一种用于研究流体剪切力的细胞培养装置

技术领域

本发明涉及一种用于研究流体剪切力的细胞培养装置。

背景技术

人体内细胞时刻处在生物力学微环境中，流体剪切力是其中一种重要的力学作用形式。在生理情况下，诸多细胞类型都处于流体环境中，尤其是血管内皮细胞、淋巴管内皮细胞等细胞。以血管内皮细胞为例，血液的流动会对血管内皮细胞产生剪切应力。这种机械应力的存在可以影响细胞的各种生物学行为和功能，如生长、粘附、分化、衰老及迁移等。相反，如果长期受到流体剪切力刺激的细胞失去这种力学作用则会逐渐呈现出病理状态。因此揭示各类型细胞感受流体剪切力作用的机制是更好理解细胞生理功能及优化改良临床治疗策略的关键。

然而目前大多数细胞研究都在静态状态下进行，没有针对血管内皮细胞等时刻受到流体剪切力刺激的细胞类型进行力学环境的维持。因此其细胞状态难以真正模拟体内生理情况，体外细胞实验结果难以在体内流体环境中得以验证。为解决此问题，目前已有种类繁多的流体剪切力加载装置，它们都通过数字化地设定流体各项参数来对接种在特殊仪器上的细胞进行流体剪切力的加载。然而大多数商业化的流体剪切力加载装置都需要通过电脑终端来设置流体参数，且受限于装置大小，它们都无法给细胞提供一个温度恒定且二氧化碳浓度适当的培养环境。此外，细胞接种的繁琐及培养装置的不可替代性，也使得这一类流体剪切力加载装置的效率低下。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种用于研究流体剪切力的细胞培养装置，体积小，可以在恒温细胞培养箱内进行流体剪切力加载，降低流体剪切力的研究门槛，有利于更好地推动流体剪切力研究的发展。

实现上述目的的技术方案是：一种用于研究流体剪切力的细胞培养装置，包括放置平台和位于其下方的电动底座，其中：

所述放置平台呈长方形，所述放置平台的中部设置有圆形底托，所述圆形底托的圆心与所述放置平台的中心重合；

所述电动底座包括外壳、旋转马达、倾斜马达、可充电蓄电池、旋转杠杆和两个倾斜杠杆；

所述旋转马达、倾斜马达和可充电蓄电池分别设置在所述外壳内；

所述外壳的侧壁上嵌设有显示屏、旋转模式按钮、倾斜模式按钮、转速调节旋钮、电源开关和充电插口；

所述可充电蓄电池为所述旋转马达、倾斜马达和显示屏供电，所述充电插口与所述可充电蓄电池相连；

所述旋转马达、倾斜马达、旋转模式按钮、倾斜模式按钮和转速调节旋钮分别与所述显示屏相连；

所述旋转模式按钮与旋转马达相连；

所述倾斜模式按钮与倾斜马达相连；

所述转速调节旋钮分别与所述旋转马达和倾斜马达相连；

所述外壳的顶板上开设有一个旋转杠杆安装口和两个倾斜杠杆安装口，且所述旋转杠杆安装口位于所述外壳的顶板的中部，所述两个倾斜杠杆安装口分设在所述旋转杠杆安装口的两侧；

所述旋转杠杆插接在所述旋转杠杆安装口内，且所述旋转杠杆的顶端与所述放置平台的中心相连，底端与所述旋转马达的输出轴相连；

所述两个倾斜杠杆一一对应地可上下伸缩地设置在所述两个倾斜杠杆安装口内，所述两个倾斜杠杆的顶端可拆卸地与所述放置平台相连，其中一个倾斜杠杆的底端与所述倾斜马达的输出轴相连，。

