CN209226989U - 一种血管体外保存与培养装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种血管体外保存与培养装置，属于生物医学工程领域；所述血管保存与培养装置由血管培养腔、循环系统压力调节器、血管变形调节器、泵、阻尼调节器、储液室、及计算机控制系统组成；其中所述血管培养腔、循环系统压力调节器、泵、阻尼调节器、储液室由管路连接成流体循环系统；所述血管变形控制器可以实现所述血管培养腔内血管的形变控制；所述循环压力调节器、血管变形调节器、泵都由所述计算机控制系统控制；整个装置除了计算机控制系统外都可以放置与CO2培养箱内进行血管保存和培养；本实用新型实现模拟体内血管受到的物理环境的作用，同时对于血管或者模拟血管施加了流量、压力、形变、温度的作用，从而实现模拟仿生状态下，相对长时间的体外进行血管的动态保存与培养。
Description
技术领域
本实用新型属于生物医学工程领域，公开了一种血管体外保存与培养装置,提供了一种在体外模拟人体生理或者非生理环境下对血管进行仿生保存与培养的实验装置。
背景技术
体外保存与培养细胞已经能够做到，但是在体外培养与保存组织就有了相当大的难度，在体外保存和培养组织并尽量保持其生理特性则难度更大。
细胞在静态培养环境下与模拟生理的动态环境下在形态、基因的表达等都有不同，只是越接近于生理环境的动态环境才有可能让体外保存或者培养的组织或器官更接近生理形态；血管的体内生理形态主要以静脉和动脉，为了能够实现对血管生理状态的模拟，则需要对血管的保存或培养环境给予接近于体内的环境；血管在人体内主要受到血流的刺激及血管收缩与舒张的行为，有主动有被动的反应。
实用新型内容
为了实现上述目的，我们以培养一段血管为对象，并给予主动进行各项刺激，包括血流刺激、血管的收缩与舒张刺激、环境温度等，实现了尽量模拟人体内的血管环境，我们实现了此装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种血管体外保存与培养装置，其特征在于包含有血管培养腔，并接入可以调节压力变化和流量变化的流体循环系统；所述可以调节压力变化和流量变化的流体循环系统除了所述血管培养腔外，还包含有用于调节流体循环系统内压力变化的循环系统压力调节器及实现流体循环系统内流量供给变化的泵，配合所述循环系统压力调节器实现压力调节的阻尼调节器及储液用的储液室及连接整个环路的管路，由所述泵通过所述管路从所述储液室内吸取液体，然后向所述流体循环系统供液，最后所述流体循环系统内的液体回流到储液室内；其中所述血管培养腔装上血管或者模拟血管时,以此所述血管或者模拟血管形成血管内血管外两部分空间，所述血管内空间连接流体循环系统受到模拟人体血管内血流和压力刺激；在所述血管培养腔内，所述血管外空间内，置有培养液；所述血管外空间相连的所述血管培养腔连接有与大气连接的开关阀、血管变形调节器及压力传感器，当所述开关阀关闭时，血管外空间形成了一个密闭的环境，其中所述血管变形调节器与血管外空间相连的空间大小可以改变，在空间改变时，形成血管舒张和收缩，配合循环系统压力调节器实现当血管内压力发生变化时，血管舒张与收缩伴随血管内模拟血压变化效果，并直接控制血管舒张和收缩的具体尺寸。由计算机控制系统对压力传感器数据的采集及对所述泵、所述循环系统压力调节器、所述血管变形调节器的控制实现上述功能，并放置在CO2培养箱中或者使培养液能够在拥有恒温装置及5%二氧化碳的环境之中进行培养。
进一步的,所述泵可以根据需要控制所述流体循环系统内的流量按时间变化的控制，在流体循环系统环路内形成各种流量模式的供给，流量供给模式包括恒定值流量、脉冲式流量、正弦波流量、心脏泵血式流量及各种不同的流量模式，进而实现对血管培养腔内的血管施加低于生理流量至高于生理流量形成的刺激；同时泵与流体循环系统内的液体接触部分有专用的弹性隔离件，实现流体循环系统内的液体不会通过泵与泵的隔离件之外的件发生接触，所述弹性隔离件与流体循环系统内液体接触部分不会与其它固体件形成接触运动，所述弹性隔离件材料可以耐医用高温高压灭菌处理的弹性材料。
