培养皿内的培养液进行更换，这样不但操作繁琐，而且也不利于细胞的生长，更有可能造成对细胞的损坏；

2、而现有的生物反应器都是使用搅拌使其细胞与培养液充分融合，但是在搅拌时持续运转的搅拌桨叶对所培养的细胞具有不可消除的剪切力损伤，一般转速越大，剪切力损伤越大，更有可能直接导致细胞因高剪切力而大量死亡。

因此，本发明提供一种用于人造皮肤组织培养的生物反应器来解决此问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供一种用于人工皮肤组织培养的生物反应器，有效的解决了实验人员再对每个培养皿内的培养液进行更换时的繁琐和现有生物反应器在搅拌时持续运转的搅拌桨叶对所培养的细胞具有不可消除的剪切力损伤的问题。

一种用于人工皮肤组织培养的生物反应器，包括反应箱，所述反应箱内上下滑动安装有反应盘，所述反应盘的上端转动安装有内齿环，所述反应盘的上端均匀固定安装有多个且位于内齿环内侧的限位杆，所述反应盘的上端均匀转动安装有多个与内齿环啮合的外齿轮，每个所述外齿轮的上端分别固定安装偏心杆，所述反应盘的上端均匀转动安装有多个与每个所述外齿轮啮合的摆动齿轮，每个所述限位杆与每个所述偏心杆之间分别安装有摇摆板，每个所述摆动齿轮的上端分别固定安装有且分别套设在每个所述摇摆板的前端内的三角轮，每个所述摇摆板上分别可拆卸安装有位于每个所述三角轮上方的培养皿。

优选的，所述反应盘上固定安装有位于内齿环内的支撑杆，所述支撑杆上安装有上下滑动的调节盘，所述调节盘 上分别均匀铰接有多个调节连杆，每个调节连杆上分别铰接有且套设在每个所述培养皿上夹紧装置。

优选的，所述反应盘的底部固定安装有移动盘，所述移动盘的上端转动安装有且位于反应盘的圆周外侧面的外齿环，所述移动盘上固定安装有多个且位于每个所述固定环下方的固定板，每个所述固定板上分别转动安装有且与外齿环啮合的从动齿轮，每个所述固定板上分别转动安装有与从动齿轮同轴固定的转动板，每个所述引流管上分别转动安装有且位于引流仓上方的滑动块，每个所述转动板的一端分别滑动安装有转动球，每个所述转动球与每个所述滑动块之间分别连接有连接杆。

优选的，每个所述培养皿的底部分别贯通有引流槽，每个所述培养皿的内侧底部分别固定安装有位于引流槽上方的固定圆盘，每个所述固定圆盘的底部分别固定安装有压缩弹簧，每个所述压缩弹簧的底部分别固定安装有且滑动安装在引流槽内的封闭盘。

优选的，所述反应箱的右端侧面上转动安装有丝杆，所述反应箱上安装有上下滑动的且螺纹安装在丝杆上移动块，所述移动盘的右端分别固定安装有且转动安装在移动块上端的右翻转杆，所述反应箱的右端内侧面上固定安装有齿条，所述右翻转杆上同轴固定安装有与齿条啮合的翻转齿轮，所述反应箱的后端内侧面上转动安装有导向杆，所述移动盘的左端固定安装有且转动安装在导向杆上的左翻转杆。

优选的，多个所述转动盘之间连接链轮组，所述移动盘底部固定安装有与外齿环啮合的第二电机，所述移动盘底部固定安装有与其中一个所述外齿轮啮合的第三电机。

本发明的有益效果：

通过摇摆板、内齿环以及偏心杆之间的配合使用，使每个培养皿均匀晃动，相比现有的用搅拌桨叶对所培养液进行搅拌，不会造成对细胞的损伤，进一步减少细胞的死亡，提高了人造皮肤培养的成功率；通过封闭盘、引流管以及反应盘之间的配合，使更换培养液更加方便，而且更有利于细胞的生长；通过丝杆、移动块和翻转齿轮以及齿条之间配合使用，可以更加方便的对每个培养皿进行清洗，相比现有带动逐个清洗培养皿更加方便，效率更高。

附图说明

图1为本发明立体剖面图。

图2为本发明夹紧装置图。

图3为本发明三角轮安装图。

图4为本发明转动盘安装图。

图5为本发明B处放大图。

图6为本发明加液管安装图。

图7为本发明培养皿剖面图。

图8为本发明A处放大图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至图8对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。

