CN214654948U - 一种力-化学耦合生物学实验装置 - Google Patents
一种力-化学耦合生物学实验装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN214654948U CN214654948U CN202120462668.3U CN202120462668U CN214654948U CN 214654948 U CN214654948 U CN 214654948U CN 202120462668 U CN202120462668 U CN 202120462668U CN 214654948 U CN214654948 U CN 214654948U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- micro
- flow
- force
- air pump
- air
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title abstract description 9
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title abstract description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title abstract description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 19
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000012412 chemical coupling Methods 0.000 claims description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 4
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 238000004166 bioassay Methods 0.000 claims 5
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 7
- 238000010008 shearing Methods 0.000 abstract description 4
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 abstract description 3
- 230000002380 cytological effect Effects 0.000 abstract description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 20
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000010408 film Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 2
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 2
- 210000004292 cytoskeleton Anatomy 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 206010003210 Arteriosclerosis Diseases 0.000 description 1
- 208000001132 Osteoporosis Diseases 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 208000011775 arteriosclerosis disease Diseases 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008827 biological function Effects 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 210000000748 cardiovascular system Anatomy 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 210000004748 cultured cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000004064 dysfunction Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000013020 embryo development Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 1
- 230000009456 molecular mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 210000004881 tumor cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000000626 ureter Anatomy 0.000 description 1