进一步的,所述循环系统压力调节器是由压力室、压力空间大小调节器、压力传感器、气压调节器组成；所述压力传感器可由所述计算机控制系统进行数据采集，及压力空间大小调节器、气压调节器由计算机控制系统进行控制调节，也可由人工进行压力调节，调节方式可以是改变压力室空间大小，也可以是改变压力室内气体压力大小，或者两种同时进行调节，压力室内的培养液液面高于培养液进出口高度；所述的循环系统压力调节器实现压力调节范围在0-300mmHg。
进一步的,所述的血管培养腔由下腔，上盖、血管连接头、接头、腔体密封件、夹紧件、压力传感器、与外界大气连接的开关阀组成。血管连接头用以连接血管的两头，再由夹紧件固定使得血管不会在接头处漏液；把血管放入下腔后，改好上盖，则血管培养腔分成了血管内和血管外两个空间，血管内空间连接所述流体循环系统，血管外空间则连接所述开关阀，所述压力传感器及所述血管变形调节器；所述开关阀由计算机控制通断，可以使得血管外空间连通，使得培养液充满血管外空间；血管或者模拟血管长度范围：0-100mm;直径0.2-10mm。
进一步的,所述的血管变形调节器可以改变血管变形调节器空间容积的大小，当所述空间容积变大时，可以把血管培养腔内血管外的培养液吸进血管变形调节器内，从而使血管培养腔内血管外的培养液减少形成负压从而使得血管形成变形增大，形成舒张效果，并可实现精确的血管舒张计算；反之当所述空间容积变小时，血管形成收缩效果，恢复初始状态；并可实现所述血管的收缩不到初始状态；血管变形量增大率为0-40%。
进一步的,所述阻尼调节器可以实现循环管路通径的变化，模拟毛细血管的作用，并且可以实现微调，从而配合实现循环系统压力调节器调节系统内压力的变化。
进一步的,所述储液室可以实现储液的作用，用于液体回流存储及加药等。
本实用新型还提供了血管体外保存与培养装置的使用方法，包括如下步骤:
（1）对所述血管培养腔、所述流体循环系统、所述循环系统压力调节器，所述血管变形调节器与培养液接触的部分进行灭菌消毒；
（2）准备好实验用血管或者模拟血管及耗材；
（3）将所述血管体外保存装置的所有组成件放置于生物安全柜内进行组装与连接，形成环路，连接好血管变形调节器，连接完成后检测所述血管保存装置确保培养液不泄漏；
（4）启动流体循环系统，观察压力传感器值，调节循环系统压力调节器，把流体循环系统的压力值调整到目标压力值，在所述血管外空间加入培养液，使培养液充满血管外空间，然后调节血管变形调节器，使得压力值与变形值之间有目标需要的对应关系；
（5）设定好运行时间，启动所述血管培养与保持装置，即可进行血管保存与培养。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果为：
1.本实用新型实现了在体外接近与人体血管环境下的血管培养与保存；
2.本实用新型实现了在延长了体外血管动态培养与保存的时间，为器官动态培养打下基础；
3.本实用新型实现了模拟生理状态下或者非生理状态下普通状态和极端状态下的不同血管环境下特定刺激效果，使得体外动态研究血管成为可能，更好的重复性效果。
因此本实用新型提供了一种血管体外培养与保存装置。
附图说明
图1为本实用新型实施例的系统图；
图2为本实用新型实施例中血管培养腔结构图；
图3为本实用新型实施例中血管培养腔内部结构图；
图4为本实用新型实施例中循环系统压力调节器图；
图5为本实用新型实施例中血管变形调节器示意图；
图6为本实用新型实施例中泵的示意图；
图中，1-血管培养腔，1-1-下腔，1-2-上盖，1-3-血管连接接头、1-4-开关阀、1-5-压力传感器、1-6-接头、1-7-接头、1-8密封件、1-9-夹紧件；2-循环系统压力调节器，2-1-压力室，2-2-压力室空间调节器，2-3-压力传感器，2-4-气压调节器，2-5 循环液进口，2-6循环液出口；3-血管变形调节器， 3-1-容积腔，3-2-容积调节器，4-泵、4-1-出口单向阀、4-2-进口单向阀、4-3-泵腔、4-4-弹性隔离膜、4-5-柱塞推杆、4-6-密封件，5-阻尼调节器，6-储液室，7-计算机控制系统，8-管路,9-CO2培养箱；
