CN1392242A - 循环和生理应力模拟工程化组织三维培养装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种循环和生理应力模拟工程化组织三维培养装置，其特点是设有新培液储存瓶、循环培液储存瓶、三维组织细胞培养室和废液收集瓶，它们之间设有硅胶管，硅胶管上有液流驱动器、阻压器、气流阀，它们分别与培液更新自动调控器、应力调控及检测器、气体流量调控器电连接，三维组织细胞培养室内有搁网和液压传感器，搁网上有工程化组织器官，液压传感器与应力调控及检测器电连接。本发明使工程化组织的培养在模拟机体的血液循环和生理应力环境下进行，更有利于工程化组织生长和成熟，整个过程基本实现了自动化，大大降低了工作量。

Description

循环和生理应力模拟工程化组织三维培养装置
一、技术领域
本发明涉及一种组织细胞培养发备，特别是一种循环和生理应力模拟工程化组织三维培养装置。
二、背景技术
组织工程是应用生命科学和工程学的原理，将种子细胞接于塑形的三维网状支架材料，经体外培养生成具有特定功能的组织器官，用于机体组织器官的修复。应用培养板、培养皿及培养瓶等定时换液的传统培养方法难以满足组织工程发展的需要，因需定时换液每次不仅破坏了培养过程生物化学微环境的稳态，而且丢弃了细胞分泌的生物活性因子；且静态培养单向扩散维持活性的有效距离不超过1mm，双向扩散的距离不超过2mm，使所构建的组织工程化器官内部细胞难以获得充分的物质交换，限制了种子细胞的存活、粘附、增值、运动、功能分化、基质合成及构建组织器官的大小形态，更不能满足组织器官工程化构建所需的力学环境。
三、发明内容
本发明的目的在于提供一种连续灌注，使培养液循环流动，保持培养过程微环境稳态，促进工程化组织器官内部的物质交换，能模拟机体的血液循环和模拟生理应力环境的循环和生理应力模拟工程化组织三维培养装置。
本发明的目的是这样实现的，一种循环和生理应力模拟工程化组织三维培养装置，其特点是设有新培液储存瓶、循环培液储存瓶、三维组织培养室和废液收集瓶，它们之间设有硅胶管，在硅胶管上设有液流驱动器；新培液储存瓶与循环培液储存瓶之间及与废液收集瓶之间的硅胶管上的液流驱动器与培液更新自动调控器电连接；循环培液储存瓶通过硅胶管连接有小型储气钢瓶，其连接的硅胶管上设有内置滤菌膜的气体注入接口和气流阀，气流阀与气体流量调控器电连接，接于循环培液储存瓶内的硅胶管的端部设有微孔气体注入器；三维组织细胞培养室内的中部有搁网，下部有液压传感器，搁网上有工程化组织器官，三维组织细胞培养室与循环培液储存瓶之间的硅胶管上的液流驱动器与循环动力调控器电连接，其与废液收集器之间的硅胶管上有阻压器，阻压器和液压传感器与应力调控及检测器电连接，废液收集器的下部设有废液排出口，新培液储存瓶、循环培液储存瓶和废液收集瓶的上端分别设有内置滤菌膜的排气口。
本发明由于在新培液储存瓶、循环培液储存瓶、三维组织细胞培养室和废液收集瓶之间的硅胶管上设有液流驱动器，它们分别在培液更新自动调控器和循环动力调控器的调控下，连续定量控制新培液储存瓶将培养液加入循环培液储存瓶和三维组织细胞培养室，排除的废液进入废液收集瓶，同时使三维组织细胞培养室的培养液，被循环动力调控器和应力调控及检测器的调控下的液流驱动器和阻压器施以脉冲式应力，作用于该培养室内搁网上的工程化组织器官，通过培养室内的液压传感器检测压力变化，储气钢瓶向培养液中提供氧气，实现气体交换。从而实现了在生理应力环境下培养液的连续灌注及按比例连续定量更换培养液、循环流动，基本保持了培养过程微环境的稳态，促进了工程化组织器官内部的物质交换，使组织细胞的培养在模拟机体的血液循环和生理应力环境下进行，更有利于工程化组织生长和成熟，基本实现整个过程的自动化，降低了污染，大大减少了工作量。
四、附图说明
附图为本发明的示意图。
图中：1-内置滤菌膜的排气口  2-液流驱动器  3-新培液储存瓶4-培液更新自动调控器  5-循环培液储存瓶  6-微孔气体注入器  7-阻压器  8-内置滤菌膜的气体注入接口  9-气体流量调控器  10-储气钢瓶    11-循环动力调控器    12-三维组织细胞培养室    13-工程化组织器官  14-液压传感器  15-应力调控及检测器  16-废液收集瓶17-废液排除口  18-气流阀  19-硅胶管
五、具体实施方式
3、下面参照附图说明本发明的实施方案，如附图所示，一种循环和生理应力模拟工程化组织三维培养装置，其特征是设有新培液储存瓶3、循环培液储存瓶5、三维组织培养室12和废液收集瓶16，它们之间设有硅胶管19，在硅胶管19上设有液流驱动器2；新培液储存瓶3与循环培液储存瓶5之间及与废液收集瓶16之间的硅胶管19上的液流驱动器2与培液更新自动调控器4电连接；循环培液储存瓶5通过硅胶管19连接有小型储气钢瓶12，其连接的硅胶管19上设有内置滤菌膜的气体注入接口8和气流阀18，气流阀18与气体流量调控器9电连接，接于循环培液储存瓶5内的硅胶管19的端部设有微孔气体注入器6；三维组织细胞培养室12内的中部有搁网，下部有液压传感器14，搁网上有工程化组织器官13，三维组织细胞培养室12与循环培液储存瓶5之间的硅胶管上的液流驱动器2与循环动力调控器11电连接，其与废液收集器16之间的硅胶管19上有阻压器7，阻压器7和液压传感器14与应力调控及检测器15电连接，废液收集器16的下部设有废液排出口17，新培液储存瓶3、循环培液储存瓶5和废液收集瓶16的上端分别设有内置滤菌膜的排气口1。液流驱动器(2)采用有一次性塑压成型的封闭式机壳的步进电机。

