專利名稱：一種對貼壁細胞進行循環(huán)牽拉的牽引器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療裝置，特別是一種生物力學研究中的細胞牽引器，適用于研究貼壁細胞在循環(huán)載荷下生物學改變研究，特別適用于貼壁細胞中的肌腱細胞在循環(huán)載荷下生物學改變研究。
背景技術：
貼壁細胞在循環(huán)載荷下的生物學改變是生物力學的重要研究課題，但是，體內復雜的力學環(huán)境和生理生化過程使我們無法控制單因素所造成的影響；目前，研究方法中多采用離體細胞的培養(yǎng)技術來提供控制某些因素對細胞進行研究，針對體外細胞牽伸以研究細胞在牽伸條件下的生物學改變的細胞加載裝置有很多，主要有Flexcdl細胞加載系統(tǒng)為動態(tài)牽拉，但不能模仿體內肌腱細胞過度載荷；流體剪切力系統(tǒng)只適用于研究血管內皮細胞；雙極細胞拉伸系統(tǒng)只適用于負荷載荷為循環(huán)雙軸的細胞，以上這些細胞牽引器應用范圍窄，人機交互性不強，培養(yǎng)皿不能控制肌腱細胞的排列方向。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種對貼壁細胞進行循環(huán)牽拉的牽引器，特別適用于對肌腱細胞進行循環(huán)牽拉，方便研究貼壁細胞在循環(huán)載荷下，對貼壁細胞生物學改變，以解決以往細胞牽引器應用范圍窄，人機交互性不強，特別是現(xiàn)有的牽引器培養(yǎng)皿不能控制肌腱細胞的排列方向的技術問題。。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明的一種對貼壁細胞進行循環(huán)牽拉的牽引器，由電子控制系統(tǒng)和機械系統(tǒng)兩部分組成，電子控制系統(tǒng)包括有驅動電機，機械系統(tǒng)包括有連接有凸輪的主軸、拉桿、細胞培養(yǎng)皿支架、細胞培養(yǎng)皿，驅動電機連接并驅動主軸旋轉，主軸上的凸輪驅動拉桿帶動細胞培養(yǎng)皿支架往復運動，細胞
3培養(yǎng)皿固定在細胞培養(yǎng)皿支架上。
采用上述技術方案的對貼壁細胞進行循環(huán)牽拉的牽引器，使用時，將細胞放置在細胞培養(yǎng)皿中，然后將細胞培養(yǎng)皿固定在細胞培養(yǎng)皿支架上，驅動電機驅動主軸旋轉，主軸帶動凸輪旋轉，旋轉的凸輪周期性接觸拉桿，并驅動拉桿連接的細胞培養(yǎng)皿支架作往復運動，從而使固定其上的細胞培養(yǎng)皿隨之被牽拉作相同的往復運動而達到實驗目的。
進一步，具體限定細胞培養(yǎng)皿的形狀和結構，限定所述細胞培養(yǎng)皿為硅樹脂
原料，表面為光滑面，表面成矩形，長為6cm ，寬為3cm。這種為表面層為光滑面的細胞培養(yǎng)皿，適合一般貼壁細胞生長。
進一步，針對適用于貼壁細胞中的肌腱細胞的培養(yǎng)皿進行限定，限定所述貼壁細胞是肌腱細胞，所述細胞培養(yǎng)皿為硅樹脂原料，表面成矩形，長為6cm ，寬為3cm，表面貼有微溝槽的膜，微槽寬和槽間橋寬均為10 nm，槽深3 pm，這種，帶有微溝槽硅樹脂培養(yǎng)皿，能對其表面生長的肌腱細胞排列進行改變，使肌腱細胞呈平行排列，與其在體內排列相符，能夠模仿體內肌腱細胞過度載荷下所發(fā)生的生物學改變。