实施例一，如图1所示，一种用于人工皮肤组织培养的生物反应器，包括反应箱1，所述反应箱1内上下滑动安装有反应盘2，所述反应盘2的内部为空腔结构，可以用来盛放污水，所述反应盘2的上端转动安装有内齿环3，所述反应盘2的上端均匀固定安装有多个且位于内齿环3内侧的限位杆4，所述反应盘2的上端均匀转动安装有多个与内齿环3啮合的外齿轮5，每个所述外齿轮5的上端的中心一侧固定安装偏心杆6，所述反应盘2的上端均匀转动安装有多个与每个所述外齿轮5啮合的摆动齿轮7，当内齿环3转动时，这时可以同时带着每个外齿轮5转动，同时每个外齿轮5分别带着相应的偏心杆6同步转动，这时每个外齿轮5分别带着相应的摆动齿轮7转动；

每个所述限位杆4与每个所述偏心杆6之间分别安装有摇摆板8，每个所述摇摆板8的右端分别开设有两个环形槽，且左端开设有一个矩形槽，每个所述摇摆板8上的其中一个环形槽分别同轴转动安装在相应的偏心杆6上，且另一个环形槽分别同轴转动安装在向相应的限位杆4上，当每个外齿轮5转动时，这时相应的偏心杆6会通过其中一个环形槽带着摇摆杆8的左端摆动，同时摇摆板8的右端会通过另一个环形槽在限位杆4上转动，每个所述摆动齿轮7的上端分别固定安装有且分别套设在每个所述摇摆板8的矩形槽内的三角轮9，每个所述三角轮9可以分别带着相应的摇摆板8摆动，每个所述摇摆板8上分别可拆卸安装有位于每个所述三角轮9上方的培养皿10，所述培养皿10可选择现有合适的培养皿，所述培养皿10内放置有培养细胞和培养液；

在使用时，分别把每个培养皿10放置到相应的摇摆板8的左侧上端，这时把培养液分别加入到每个培养皿10内，接着再把培养细胞分别放置到每个培养皿10内，此时转动内齿环3，同时内齿环3通过相应的部件分别同时带着每个摇摆板8进行摆动，此时每个摇摆板8分别带着相应的培养皿10晃动，这时每个培养皿10内的培养液与培养细胞可以充分融合，当晃动结束后，这时把反应盘2下降到反应箱1的内部进行培养，该装置相比现有的用搅拌桨叶对所培养液进行搅拌，不会造成对细胞的损伤，进一步减少细胞的死亡，提高了人造皮肤培养的成功率。

实施例二，在实施例一的基础上，如图2所示，所述反应盘2上固定安装有位于内齿环3内的支撑杆11，所述支撑杆11上安装有上下滑动的调节盘12，所述支撑杆11上螺纹安装有且转动安装在调节盘12上端的螺母，所述调节盘12 上分别均匀铰接有多个调节连杆13，每个调节连杆13上分别铰接有且套设在每个所述培养皿10上夹紧装置，在使用时，每个所述夹紧装置可以防止相应的培养皿10在晃动时出现倒落现象。

实施例三，在实施例一的基础上，如图3所示，每个所述摇摆板8的上端分别固定安装有且位于三角轮9上方的固定环14，每个所述培养皿10分别放置到固定环14内，每个所述固定环14的底部分别上下滑动安装有且贯穿培养皿10底部的引流管15，每个所述引流管15的上端表面分别开设有小孔，所述反应盘2的圆周侧面上分别均匀滑动连通有多个且与每个引流管15底部连通的引流仓16，每个所述引流仓16的内部为空心结构，每个所述引流仓16一端的开口处分别滑动连通在反应盘2的空心腔内，每个所述引流管15的下端分别上下滑动连通在相应的引流仓16的空腔内；

当需要给每个培养皿10的培养液进行更换时，这时分别拿着每个引流管15分别插入到相应的培养皿10的底部内侧，此时培养液会随着每个引流管15分别流入到反应盘2的空腔内，当每个培养皿10内的培养液分别入流出彻底后，这时可以把新的培养液分别加入每个培养皿10中，相比现有的实验人员分别把每个培养皿10都拿出，再对每个培养皿10内的培养液进行更换更加方便，而且更有利于细胞的生长。