上述的一种用于研究流体剪切力的细胞培养装置，其中，所述放置平台的四周设置有向上凸出的挡边，所述圆形底托的外圆周设置有向上凸出的挡边。

上述的一种用于研究流体剪切力的细胞培养装置，其中，每个倾斜杠杆的顶端通过挂钩与所述放置平台的底端相连。

上述的一种用于研究流体剪切力的细胞培养装置，其中，所述两个倾斜杠杆之间设置有联动杠杆。

本发明的用于研究流体剪切力的细胞培养装置，具有以下有益效果：

(1)本装置结构简单，操作易行，无需特殊的细胞培养容器，将普通培养皿或培养板放置于平台上即可实现流体剪切力的刺激；

(2)本装置体积小，无电脑终端等额外设备，可放入细胞培养箱中进行操作，保证了细胞生长环境的适宜度；

(3)本装置适用于任何细胞培养皿或培养板，与正常的细胞培养无异，相较于其他流体剪切力加载装置来说减小了实验的不确定因素及干扰因素。

附图说明

图1为本发明的用于研究流体剪切力的细胞培养装置的立体结构图；

图2为本发明的用于研究流体剪切力的细胞培养装置的倾斜模式的状态图；

图3为电动底座的电连接关系图。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：

请参阅图1、图2和图3，本发明的最佳实施例，一种用于研究流体剪切力的细胞培养装置，包括放置平台1和位于其下方的电动底座2。

放置平台1呈长方形，放置平台1的中部设置有圆形底托11，圆形底托11的圆心与放置平台1的中心重合；放置平台1的四周设置有向上凸出的挡边12，圆形底托11的外圆周设置有向上凸出的挡边13。放置平台1采用塑料材质，长128mm，宽88mm，完全匹配标准规格的6孔板、12孔板、24孔板等细胞培养板，其四周的挡边12高度为5mm，用以固定培养板。圆形底托的直径100mm，其外圆周的挡边13高度为凹3mm，可匹配并镶嵌直径为100mm的普通培养皿。其余尺寸的培养皿或培养板均可通过胶带固定在放置平台1上。

电动底座2包括外壳21、旋转马达22、倾斜马达23、可充电蓄电池24、旋转杠杆25和两个倾斜杠杆26；旋转马达22、倾斜马达23和可充电蓄电池24分别设置在外壳21内；外壳2的侧壁上嵌设有显示屏27、旋转模式按钮28、倾斜模式按钮29、转速调节旋钮210、电源开关211和充电插口212。可充电蓄电池24为旋转马达22、倾斜马达23和显示屏27供电，充电插口212与可充电蓄电池24相连，通过充电插口212为可充电蓄电池24充电。电源开关211与可充电蓄电池24相连。

旋转马达22、倾斜马达23、旋转模式按钮28、倾斜模式按钮29和转速调节旋钮210分别与显示屏27相连；旋转模式按钮28与旋转马达22相连；倾斜模式按钮29与倾斜马达22相连；转速调节旋钮210分别与旋转马达22和倾斜马达23相连。

外壳21的顶板上开设有一个旋转杠杆安装口和两个倾斜杠杆安装口，且旋转杠杆安装口位于外壳21的顶板的中部，两个倾斜杠杆安装口分设在旋转杠杆安装口的两侧。旋转杠杆25插接在旋转杠杆安装口内，且旋转杠杆25的顶端与放置平台1的中心相连，底端与旋转马达22的输出轴相连；在旋转模式下，旋转马达22转动时，带动旋转杠杆25转动，进而带动放置平台1转动。

两个倾斜杠杆26一一对应地可上下伸缩地设置在两个倾斜杠杆安装口内，两个倾斜杠杆26的顶端分别可拆卸地与放置平台1相连，比如每个倾斜杠杆26的顶端通过挂钩与放置平台1的底端相连。其中一个倾斜杠杆26的底端与倾斜马达23的输出轴相连，两个倾斜杠杆26之间设置有联动杠杆。在倾斜模式下，倾斜马达23转动时，带动与其相连的倾斜杠杆26上下移动，另一倾斜杠杆26联动后向相反方向运动，进而实现放置平台1的倾斜。

本发明的用于研究流体剪切力的细胞培养装置，在使用时，将可充电蓄电池24充满电，并事先将装置表面进行酒精消毒处理。将接种有细胞的培养皿或培养板置于放置平台1上，用胶带进行固定。打开电源开关211，在进行旋转流体剪切力加载时，两个倾斜杠杆26的顶端与放置平台1不相连，打开旋转模式按钮28，通过转速调节旋钮210调整旋转马达22的转速，旋转马达22转动时，带动旋转杠杆25转动，进而带动放置平台1转动，对细胞施加旋转流体剪切力。

在进行倾斜流体剪切力加载时，两个倾斜杠杆26的顶端通过挂钩与放置平台1相连，打开倾斜模式按钮29，通过转速调节旋钮210调整倾斜马达23的转速，倾斜马达23转动时，带动与其相连的倾斜杠杆26上下移动，另一倾斜杠杆26联动后向相反方向运动，进而实现放置平台1的倾斜，对细胞施加倾斜流体剪切力。显示屏上可以显示相关参数。

可充电蓄电池24保证本发明的细胞培养装置为独立平台，无需电线，因此可方便的将整个装置放入恒温细胞培养箱中，进行流体剪切力加载。

在流体剪切力刺激结束后，先关闭电动底座的电源开关211，再取下放置平台1上的细胞培养皿或培养板即可进行后续实验操作。

流体剪切力参数可通过设置旋转马达22和倾斜马达23的转速来间接调控。在实际细胞培养中，可设置不同梯度的参数进行探索。在细胞培养期间可间断进行流体剪切力加载，也可持续对细胞进行流体剪切力刺激。培养液换液、细胞观察等常规操作均可正常进行。

综上所述，本发明的用于研究流体剪切力的细胞培养装置，通过控制电动马达的转速即可实现对普通培养皿或培养板上接种的细胞施加参数可控的流体剪切力，且可以实现不同形式的流体剪切力作用。同时，本装置较小的体积也使其具备了在恒温细胞培养箱内进行流体剪切力加载的优点，这将降低流体剪切力的研究门槛，有利于更好地推动流体剪切力研究的发展。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。