A-流体循环系统培养液，B-血管外培养液，C-血管变形调节器容积腔，D-压力室内培养液，E-泵内流体循环系统培养液，F-泵用驱动液。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定在”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件；当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件；本文所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例
一种血管体外保存与培养装置，包含有血管培养腔(1)，并接入可以调节压力变化和流量变化的流体循环系统；所述可以调节压力变化和流量变化的流体循环系统除了血管培养腔(1)外，还包含有用于调节流体循环系统内压力变化的循环系统压力调节器(2)及实现流体循环系统内流量供给变化的泵(4)，配合循环系统压力调节器(2)实现压力调节的阻尼调节器(5)及储液用的储液室(6)及连接整个环路的管路(8)，由泵(4)通过管路(8)从储液室(6)内吸取液体，然后向流体循环系统供液，最后流体循环系统内的液体回流到储液室(6)内；其中所述血管培养腔(1)装上血管或者模拟血管时,以此所述血管或者模拟血管形成血管内血管外两部分空间，所述血管内空间连接流体循环系统受到模拟人体血管内血流和压力刺激；在血管培养腔(1)内，所述血管外空间内，置有培养液；所述血管外空间相连的的所述血管培养腔(1)连接有与大气连接的开关阀(1-4)，血管变形调节器(3)及压力传感器(1-5)，当开关阀(1-4)关闭时，血管外空间形成了一个密闭的环境，其中血管变形调节器(3)与血管外空间相连的空间大小可以改变，在空间改变时，形成血管舒张和收缩，配合循环系统压力调节器(2)实现当血管内压力发生变化时，血管舒张与收缩伴随血管内模拟血压变化效果，并直接控制血管舒张和收缩的具体尺寸。由计算机控制系统(7)对压力传感器(2-3)数据的采集及对泵(4)、循环系统压力调节器(2)、血管变形调节器(3)的控制实现上述所述功能，并放置在CO2培养箱(9)中或者使培养液能够在拥有恒温装置及5%二氧化碳的环境之中进行培养。
进一步的,泵(4)由进口单向阀（4-2），出口单向阀（4-1），泵体（4-3），隔离膜（4-4），柱塞推杆（4-5）、密封件（4-6）组成；由于单向阀的培养，在柱塞推杆（4-5）远离隔离膜时（4-4）进口侧会向储液室（6）吸液，在柱塞推杆（4-5）接近隔离膜（1-4）时，会向流体循环系统输送液体；因此可以根据需要控制柱塞推杆的在往复方向上按时间变化的控制，则会在流体循环系统环路内形成各种流量模式的供给，流量供给模式包括恒定值流量、脉冲式流量、正弦波流量、心脏泵血式流量及各种不同的流量模式，进而实现对血管培养腔内的血管施加低于生理流量至高于生理流量形成的刺激；同时泵与流体循环系统内的液体接触部分有专用的弹性隔离件，实现流体循环系统内的液体不会通过泵与泵的隔离件（4-4）之外的件发生接触；同时与流体循环系统内液体接触部分不会与其它固体件形成接触运动，弹性隔离件（4-4）材料可以耐医用高温高压灭菌处理的弹性材料。
进一步的,循环系统压力调节器(2)是由压力室(2-1)、压力空间大小调节器(2-2)、压力传感器(2-3)、气压调节器(2-4)组成；压力传感器(2-3)可由计算机控制系统(7)进行数据采集，及压力空间大小调节器(2-2)、气压调节器(2-4)由计算机控制系统(7)进行控制调节，也可由人工进行压力调节，调节方式可以是改变压力室空间大小，也可以是改变压力室内气体压力大小，或者两种同时进行调节，循环系统压力调节器(2)实现压力调节范围在0-300mmHg，压力室内的培养液D液面高于培养液进出口高度。