Claims (2)

1、一种循环和生理应力模拟工程化组织三维培养装置，其特征是设有新培液储存瓶(3)、循环培液储存瓶(5)、三维组织培养室(12)和废液收集瓶(16)，它们之间设有硅胶管(19)，在硅胶管(19)上设有液流驱动器(2)；新培液储存瓶(3)与循环培液储存瓶(5)之间及与废液收集瓶(16)之间的硅胶管(19)上的液流驱动器(2)与培液更新自动调控器(4)电连接；循环培液储存瓶(5)通过硅胶管(19)连接有小型储气钢瓶(12)，其连接的硅胶管(19)上设有内置滤菌膜的气体注入接口(8)和气流阀(18)，气流阀(18)与气体流量调控器(9)电连接，接于循环培液储存瓶(5)内的硅胶管(19)的端部设有微孔气体注入器(6)；三维组织细胞培养室(12)内的中部有搁网，下部有液压传感器(14)，搁网上有工程化组织器官(13)，三维组织细胞培养室(12)与循环培液储存瓶(5)之间的硅胶管上的液流驱动器(2)与循环动力调控器(11)电连接，其与废液收集器(16)之间的硅胶管(19)上有阻压器(7)，阻压器(7)和液压传感器(14)与应力调控及检测器(15)电连接；废液收集器(16)的下部设有废液排出口(17)，新培液储存瓶(3)、循环培液储存瓶(5)和废液收集瓶(16)的上端分别设有内置滤菌膜的排气口(1)。
2、按权利要求1所述的循环和生理应力模拟工程化组织三维培养装置，其特征在于液流驱动器(2)采用有一次性塑压成型的封闭式机壳的步进电机。
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