实施例四，在实施例三的基础上，如图4所示，所述反应箱1的内底部固定安装有位于反应盘2下方的清洗盘17，所述清洗盘17上均匀转动安装多个与每个所述培养皿10对应的转动盘18，每个所述转动盘18上分别均匀固定安装多个清理刷19，所述反应箱1的内侧底部安装有蓄水池，所述蓄水池内安装有现有合适的小型水泵，每个所述清理刷19上的中心辊上分别开设有通孔，多个所述中心辊的底部共同连接在小型水泵的出水端上，所述小型水泵连接控制器，控制器连接蓄电池；

当每个培养皿10内的细胞培养完成且取出后，这时手动把反应盘2旋转180度后保持不动，接着使反应盘2向反应箱1的底部滑动，这时每个清理刷19会分别插入到相应的培养皿10内，接着启动控制器和小型水泵，此时清理刷19分别对相应的培养皿10的内部进行清洗，相比现有的取下每个培养皿10进行清洗更加方便，效率更高。

实施例五，在实施例二的基础上，如图5所示，每个所述夹紧装置包括分别转动安装在每个所述调节连杆13的另一端内弧形环20，每个所述内弧形环20的前后两端的底部分别左右滑动安装有导向板21，每两个所述导向板21的左端之间分别左右滑动安装有外弧形板22，每个所述内弧形环20与每个所述外弧形环22的前后两上端的左右之间分别螺纹安装有调节丝杆23，每个所述培养皿10分别安装在内弧形环20与外弧形环22之间，每个所述内弧形环20的靠近培养皿10面与每个所述外弧形环22的靠近培养皿10的面上分别转动安装有转动珠24，每个所述转动珠24上分别固定安装有紧固弹簧25，位于同一侧的多个紧固弹簧25之间分别固定安装有且紧贴培养皿10的环形条26，每个所述环形条26可选择橡胶制作；

在使用时，分别把每个培养皿10放置到相应的摇摆板8的左侧上端，这时手动转动每个调节丝杆23，此时每个内弧形环20和每个外弧形板22分别通过相应的紧固弹簧25顶着相应的环形条26对培养皿10进行夹紧，当每个培养皿10分别紧固后，这时把培养液分别加入到每个培养皿10内，接着再把培养细胞分别放置到每个培养皿10内，此时转动内齿环3，同时内齿环3通过相应的部件分别同时带着每个摇摆板8进行摆动，此时每个摇摆板8通过固定环14带着相应的摇摆板8晃动时，这时每个培养皿10的底部分别进行摆动，接着每个转动珠24分别在相应的环形条26上转动，同时每个培养皿10的上端也随着晃动，这时每个培养皿10内的培养液可以与培养细胞可以充分融合，该装置相比现有的用搅拌桨叶对所培养液进行搅拌，不会造成对细胞的损伤，提高了人造皮肤培养的成功率。

实施例六，在实施例一的基础上，如图6所示，所述反应箱1上端转动安装有封闭盖28，所述封闭盖28的内分别均匀开设有多个加液槽，所述封闭盖28的底部分别均匀固定安装有多个与每个加液槽连通的同时与每个所述培养皿10对应的加液管29，所述封闭盖28的上端固定安装有与每个加液槽连通的加液仓30，所述加液仓30的上端螺纹安装有封闭螺栓，在使用时，把反应盘2放入到反应箱1内，这时把封闭盖28合上，接着把培养液倒入加液仓3内，此时加液仓3内的培养液分别通过相应的加液槽通过每个加液管29分别流入到培养皿10内对细胞进行培养，相比现有的每个培养皿10逐个加入培养液过程更快，效率更高。

实施例七，在实施例六的基础上，如图7所示，每个培养皿10内分别放置一体式多层培养板27，每个所述培养板27上分别开设有多个通孔，在使用时，培养细胞分别放在每层培养板27上，每个所述培养皿10的上方分别铰接有培养盖43，每个所述培养盖43的内侧上端安装现有合适的有液位传感器，每个所述液位传感器分别连接控制器和报警器，所述控制器连接蓄电池，当每个培养皿10内的培养液分别加入到合适的高度后，这时相应的液位传感器会把信号传送到控制器进行报警提示培养液已满，每个所述培养盖43的上方分别安装有与每个所述加液管29对应的V型液斗44。