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 1
- 210000003556 vascular endothelial cell Anatomy 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种力‑化学耦合生物学实验装置，包括：微流动模块、蠕动泵、储液器、活塞室、微调气泵、活塞、盖板、上层容纳盒、卡合固定块、薄膜。通过蠕动泵‑储液器子系统以及气泵子系统提供细胞流体剪切力和拉伸力，使血管内细胞的排列有序，为细胞学研究提供了有力的工具，能够解决现有技术中的力‑化学激励同时加载装置容易漏液、漏气的技术难题，解决了现有的实验装置精度不高，实验结果不准确的问题，提高了实验结果的准确性及工作效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及生物医药技术领域，具体涉及一种力-化学耦合生物学实验装置。
背景技术
细胞在生物体内处于一个充满力学激励的环境、生物力学激励参与了胚胎发育、骨组织平衡、正常心血管系统维持等正常生理过程，而异常的生物力学激励则可能引起动脉血管硬化、骨质疏松等疾病的发生。虽然力学激励功能异常是导致上述疾病的重要因素，但其作用机理尚不清楚，而传统研究方法的局限性阻碍了相关研究进展。
细胞生物学是是以细胞为研究对象的专门研究细胞结构、功能和各种生命规律的一门科学。细胞生物学是现代生命科学的前沿分支学科之一，主要是从细胞的不同结构层次来研究细胞的生命活动的基本规律。从生命结构层次看，细胞在体环境非常复杂，受到力学、化学等许多因素的单独或共同作用，为了更好地观察力化学耦合作用对血管内皮细胞、肿瘤细胞等的作用现象，并深入研究相关分子机制，现有技术中通常设计一套能保证实验组和对照组研究对象受相同力-化学条件刺激的生物实验装置，以解决上述问题，通过对培养的细胞进行周期性张力和化学刺激，有利于在体外模拟真实的体内环境，生物体的脉管系统如血管、输尿管、以及组织间隙如骨间隙等均存在的流体剪切力和拉伸力，研究各种细胞的生物学功能和作用机理。
然而，现有的力-化学耦合生物实验装置在进行细胞培养时，不能够同时提供流体剪切力和机械拉伸力，且存在漏液、漏气以及力学平衡性较差的问题，难以很好地模拟生物体的细胞在脉管内的真实流动情况，实验效率较低。
实用新型内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的力-化学耦合生物学实验装置：
本实用新型所述的一种力-化学耦合生物学实验装置，包括：微流动模块、蠕动泵、储液器、活塞室、微调气泵、活塞、盖板、上层容纳盒、卡合固定块、薄膜。所述微流动模块的流体出口通过软管与所述蠕动泵的吸入口连接，所述蠕动泵的排出口通过液力软管与所述储液器的入口连接，所述储液器的出口通过液力软管与流体入口连接，所述微流动模块的第一气流接口与第二气流接口之间连接有气泵，所述气泵由活塞室、微调气泵、活塞组成，所述活塞室内两对活塞，所述微调气泵的气路与活塞室连通，通过所述微调气泵充入/吸收惰性气体，可以推动所述活塞在所述活塞室内移动。所述微流动模块的上部卡合有卡合固定块，所述卡合固定块内部固定有薄膜，所述卡合固定块的上部卡合有上层容纳盒，所述上层容纳盒与盖板呈嵌入式连接，通过所述盖板可以向所述微流动模块内注入细胞悬浮液。
为了防止装置漏液、漏气，在所述微流动模块卡合固定块之间，以及卡合固定块与上层容纳盒之间均设置密封环。
所述微流动模块呈盒状，所述微流动模块的左、右两侧面分别设置有流体出口和流体入口，所述微流动模块的前、后两侧面分别设置有第一气流接口和第二气流接口，所述流体出口和流体入口均与集液槽的入口连接；所述集液槽的出口通过多个并联设置的毛细管与下层流动腔连接。
所述微流动模块1可以采用透明材料制作。
所述盖板为矩形盖状，采用透明材料制作，便于电子显微镜进行观察。所述盖板的上部设置有腔体注入口、化学激励物质添加口、腔体流出口，所述盖板的下部与上层容纳盒之间形成使化学激励物质流动的上层流动腔；通过所述化学激励物质添加口向上层流动腔内添加化学激励物质，化学激励物质通过选择透过性的薄膜可以实现对细胞的化学刺激，实现细胞的新陈代谢。在实际实验过程中，可以根据实际的实验需求来添加。
所述上层容纳盒呈矩形状，其内部边缘设置有竖直向上的卡合凸起，通过所述卡合凸起卡合所述盖板，对装置内的液体进行密封。
所述微流动模块的第一气流接口和第二气流接口弹性连接下层流动腔的一侧设置有弹性气囊，所述弹性气囊在气压调节下可以扩张或收缩，在所述弹性气囊收缩时，对细胞形成机械拉伸力。因此，细胞在流动培养过程中的受力情况为：平行于总流动方向的流体剪切力和垂直于总流动方向的机械拉伸力。
本实用新型的一种力-化学耦合生物学实验装置，它采用在实验平台上设置的蠕动泵-储液器子系统、气泵子系统，蠕动泵-储液器子系统通过使流体在微流动模块内产生平行于总流动方向的流体剪切力，而气泵子系统通过所述活塞的移动可以调节所述弹性气囊的收缩/扩张程度，进而可以垂直于总流动方向的机械拉伸力，拉伸力和流体剪切力的合力则可使细胞骨架的排列呈现与合力方向相同的趋势。
本实用新型的一种力-化学耦合生物学实验装置，其相对于现有技术，优点在于：通过外部设备提供流体剪切力和拉伸力，使血管内细胞的排列有序，上述实验装置为细胞学研究提供了有力的工具，能够解决现有技术中的力-化学激励同时加载装置容易漏液、漏气的技术难题，解决了现有的实验装置精度不高，实验结果不准确的问题，提高了实验结果的准确性及工作效率。