进一步的,血管培养腔(1)由下腔(1-1)，上盖(1-2)、血管连接接头(1-3)、接头(1-6)、接头（1-7）、腔体密封件(1-8)、夹紧件(1-9)、压力传感器（1-5）、与外界大气连接的开关阀（1-4）组成。血管连接头（1-3）用以连接血管的两头，再由夹紧件固定使得血管不会在接头处漏液；把血管放入下腔后，改好上盖，则血管培养腔分成了血管内和血管外两个空间，血管内空间连接所述流体循环系统，血管外空间则连接所述开关阀、所述压力传感器及所述血管变形调节器；所述开关阀由计算机控制通断，可以使得血管外空间连通，使得培养液充满血管外空间；血管或者模拟血管长度范围：0-100mm;直径0.2-10mm。
进一步的,血管变形调节器（3）可以改变血管变形调节器空间容积（C）的大小，当空间容积（C）变大时，可以把血管培养腔内血管外的培养液吸进血管变形调节器内，从而使血管培养腔内血管外的培养液减少形成负压从而使得血管形成变形增大，形成舒张效果，并可实现精确的血管舒张计算；反之当所述容积(C)变小时，血管形成收缩效果，恢复初始状态；并可实现血管的收缩不到初始状态；血管变形量增大率为0-40%。
进一步的,阻尼调节器（5）可以实现循环管路通径的变化，模拟毛细血管的作用，并且可以实现微调，从而配合实现循环系统压力调节器（2）调节系统内压力的变化。
进一步的,储液室（6）可以实现储液的作用，用于液体回流存储及加药等。
本实用新型还提供了血管体外保存与培养装置的使用方法，包括如下步骤:
（1）对血管培养腔（1）、流体循环系统、循环系统压力调节器（2），血管变形调节器（3）与培养液接触的部分进行灭菌消毒；
（2）准备好实验用血管或者模拟血管（B）及耗材；
（3）将血管体外保存装置的所有组成件放置于生物安全柜内进行组装与连接，形成环路，连接好血管变形调节器(3)，连接完成后检测所述血管保存装置确保培养液不泄漏；
（4）启动流体循环系统，观察压力传感器值，调节循环系统压力调节器(2)，把流体循环系统的压力值调整到目标压力值，在所述血管外空间加入培养液，使培养液充满血管外空间，然后调节血管变形调节器(3)，使得压力值与变形值之间有目标需要的对应关系；
（5）设定好运行时间，启动血管培养与保持装置，即可进行血管保存与培养。
上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围，凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利范围。
Claims (7)
1.一种血管体外保存与培养装置，其特征在于包含有血管培养腔，并接入可以调节压力变化和流量变化的流体循环系统；所述可以调节压力变化和流量变化的流体循环系统除了所述血管培养腔外，还包含有用于调节流体循环系统内压力变化的循环系统压力调节器及实现流体循环系统内流量供给变化的泵，配合所述循环系统压力调节器实现压力调节的阻尼调节器及储液用的储液室及连接整个环路的管路，由所述泵通过所述管路从所述储液室内吸取液体，然后向所述流体循环系统供液，最后所述流体循环系统内的液体回流到储液室内；其中所述血管培养腔装上血管或者模拟血管时,以此所述血管或者模拟血管形成血管内血管外两部分空间，所述血管内空间连接流体循环系统受到模拟人体血管内血流和压力刺激；在所述血管培养腔内，所述血管外空间内，置有培养液；所述血管外空间相连的所述血管培养腔连接有与大气连接的开关阀、血管变形调节器及压力传感器，当所述开关阀关闭时，血管外空间形成了一个密闭的环境，其中所述血管变形调节器与血管外空间相连的空间大小可以改变，在空间改变时，形成血管舒张和收缩，配合循环系统压力调节器实现当血管内压力发生变化时，血管舒张与收缩伴随血管内模拟血压变化效果，并直接控制血管舒张和收缩的具体尺寸;由计算机控制系统对压力传感器数据的采集及对所述泵、所述循环系统压力调节器、所述血管变形调节器的控制实现上述功能，并放置在CO2培养箱中或者使培养液能够在拥有恒温装置及5%二氧化碳的环境之中进行培养。
2.根据权利要求1所述一种血管体外保存与培养装置， 其特征在于所述泵可以根据需要控制所述流体循环系统内的流量按时间变化的控制，在流体循环系统环路内形成各种流量模式的供给，流量供给模式包括恒定值流量、脉冲式流量、正弦波流量、心脏泵血式流量模式；进而实现对血管培养腔内的血管施加低于生理流量至高于生理流量形成的刺激，同时泵与流体循环系统内的液体接触部分有弹性隔离件，实现流体循环系统内的液体不会通过泵与泵的隔离件之外的件发生接触,所述弹性隔离件与流体循环系统内液体接触部分不会与其它固体件形成接触运动，所述弹性隔离件材料可以耐医用高温高压灭菌处理;泵的流量范围0-2000mL/min。
