專利名稱：一種體外細(xì)胞壓力加載裝置及其體外細(xì)胞壓力加載方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種體外細(xì)胞壓力加載裝置及其體外細(xì)胞壓力加載方法，屬于組織工
程和細(xì)胞工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
細(xì)胞力學(xué)是組織工程和細(xì)胞工程的基礎(chǔ)之一，常常要研究力學(xué)因素對細(xì)胞形態(tài)變 化及生長的影響。由于生物體組織和器官的結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，生物個體之間也存在較大的差 異，致使在體細(xì)胞的力學(xué)環(huán)境復(fù)雜多樣，從而增加在體細(xì)胞力學(xué)行為研究的難度。在體組 織、細(xì)胞受壓是生物體常見的一種承載方式，如肌骨系統(tǒng)中，骨骼是人體主要的承載結(jié)構(gòu)， 它為人體提供支撐框架，保護(hù)內(nèi)臟器官，并完成力的傳遞；關(guān)節(jié)部位的人體軟骨，常承受經(jīng) 骨骼傳遞的壓力載荷，壓力的作用對關(guān)節(jié)軟骨的生長、代謝等至關(guān)重要。因此，研究壓力載 荷下細(xì)胞的力學(xué)行為具有十分重要的意義。細(xì)胞力學(xué)研究的基礎(chǔ)和關(guān)鍵是細(xì)胞加載技術(shù)， 由于人體細(xì)胞的大小在十幾到幾十個微米之間，細(xì)胞膜的厚度僅有幾個納米到幾十個納 米，常規(guī)的宏觀力學(xué)加載方法和實驗技術(shù)無法直接使用，因此，體外分離細(xì)胞和建立合適的 加載培養(yǎng)模型是細(xì)胞力學(xué)面臨的首要問題。 細(xì)胞體外培養(yǎng)時，通過模擬在體組織中細(xì)胞的應(yīng)力環(huán)境，研究壓力載荷下細(xì)胞的 力學(xué)特性的實驗方法，可追溯到早期的Glucksmann(Anatomical Record, 1939 ;73 :39-56) 的研究工作將雞胚脛骨內(nèi)膜細(xì)胞培養(yǎng)在肋間肌基質(zhì)上，隨著肌肉的萎縮，肋骨彼此靠近， 細(xì)胞受到壓力作用。Rodan(Science, 1975 ;189 :467-469 ;Calcifid Tissue Research, 1975 ;18 :125-131 Journal of Cellular Physiology, 1976 ;88(3) :353-361)等的研究具 有劃時代的意義，他們利用氣體或液體產(chǎn)生的靜壓使細(xì)胞受到相應(yīng)的壓應(yīng)力作用，研究進(jìn) 入量化階段。經(jīng)過多年改進(jìn)和發(fā)展，多種體外培養(yǎng)細(xì)胞的加力裝置已經(jīng)被研制出來。大致可 分為離心力加載裝置、流體剪切力加載裝置、空氣液體靜壓力加載裝置、基底形變加載裝置 (短形基底拉伸加載裝置、靜態(tài)膜式細(xì)胞牽張力加載裝置、Flexerce11細(xì)胞加載裝置(Bone Miner Res， 1998， 13 :218-28) 、 Petriperm彈力膜培養(yǎng)皿加載裝置(Am J OrthodDentofac Orthop， 1991,99 :226-40))等，部分加載裝置已經(jīng)商品化，但是所有這些裝置都各有優(yōu)缺 點，并各自適用于所要研究的細(xì)胞類型。如離心力加載裝置不能真正反應(yīng)細(xì)胞的生理狀態(tài)， Flexercell細(xì)胞加載裝置、Petriperm彈力膜培養(yǎng)皿加載裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴，流體剪 切力加載裝置僅適用于研究血管內(nèi)皮細(xì)胞的體外加載實驗等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種體外細(xì)胞壓力加載裝置及其體 外細(xì)胞壓力加載方法，其特點是在體外對培養(yǎng)細(xì)胞在指定的培養(yǎng)條件下進(jìn)行壓力加載，對 加載壓力的大小、作用頻率及作用持續(xù)時間等進(jìn)行定量控制。它具有界面友好、性能穩(wěn)定、 操作簡單的優(yōu)點。 本發(fā)明所用的細(xì)胞加載裝置是可控壓力細(xì)胞加載裝置，用來模擬在體組織中細(xì)胞