附图说明
图1是本实用新型的一种力-化学耦合生物学实验装置系统图；
图2是本实用新型的实验装置的结构剖面图；
图3是本实用新型的微流动模块的俯视结构图；
图中，1、微流动模块；1-1、流体出口；1-2、第一气流接口；1-3、流体入口；1-4、第二气流接口；1-5、集液槽；1-6、毛细管；1-7、下层流动腔；2、蠕动泵；3、储液器；4、活塞室；5、微调气泵；6、活塞；7、盖板；7-1、腔体注入口；7-2、化学激励物质添加口；7-3、腔体流出口；7-4、上层流动腔；8、上层容纳盒；8-1、卡合凸起；9、卡合固定块；10、薄膜；11、密封环；12、弹性气囊。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1-3所示，本实用新型所述的一种力-化学耦合生物学实验装置，包括：微流动模块1、蠕动泵2、储液器3、活塞室4、微调气泵5、活塞6、盖板7、上层容纳盒8、卡合固定块9、薄膜10。微流动模块1的流体出口1-1通过软管与蠕动泵2的吸入口连接，蠕动泵2的排出口通过液力软管与储液器3的入口连接，储液器3的出口通过液力软管与流体入口1-3连接，微流动模块1的第一气流接口1-2与第二气流接口1-4之间连接有气泵，气泵由活塞室4、微调气泵5、活塞6组成，活塞室4内两对活塞6，微调气泵5的气路与活塞室4连通，通过微调气泵5充入/吸收惰性气体，可以推动活塞6在活塞室4内移动。微流动模块1的上部卡合有卡合固定块9，卡合固定块9内部固定有薄膜10，卡合固定块9的上部卡合有上层容纳盒8，上层容纳盒8与盖板7呈嵌入式连接，通过盖板7可以向微流动模块1内注入细胞悬浮液。
进一步参考图2，为了防止装置漏液、漏气，在微流动模块1与卡合固定块9之间，卡合固定块9与上层容纳盒8之间均设置有密封环11，密封环11采用橡胶材料。
微流动模块1呈盒状，微流动模块1的左、右两侧面分别设置有流体出口1-1和流体入口1-3，微流动模块1的前、后两侧面分别设置有第一气流接口1-2和第二气流接口1-4，流体出口1-1和流体入口1-3均与集液槽1-5的入口连接；集液槽1-5的出口通过多个并联设置的毛细管1-6与下层流动腔1-7连接。
盖板7为矩形盖状，采用透明材料制作，便于电子显微镜进行观察，盖板7的上部设置有腔体注入口7-1、化学激励物质添加口7-2、腔体流出口7-3，盖板的下部与上层容纳盒之间形成使化学激励物质流动的上层流动腔7-4；通过所述化学激励物质添加口7-2向上层流动腔内添加化学激励物质，化学激励物质通过选择透过性的薄膜可以实现对细胞的化学刺激，实现细胞的新陈代谢。在实际实验过程中，可以根据实际的实验需求来添加。
上层容纳盒呈矩形状，其内部边缘设置有竖直向上的卡合凸起8-1，通过卡合凸起8-1卡合上述盖板7，对装置内的液体进行密封。
进一步参考图3，微流动模块1的第一气流接口1-2和第二气流接口1-4弹性连接下层流动腔1-7的一侧设置有弹性气囊12，弹性气囊12在气压调节下可以扩张或收缩，在弹性气囊12收缩时，对细胞形成机械拉伸力。因此，细胞在流动培养过程中的受力情况为：平行于总流动方向的流体剪切力和垂直于总流动方向的机械拉伸力。
本实用新型的一种力-化学耦合生物学实验装置，它采用在实验平台上设置的蠕动泵-储液器子系统、气泵子系统，蠕动泵-储液器子系统通过使流体在微流动模块1内产生平行于总流动方向的流体剪切力，而气泵子系统通过活塞的移动可以调节弹性气囊12的收缩/扩张程度，进而可以垂直于总流动方向的机械拉伸力，拉伸力和流体剪切力的合力则可使细胞骨架的排列呈现与合力方向相同的趋势。
综上所述，本实用新型的一种力-化学耦合生物学实验装置，通过外部设备提供流体剪切力和拉伸力，使血管内细胞的排列有序，上述实验装置为细胞学研究提供了有力的工具，能够解决现有技术中的力-化学激励同时加载装置容易漏液、漏气的技术难题，解决了现有的实验装置精度不高，实验结果不准确的问题，提高了实验结果的准确性及工作效率。
最后需要说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述具体实施方式已对本实用新型的技术方案进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而又无需付出创造性劳动的技术方案，仍属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种力-化学耦合生物学实验装置，包括：微流动模块、蠕动泵、储液器、活塞室、微调气泵、活塞、盖板、上层容纳盒、卡合固定块、薄膜，其特征在于：所述微流动模块的流体出口通过软管与所述蠕动泵的吸入口连接，所述蠕动泵的排出口通过液力软管与所述储液器的入口连接，所述储液器的出口通过液力软管与流体入口连接，所述微流动模块的第一气流接口与第二气流接口之间连接有气泵，所述气泵由活塞室、微调气泵、活塞组成，所述活塞室内两对活塞，所述微调气泵的气路与活塞室连通，通过所述微调气泵充入/吸收惰性气体，推动所述活塞在所述活塞室内移动，所述微流动模块的上部卡合有卡合固定块，所述卡合固定块内部固定有透明的薄膜，所述卡合固定块的上部卡合有上层容纳盒，所述上层容纳盒与盖板呈嵌入式连接。
2.根据权利要求1所述的一种力-化学耦合生物学实验装置，其特征在于：所述微流动模块卡合固定块之间以及卡合固定块与上层容纳盒之间均设置有密封环，所述密封环采用橡胶材料。
3.根据权利要求1所述的一种力-化学耦合生物学实验装置，其特征在于：所述微流动模块呈盒状，所述微流动模块的左、右两侧面分别设置有流体出口和流体入口，所述微流动模块的前、后两侧面分别设置有第一气流接口和第二气流接口，所述流体出口和流体入口均与集液槽的入口连接；所述集液槽的出口通过多个并联设置的毛细管与下层流动腔连接。