進一步，針對上述兩種不同適用范圍的貼壁細胞進行循環(huán)牽拉的牽弓I器進行限制， 一種是適用一般的貼壁細胞，另一種是適用特殊的貼壁細胞一肌腱細胞
為了達到對多種不同運動情況下的實驗目的，限制所述電子控制系統(tǒng)還包括有調速系統(tǒng)，調速系統(tǒng)包括人機界面、可編程控制器PLC或工業(yè)MCU,通過可編程控制器PLC或工業(yè)MCU進行編程控制程序及周期設置，再通過人機界面的控制來根據(jù)需要進行操作，在設定的時間和頻率下對細胞進行牽拉，能更好的適應不同的時間和頻率下的實驗，時間和頻率可以通過微電腦控制，可以時間預約。
更進一步，對所述人機界面人機界面進行說明限定，限定所述人機界面由背光LCD屏，輸入按鍵組成；通過輸入鍵來執(zhí)行程序，通過背光LCD屏來顯示操作動作和反饋信息，使操作更具有操作性。同樣的道理，為了達到對多種不同運動情況下的實驗目的，限制所述凸輪是可拆卸的連接在主軸上，拉桿上設置有調節(jié)裝置，調節(jié)裝置調節(jié)凸輪與拉桿的配合間隙，牽拉強度可有通過更換偏心輪而改變，更換不同形狀和凸緣的凸輪，可以調整牽拉的強度和周期、時間，能更好的適應不同的時間和強度下的實驗。
為了更好的保證細胞培養(yǎng)皿支架的運動，減少運動的摩擦力和運動的穩(wěn)定性能，將機械系統(tǒng)中還設置有旋轉固定在細胞培養(yǎng)皿支架底板上的滾輪，這樣的設置使細胞培養(yǎng)皿支架在受到凸輪作用時，通過滾輪的作用使細胞培養(yǎng)皿支架得到支撐，另一方面也使細胞培養(yǎng)皿支架周期往復運動中將滑動摩擦變成了滾動摩擦，減少了摩擦阻力，保證了運動的平穩(wěn)性，同時，還在細胞培養(yǎng)皿支架與細胞培養(yǎng)皿的接觸處設置了細胞培養(yǎng)皿固定鎖緊裝置，設置這樣的細胞培養(yǎng)皿固定鎖緊裝置是為了更好的將細胞培養(yǎng)皿固定鎖緊在細胞培養(yǎng)皿支架上，也方便對不同的細胞培養(yǎng)皿進行更換，使用時，只需要將細胞培養(yǎng)皿放置在細胞培養(yǎng)皿支架上，然后用細胞培養(yǎng)皿固定鎖緊裝置進行固定鎖緊既可，更換或者取下細胞培養(yǎng)皿時，只需要將固定鎖緊裝置打開即可完成，方便快捷。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明技術方案進一步說明
圖1是本發(fā)明一種對貼壁細胞進行循環(huán)牽拉的牽引器的結構示意圖2是圖1中凸輪及細胞培養(yǎng)皿支架的局部左視示意圖。
具體實施例方式
如圖l、圖2所示，本發(fā)明一種對貼壁細胞進行循環(huán)牽拉的牽引器的實施例中，牽引器由電子控制系統(tǒng)1和機械系統(tǒng)2兩部分組成，電子控制系統(tǒng)是一個驅動電機ll，機械系統(tǒng)包括有連接有凸輪22的主軸21、拉桿26、細胞培養(yǎng)皿支架23、細胞培養(yǎng)皿24，其中，驅動電機ll通過錐齒輪副連接方式連接并驅動主軸
521旋轉，主軸21上的凸輪22驅動拉桿26，拉桿26上設置有調節(jié)裝置29，調節(jié)裝置29調節(jié)凸輪22與拉桿26的配合間隙，拉桿26帶動細胞培養(yǎng)皿支架23往復運動，凸輪22是可拆卸的連接在主軸21上；細胞培養(yǎng)皿24通過細胞培養(yǎng)皿固定鎖緊裝置25固定在細胞培養(yǎng)皿支架23上，細胞培養(yǎng)皿支架23連接著拉桿26，拉桿26兩端活動的支撐在托輪27上，滾輪28旋轉固定在細胞培養(yǎng)皿支架23的底板上。