3的應(yīng)力環(huán)境。系統(tǒng)的工作原理是將維持細(xì)胞體外生存和生長的培養(yǎng)皿及其培養(yǎng)的細(xì)胞放 入壓力腔中，高壓儲氣室內(nèi)(鋼瓶)的高壓氣體經(jīng)兩級減壓裝置減壓到一定壓強后由穩(wěn)壓 閥調(diào)控以穩(wěn)定的壓強進(jìn)入壓力腔中，當(dāng)壓力腔內(nèi)的壓強達(dá)到預(yù)定值時，關(guān)閉進(jìn)氣電磁閥，壓 力腔內(nèi)形成穩(wěn)定的密閉環(huán)境，壓力加載部分原理為利用直線步進(jìn)電機驅(qū)動汽缸加壓，使壓 力腔內(nèi)形成一定頻率、大小的周期性氣壓變化，從而使壓力腔里的細(xì)胞受到相應(yīng)的壓力作 用。實驗完畢，打開排氣電磁閥，氣體經(jīng)其排出。系統(tǒng)使用恒溫水槽控制裝置使內(nèi)環(huán)境的溫
度恒定在37t:，保證實驗過程中細(xì)胞的生物活性。
發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實現(xiàn) 該裝置包括氣壓源、進(jìn)氣電磁閥、過濾器、減壓閥，壓力腔體和數(shù)字調(diào)控系統(tǒng)，氣壓 源通過進(jìn)氣電磁閥、過濾器、減壓閥與壓力腔體連接；壓力腔體的一端與出氣電磁閥連接， 出氣電磁閥通過驅(qū)動電路、多功能數(shù)據(jù)采集卡與計算機連接；驅(qū)動電路另一側(cè)與進(jìn)氣電磁 閥連接；壓力腔體的另一端與壓力傳感器連接；壓力傳感器通過可程控增益放大器、多功 能數(shù)據(jù)采集卡與計算機連接；壓力腔體通過標(biāo)準(zhǔn)氣缸、直線步進(jìn)電機、功率放大器。多功能 數(shù)據(jù)采集卡與計算機連接。 壓力腔體內(nèi)設(shè)多層培養(yǎng)皿盤，每層培養(yǎng)皿盤上設(shè)有多個樣品凹槽，培養(yǎng)皿層固定 在蓋板上，蓋板通過密封圈與壓力腔體緊固，蓋板上設(shè)有進(jìn)氣口 ，出氣口和壓力傳感器進(jìn) 口 ，壓力腔體由底板支架支撐，蓋板推、拉動使培養(yǎng)皿層自由進(jìn)出壓力腔體。
驅(qū)動電路由反相器，限流電阻，固態(tài)繼電器，續(xù)流二極管組成和電磁閥組成。多功 能數(shù)據(jù)采集卡輸出的控制信號為邏輯電平U1N，當(dāng)U1N = 5V時，反相器輸出低電平，使固態(tài) 繼電器中發(fā)光二極管發(fā)光，處罰固態(tài)繼電器內(nèi)部可控硅導(dǎo)通，電磁閥得電工作，當(dāng)U1N = 0V 時，反相器輸出為高電平，固態(tài)繼電器發(fā)光二極管不發(fā)光，固態(tài)繼電器內(nèi)可控硅截止，電磁 閥截止，計算機通過多功能數(shù)據(jù)采集卡接收氣壓變化信號，經(jīng)過程序計算后，將指令反饋至
多功能數(shù)據(jù)采集卡，通過驅(qū)動電路控制出氣及進(jìn)氣電磁閥，達(dá)到調(diào)節(jié)壓力腔內(nèi)氣體的目的。 體外細(xì)胞壓力加載裝置的體外細(xì)胞壓力加載方法包括以下步驟 (1)打開鋼瓶氣閥，使培養(yǎng)腔體內(nèi)充滿95 %空氣和5 % C02的混合氣體； (2)將受試細(xì)胞連同培養(yǎng)皿放入壓力腔體中，通過電腦，密閉壓力腔； (3)設(shè)定需要的持續(xù)壓強以及變化波形，電腦通過驅(qū)動電路控制進(jìn)氣電磁閥，出氣
電磁閥，以此調(diào)節(jié)壓力腔內(nèi)壓力； (4)壓力腔內(nèi)壓力通過壓力傳感器傳達(dá)到可程控增益放大器，轉(zhuǎn)化為電子信號，由 多功能數(shù)據(jù)采集卡反饋至電腦，通過程序進(jìn)行壓強調(diào)整以及維持； (5)對于要求壓力呈波形變化的加載方式，電腦通過多功能數(shù)據(jù)采集卡，可程控增 益放大器，功率放大器，控制直線步進(jìn)電機，通過推動標(biāo)準(zhǔn)氣缸，調(diào)節(jié)壓力腔內(nèi)氣體變化，而 壓力腔內(nèi)壓力也通過壓力傳感器，可程控增益放大器，多功能數(shù)據(jù)采集卡反饋至電腦，精細(xì) 調(diào)整氣壓，達(dá)到實驗要求。 壓應(yīng)力加載流程系統(tǒng)的氣壓源選擇5% C02與95%空氣的混合氣體，利用空氣過 濾器凈化氣體，保證氣體無菌環(huán)境；鑒于細(xì)胞培養(yǎng)的特殊性，壓力腔選用無污染、無毒性的 醫(yī)用耐酸不銹鋼材料加工而成。 數(shù)字調(diào)控部分包括四個環(huán)節(jié)多功能數(shù)據(jù)采集卡完成計算機與測控通道之間的信 息傳遞，也就是模擬量與數(shù)字量之間的相互轉(zhuǎn)換；可程控增益放大器配合壓力傳感器構(gòu)成測量通道，測試壓力腔內(nèi)的壓力；功率放大器和執(zhí)行機構(gòu)步進(jìn)電機構(gòu)成控制通道，驅(qū)動汽缸 活塞；計算機完成數(shù)據(jù)的顯示、存儲和處理. 軟件設(shè)計是數(shù)字調(diào)控的核心，使用Borland C++ builder5編寫壓力加載計算機控 制軟件，其功能如下 電磁閥控制功能任意時刻，在選擇所要調(diào)節(jié)的電磁閥打開或關(guān)閉相應(yīng)電磁閥。