4.根据权利要求3所述的一种力-化学耦合生物学实验装置，其特征在于：所述盖板为矩形盖状，采用透明材料制作；所述盖板的上部设置有腔体注入口、化学激励物质添加口、腔体流出口，所述盖板的下部与上层容纳盒之间形成使化学激励物质流动的上层流动腔。
5.根据权利要求3所述的一种力-化学耦合生物学实验装置，其特征在于：所述微流动模块的第一气流接口和第二气流接口弹性连接下层流动腔的一侧均设置有弹性气囊。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202120462668.3U CN214654948U (zh) | 2021-03-03 | 2021-03-03 | 一种力-化学耦合生物学实验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202120462668.3U CN214654948U (zh) | 2021-03-03 | 2021-03-03 | 一种力-化学耦合生物学实验装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN214654948U true CN214654948U (zh) | 2021-11-09 |
Family
ID=78450727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202120462668.3U Expired - Fee Related CN214654948U (zh) | 2021-03-03 | 2021-03-03 | 一种力-化学耦合生物学实验装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN214654948U (zh) |
-
2021
- 2021-03-03 CN CN202120462668.3U patent/CN214654948U/zh not_active Expired - Fee Related
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103805511B (zh) | 可在高倍物镜下直接观测的动脉血管模拟微流控装置 | |
| JP7055386B2 (ja) | 細胞培養用流体チップ、培養容器及び培養方法 | |
| CN102676446B (zh) | 可变形曲面上细胞流体应力加载方法、装置及实验平台 | |
| US20100216241A1 (en) | Forming cell structure with transient linker in cage | |
| CN113388517B (zh) | 一种适用微重力回转仪装配的生物培养微流控芯片及其细胞培养方法 | |
| CN112608841A (zh) | 一种肿瘤类器官培养和药物实验的微流控系统及使用方法 | |
| US20210238523A1 (en) | Stacked Recirculating Bioreactor | |
| CN103146574B (zh) | 一种高通量微流控生物力学长期刺激系统及其应用 | |
| CN103255057B (zh) | 一种细胞培养微流控芯片及其制备方法和应用 | |
| CN117660183B (zh) | 胚胎微流控动态培养皿及其培养方法 | |
| CN214654948U (zh) | 一种力-化学耦合生物学实验装置 | |
| CN113862151A (zh) | 一种用于细胞共培养的微流控芯片装置及一种细胞共培养方法 | |
| CN103146573B (zh) | 一种动脉血管模拟微流控装置及其应用 | |
| CN209098693U (zh) | 一种间歇式流式电转染装置 | |
| CN112852615A (zh) | 一种力-化学耦合生物学实验装置及其控制方法 | |
| CN110320150A (zh) | 一种用于显微镜观测流体中细胞的装置 | |
| CN210632086U (zh) | 一种基于微流控的负载细胞水凝胶微珠制备装置 | |
| CN111423980A (zh) | 一种全密闭细胞基底拉伸和流动剪切复合加载实验系统 | |
| CN201834910U (zh) | 双向灌流力学实验装置 | |
| CN212247072U (zh) | 一种用于体外3d细胞、组织培养的微流控装置 | |
| CN114196539B (zh) | 一种基于微流控技术的体外无泵组织培养芯片 | |
| Meucci et al. | Tubeless biochip for chemical stimulation of cells in closed-bioreactors: anti-cancer activity of the catechin–dextran conjugate | |
| CN205133577U (zh) | 一种仿血管流动腔 | |
| CN113814010B (zh) | 多细胞、多组织共培养仿生微流控芯片及其制备方法 | |
| CN218232441U (zh) | 一种用于动态细胞培养的驱动装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20211109 |