3.根据权利要求1所述一种血管体外保存与培养装置， 其特征在于所述循环系统压力调节器是由压力室、压力空间大小调节器、压力传感器、气压调节器组成；所述压力传感器可由所述计算机控制系统进行数据采集，及压力空间大小调节器、气压调节器由计算机控制系统进行控制调节，也可由人工进行压力调节，调节方式可以是改变压力室空间大小，也可以是改变压力室内气体压力大小，或者两种同时进行调节，压力室内的培养液液面高于培养液进出口高度，所述的循环系统压力调节器实现压力调节范围在0-300mmHg。
4.根据权利要求1所述一种血管体外保存与培养装置，其特征在于所述的血管培养腔由下腔，上盖、血管连接头、接头、腔体密封件、夹紧件、压力传感器、与外界大气连接的开关阀组成;血管连接头用以连接血管的两头，再由夹紧件固定使得血管不会在接头处漏液；把血管放入下腔后，改好上盖，则血管培养腔分成了血管内和血管外两个空间，血管内空间连接所述流体循环系统，血管外空间则连接所述开关阀、所述压力传感器及所述血管变形调节器；所述开关阀由计算机控制通断，可以使得血管外空间连通，使得培养液充满血管外空间；血管或者模拟血管长度范围：0-100mm;直径0.2-10mm。
5.根据权利要求1所述一种血管体外保存与培养装置， 其特征在于所述的血管变形调节器可以改变血管变形调节器空间容积的大小，当所述空间容积变大时，可以把血管培养腔内血管外的培养液吸进血管变形调节器内，从而使血管培养腔内血管外的培养液减少形成负压从而使得血管形成变形增大，形成舒张效果，并可实现精确的血管舒张计算；反之当所述空间容积变小时，血管形成收缩效果，恢复初始状态；并可实现所述血管的收缩不到初始状态；血管变形量增大率为0-40%。
6.根据权利要求1所述一种血管体外保存与培养装置， 其特征在于所述阻尼调节器可以实现循环管路通径的变化，模拟毛细血管的作用，并且可以实现微调，从而配合实现循环系统压力调节器调节系统内压力的变化。
7.根据权利要求1所述一种血管体外保存与培养装置， 其特征在于所述储液室可以实现储液的作用，用于液体回流存储及加药。
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|---|---|---|---|
| CN201820931031.2U CN209226989U (zh) | 2018-06-15 | 2018-06-15 | 一种血管体外保存与培养装置 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108641942A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-10-12 | 上海天引生物科技有限公司 | 一种血管体外保存与培养装置及其方法 |
| CN110675717A (zh) * | 2019-10-10 | 2020-01-10 | 吉林大学 | 一种模拟血管狭窄及血栓的仿生设备 |
| WO2024174709A1 (en) * | 2023-02-21 | 2024-08-29 | Guangzhou Bioseal Biotech Co., Ltd. | Ex vivo bleeding simulation system |
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2018
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| CN110675717A (zh) * | 2019-10-10 | 2020-01-10 | 吉林大学 | 一种模拟血管狭窄及血栓的仿生设备 |
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