使用時，操作者通過背光LCD屏顯示操作動作和反饋信息，輸入按鍵執(zhí)行程序，程序中包含有可編程控制器PLC或工業(yè)MCU，通過可編程控制器PLC或工業(yè)MCU進行編程控制程序及周期設置，在設定的時間和0.5次/秒、l次/秒、2次/秒等多種頻率下對細胞進行牽拉，可以時間預約0-24小時。本技術方案采用驅動電機11運轉速度調節(jié)細胞培養(yǎng)皿的牽拉震蕩頻率，由PLC (或MCU)控制驅動電機11的運動狀態(tài)，牽引器的牽拉震蕩頻率、預約終止時間，實驗己完成時間都通過人機界面向PLC (或MCU)寫入，并同時由背光LCD顯示屏實時顯示；驅動電機11轉動驅動主軸21旋轉，主軸21帶動凸輪22旋轉，旋轉的凸輪22周期性接觸推動拉桿26，并推動拉桿26進行往復運動，拉桿26連接著細胞培養(yǎng)皿支架23作往復運動，細胞培養(yǎng)皿支架23底板上的設置有旋轉固定滾輪28，支撐著細胞培養(yǎng)皿24，支撐著細胞培養(yǎng)皿24在受到拉桿26的作用力時，細胞培養(yǎng)皿24在滾輪28上也做往復的滾動運動，同時，在細胞培養(yǎng)皿24通過細胞培養(yǎng)皿固定鎖緊裝置25固定在細胞培養(yǎng)皿支架23上；由于，凸輪22是可拆卸的連接在主軸21上，可以通過更換不同規(guī)格的凸輪來改變對細胞培養(yǎng)皿24的拉伸強度的控制和變化，同時，根據(jù)不同的凸輪調整拉桿26上設置的調節(jié)裝置29，得到合適的凸輪與拉桿的配合間隙，保證不同的凸輪在轉動時，能合適的接觸并推動拉桿26帶動細胞培養(yǎng)皿支架23往復運動，而拉伸細胞培養(yǎng)皿24，細胞培養(yǎng)皿24采用硅樹脂原料，細胞培養(yǎng)皿24也都是采用表面成矩形，長為6cm ，寬為3cm,通常細胞培養(yǎng)皿24器皿拉伸率為2%、 4%、 8%、 12%。
6另外，在上述的貼壁細胞特別是肌腱細胞進行循環(huán)牽拉的牽引器中，根據(jù)不
同的貼壁細胞的性質，使用的細胞培養(yǎng)皿24的結構會有所不同，雖然，細胞培養(yǎng)皿24都是采用表面成矩形，長為6cm ，寬為3cm的硅樹脂細胞培養(yǎng)皿，但針對一般的貼壁細胞，使用細胞培養(yǎng)皿24的表面是光滑面；針對肌腱細胞，使用細胞培養(yǎng)皿24的表面則是貼有微溝槽的膜，微槽寬和槽間橋寬均為10 pm，槽深3 pm的硅樹脂細胞培養(yǎng)皿。本技術方案的優(yōu)點表現(xiàn)為
1、有比較完善的控制系統(tǒng)，能根據(jù)不同時間、頻率和牽拉強度對細胞進行牽拉，牽拉強度可有通過更換偏心輪而改變，時間和頻率可以通過微電腦控制，可以時間預約；
2、微溝槽硅樹脂細胞培養(yǎng)皿能對肌腱細胞生長改向，使在培養(yǎng)皿的肌腱細胞呈平行排列，符合體內肌腱細胞排列方向，能建立模仿體內對肌腱牽拉的模型，能很好研究過度使用所致的肌腱病的病因機制；
3.由于頻率，強度及時間可調節(jié)，可模仿運動員訓練時肌腱所承受的強度、時間和頻率對細胞進行牽拉，研究肌腱細胞在正常運動員訓練時生物學改變，有利于預防肌腱病的發(fā)生，指導運動員科學、合理的訓練