实施例八，在实施例三的基础上，如图3所示，所述反应盘2的底部固定安装有移动盘31，所述移动盘31的上端转动安装有且位于反应盘2的圆周外侧面的外齿环32，所述移动盘31上固定安装有多个且位于每个所述固定环14下方的固定板33，每个所述固定板33上分别转动安装有且与外齿环32啮合的从动齿轮34，每个所述固定板33上分别转动安装有与从动齿轮43同轴固定的转动板35，每个所述引流管15上分别转动安装有且位于引流仓16上方的滑动块36，每个所述转动板35的一端分别滑动安装有转动球37，同时每个所述转动球37分别可以在相应的转动板35上左右滑动，每个所述转动球37与每个所述滑动块36之间分别连接有连接杆38；

当每个所述培养皿10需要更换培养液时，这时转动外齿环32，此时外齿环32同时带着每个从动齿轮34转动，这时每个从动齿轮34分别带着转动板35转动，接着每个所述转动板35带着转动球37转动，这时每个所述转动球37分别通过连接杆38带着滑动块36向上运动，同时每个所述滑动块36分别带着相应的引流管15插入到培养皿10的底部内侧，这时培养液通过相应的引流管15和引流仓16流入到反应盘2的空腔内，当每个培养皿10的培养液流出完后，反向转动外齿环32，这时每个引流管15分别从培养皿10内拔出，再加入新的培养液，相比现有的把每个培养皿10内的细胞取出，再倒掉使用过后的培养液，更换上新的培养液的过程更加方便，而且不会对细胞造成损坏。

实施例九，在实施例八的基础上，如图7所示，每个所述培养皿10的底部分别贯通有与引流管15配合套使用的引流槽39，每个所述培养皿10的内侧底部分别固定安装有位于引流槽39上方的固定圆盘40，每个所述固定盘40与培养皿10的底部之间分别均匀安装有多个竖杆，且每个竖杆之间右缝隙，有利于培养液的流出，每个所述固定圆盘40的底部分别固定安装有压缩弹簧41，每个所述压缩弹簧41的底部分别固定安装有且滑动安装在引流槽39内的封闭盘42，当每个引流管15向上分别顶到相应的封闭盘42时，这时每个封闭盘42分别压着相应的压缩弹簧41向固定圆盘40靠近直至打开引流槽39，这时培养液可以从多个竖杆之间的缝隙和引流管15上的小孔流出。

实施例十，在实施例八的基础上，所述反应箱1的右端侧面上转动安装有丝杆45，所述丝杆45的上端同轴固定连接有驱动电机，所述驱动电机连接控制器，控制器连接蓄电池，所述驱动电机可选择正反转电机，所述反应箱1的内侧底部安装有位于清洗盘17下方的废水仓，所述反应箱1上安装有上下滑动的且螺纹安装在丝杆45上移动块46，所述移动盘31的右端分别固定安装有且转动安装在移动块46上端的右翻转杆47，所述反应箱1的右端内侧面上固定安装有齿条48，所述右翻转杆47上同轴固定安装有与齿条48啮合的翻转齿轮49，所述反应箱1的后端内侧面上转动安装有导向杆50，所述导向杆50上安装有上下滑动的导向滑块，所述移动盘31的左端固定安装有且转动安装在导向滑块上的左翻转杆51；

在使用时，当需要给每个培养皿10的内部进行清洗时，分别打开每个培养盖43，这时通过控制器启动驱动电机转动，此时驱动电机带着丝杆45转动，丝杆45同步带着移动块46和翻转齿轮49向下滑动，当翻转齿轮49与齿条48啮合时，这时翻转齿轮49同步带着移动盘31翻转180度后，此刻翻转齿轮49正好与齿条48脱离啮合，这时移动盘31继续向下运动，直至使每个清理刷19分别插入到相应的培养皿10内，接着可以对培养皿10内部的进行清洗，相比逐个清洗培养皿10更加方便，效率更高。

实施例十一，在实施例四的基础上，如图6和图4所示，多个所述转动盘18之间连接链轮组52，所述链轮组52分别由多个链轮和链条组成，多个所述链轮分别同轴固定安装在每个转动盘18上，多个所述链轮之间连接链条，所述移动盘31底部固定安装有与外齿环32啮合的第二电机53，所述第二电机53的转轴上同轴固定安装有与外齿环32啮合的第二电机齿轮，所述移动盘31底部固定安装有与其中一个所述外齿轮5啮合的第三电机54，所述第三电机54的转轴上同轴固定安装有与其中一个所述外齿轮5啮合的第三电机齿轮，所述第二电机53和第三电机54分别连接控制器，控制器连接蓄电池，所述第二电机53和第三电机54分别可以选择正反转电机。

Claims (7)

1.一种用于人工皮肤组织培养的生物反应器，包括反应箱（1），其特征在于：所述反应箱（1）内上下滑动安装有反应盘（2），所述反应盘（2）的上端转动安装有内齿环（3），所述反应盘（2）的上端均匀固定安装有多个且位于内齿环（3）内侧的限位杆（4），所述反应盘（2）的上端均匀转动安装有多个与内齿环（3）啮合的外齿轮（5），每个所述外齿轮（5）的上端分别固定安装偏心杆（6），所述反应盘（2）的上端均匀转动安装有多个与每个所述外齿轮（5）啮合的摆动齿轮（7），每个所述限位杆（4）与每个所述偏心杆（6）之间分别安装有摇摆板（8），每个所述摆动齿轮（7）的上端分别固定安装有且分别套设在每个所述摇摆板（8）的前端内的三角轮（9），每个所述摇摆板（8）上分别可拆卸安装有位于每个所述三角轮（9）上方的培养皿（10）。

2.根据权利要求1所述的一种用于人工皮肤组织培养的生物反应器，其特征在于：所述反应盘（2）上固定安装有位于内齿环（3）内的支撑杆（11），所述支撑杆（11）上安装有上下滑动的调节盘（12），所述调节盘（12） 上分别均匀铰接有多个调节连杆（13），每个调节连杆（13）上分别铰接有且套设在每个所述培养皿（10）上夹紧装置。

3.根据权利要求1所述的一种用于人工皮肤组织培养的生物反应器，其特征在于：每个所述摇摆板（8）的上端分别固定安装有且位于三角轮（9）上方的固定环（14），每个所述培养皿（10）分别放置到固定环（14）内，每个所述固定环（14）的底部分别上下滑动安装有且贯穿培养皿（10）底部的引流管（15），所述反应盘（2）的圆周侧面上分别均匀滑动连通有多个且与每个引流管（15）底部连通的引流仓（16）。

4.根据权利要求3所述的一种用于人工皮肤组织培养的生物反应器，其特征在于：所述反应箱（1）内固定安装有位于反应盘（2）下方的清洗盘（17），所述清洗盘（17）上均匀转动安装多个与每个所述培养皿（10）对应的转动盘（18），每个所述转动盘（18）上分别均匀固定安装多个清理刷（19）。

5.根据权利要求2所述的一种用于人工皮肤组织培养的生物反应器，其特征在于：每个所述夹紧装置包括分别转动安装在每个所述调节连杆（13）的另一端内弧形环（20），每个所述内弧形环（20）的前后两端的底部分别安装有左右滑动的导向板（21），每两个所述导向板（21）左端之间分别左右滑动安装有外弧形板（22），每个所述内弧形环（20）与每个所述外弧形环（22）的前后两上端的左右之间分别螺纹安装有调节丝杆（23），每个所述培养皿（10）分别安装在内弧形环（20）与外弧形环（22）之间，每个所述内弧形环（20）的靠近培养皿（10）的面与每个所述外弧形环（22）的靠近培养皿（10）的面上分别转动安装有转动珠（24），每个所述转动珠（24）上分别固定安装有紧固弹簧（25），位于同一侧的多个紧固弹簧（25）之间分别固定安装有且紧贴培皿（10）的环形条（26）。

6.根据权利要求1所述的一种用于人工皮肤组织培养的生物反应器，其特征在于：所述反应箱（1）上端转动安装有封闭盖（28），所述封闭盖（28）的底部分别均匀固定安装有多个与每个所述培养皿（10）对应的加液管（29），所述封闭盖（28）的上端固定安装有与每个加液管（29）连通的加液仓（30）。

7.根据权利要求6所述的一种用于人工皮肤组织培养的生物反应器，其特征在于：每个所述培养皿（10）内分别放置有培养板（27），每个所述培养皿（10）的上方分别铰接有培养盖（43），每个所述培养盖（43）的上方分别安装有与每个所述加液管（29）对应的V型液斗（44）。

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