以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領域的技術人員來說，在不脫離本發(fā)明結構的前提下，還可以作出若干變形和改進，這些也應該視為本發(fā)明的保護范圍，這些都不會影響本發(fā)明實施的效果和專利的實用性。
權利要求
1. 一種對貼壁細胞進行循環(huán)牽拉的牽引器，由電子控制系統(tǒng)和機械系統(tǒng)兩部分組成，其特征在于電子控制系統(tǒng)包括有驅動電機，機械系統(tǒng)包括有連接有凸輪的主軸、拉桿、細胞培養(yǎng)皿支架、細胞培養(yǎng)皿，驅動電機連接并驅動主軸旋轉，主軸上的凸輪驅動拉桿帶動細胞培養(yǎng)皿支架往復運動，細胞培養(yǎng)皿固定在細胞培養(yǎng)皿支架上。
2. 根據(jù)權利要求1所述的對貼壁細胞進行循環(huán)牽拉的牽引器，其特征在于所述細胞培養(yǎng)皿為硅樹脂原料，表面為光滑面，表面成矩形，長為6cm ， 寬為3cm。
3. 根據(jù)權利要求1所述的對貼壁細胞進行循環(huán)牽拉的牽引器，其特征在 于所述貼壁細胞是肌腱細胞，所述的培養(yǎng)皿表面成矩形，長為6cm ，寬為 3cm，表面貼有微溝槽的膜，微槽寬和槽間橋寬均為10 iLim，槽深3 |tim。
4. 根據(jù)權利要求1所述的對貼壁細胞進行循環(huán)牽拉的牽引器，其特征在 于所述電子控制系統(tǒng)還包括有調速系統(tǒng)，調速系統(tǒng)包括人機界面、可編程 控制器PLC或工業(yè)MCU。
5. 根據(jù)權利要求1所述的對貼壁細胞進行循環(huán)牽拉的牽引器，其特征在 于所述凸輪是可拆卸的連接在主軸上，拉桿上設置有調節(jié)裝置，調節(jié)裝置 調節(jié)凸輪與拉桿的配合間隙。
6. 根據(jù)權利要求1所述的對貼壁細胞進行循環(huán)牽拉的牽引器，其特征在于所述機械系統(tǒng)還包括有旋轉固定在細胞培養(yǎng)皿支架底板上的滾輪，滾輪設置在細胞培養(yǎng)皿支架的底部；細胞培養(yǎng)皿固定鎖緊裝置，細胞培養(yǎng)皿固定 鎖緊裝置設置在細胞培養(yǎng)皿支架與細胞培養(yǎng)皿的接觸處。
7. 根據(jù)權利要求4所述的對貼壁細胞進行循環(huán)牽拉的牽引器，其特征在 于所述人機界面人機界面由背光LCD屏，輸入按鍵組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療裝置，具體是適用于對貼壁細胞特別是肌腱細胞進行牽拉的牽引器，由電子控制系統(tǒng)和機械系統(tǒng)兩部分組成，其中，電子控制系統(tǒng)包括有驅動電機，機械系統(tǒng)包括有連接有凸輪的主軸、細胞培養(yǎng)皿支架、細胞培養(yǎng)皿，驅動電機連接并驅動主軸旋轉，主軸上的凸輪驅動拉桿帶動細胞培養(yǎng)皿支架往復運動，細胞培養(yǎng)皿固定在細胞培養(yǎng)皿支架上，可以通過對培養(yǎng)皿的動力性牽拉而間接牽拉貼壁細胞，從而研究貼壁細胞在循環(huán)載荷下生物學改變。
文檔編號C12M3/04GK101497861SQ20091000946
公開日2009年8月5日 申請日期2009年2月26日 優(yōu)先權日2009年2月26日
發(fā)明者唐康來, 常廷杰, 曹洪輝, 王慧聰, 磊 陳, 陳前博 申請人:中國人民解放軍第三軍醫(yī)大學第一附屬醫(yī)院