步進(jìn)電機控制功能設(shè)定脈沖頻率(單位為Hz)、或電機推動活塞運行距離(單位 為mm)兩種方式控制步進(jìn)電機運行。同時檢測電機活塞的位移，監(jiān)視直線步進(jìn)電機的運行 狀態(tài)。根據(jù)檢測到的情況，通過計算機采樣控制電路自動調(diào)整裝置的壓力參數(shù)，使系統(tǒng)處于 理想狀態(tài)。 數(shù)據(jù)采集采樣方式采用等點采樣方式，完成壓力信號的A/D轉(zhuǎn)換。
數(shù)據(jù)存儲功能為手動存儲和定時采集存盤兩種方式。手動方式下，任意時刻按下
按鈕，程序在采集10個周期后自動存盤，定時采集存盤方式下，先通過菜單項設(shè)置存盤間
隔時間，然后啟動定時采集存儲功能。
數(shù)據(jù)處理功能以直線步進(jìn)電機驅(qū)動的周期為時間間隔，當(dāng)完成一個周期的數(shù)據(jù)
采集后，計算該周期壓力的最大值、平均值和最小值，并在相應(yīng)的顯示框中顯示。
數(shù)據(jù)顯示功能數(shù)據(jù)采集模塊完成對壓力腔內(nèi)壓力的數(shù)據(jù)采集工作，并且將采集
到的數(shù)據(jù)以數(shù)字示波器的方式實時顯示出來。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點 1.本裝置將系統(tǒng)分成四個部分，互相以導(dǎo)線或?qū)夤苓B接，做到遠(yuǎn)程操作，能夠在
不影響整個培養(yǎng)系統(tǒng)連續(xù)性的前提下，對實驗進(jìn)行適時調(diào)控。 2.采用計算機來控制加載的壓力值、加壓時間，具有方便、精確。 3.頻率控制程序COM通過串口微電流，再通過直流放大后調(diào)控電磁閥的開關(guān)閥
門，使達(dá)到的循環(huán)加載較為客觀、可信。 4.友好控制面板也使得操作簡便；兼之使用壓力傳感器，能夠準(zhǔn)確地控制壓力值 的大小，因此壓力的作用準(zhǔn)確可靠，對不同壓力值作用下細(xì)胞的變化特點進(jìn)行研究，加壓時 間可調(diào)，實驗過程可根據(jù)需要設(shè)定。


圖1為體外細(xì)胞壓力裝載裝置圖 1、鋼瓶，2、進(jìn)氣電磁閥，3、空氣過濾器，4、減壓閥，5、壓力腔，6、出氣電磁閥，7、振 動電路，8、多功能數(shù)據(jù)采集卡，9、傳感器，10、可程控增益放大器，11、標(biāo)準(zhǔn)氣缸，12、直線步 進(jìn)電機，13、功率放大器，14、電腦，15、控制柜。
圖2為壓應(yīng)力加載腔結(jié)構(gòu)示意圖 16、底板支架，17、培養(yǎng)皿盤，18、樣品凹槽，19、密封圈，20、蓋板，21、出氣口，22、壓
力傳感器，23、進(jìn)氣口。 圖3為驅(qū)動電路原理圖 24、反相器，25、限流電阻，26、固態(tài)繼電器，27、續(xù)流二極管，28、電磁閥。
圖4為氣體壓力加載計算機控制界面
圖5為壓力腔內(nèi)壓力變化波形圖[OO38] a)靜態(tài)壓力波形圖 b)動態(tài)壓力波形圖 圖6為動、靜態(tài)壓應(yīng)力對MSCs成骨分化早期細(xì)胞形態(tài)學(xué)的影響 a)骨誘導(dǎo)O天，無壓力 b)骨誘導(dǎo)0天，施動態(tài)壓力5天 c)骨誘導(dǎo)0天，施靜壓力5天 d)骨誘導(dǎo)3天，無壓力 e)骨誘導(dǎo)3天，施動態(tài)壓力5天 f)骨誘導(dǎo)3天，施靜壓力5天 g)骨誘導(dǎo)7天，無壓力 h)骨誘導(dǎo)7天，施動態(tài)壓力5天 i)骨誘導(dǎo)7天，施靜壓力5天
具體實施例方式
下面通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，有必要在此指出的是本實施例只用于 對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，但不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人 員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
實施例 體外細(xì)胞壓力加載裝置如圖1所示，體外細(xì)胞壓力加載裝置包括氣壓源1、進(jìn)氣電 磁閥2、過濾器3、減壓閥4，壓力腔體5和數(shù)字調(diào)控系統(tǒng)，氣壓源通過進(jìn)氣電磁閥、過濾器、 減壓閥與壓力腔體連接；壓力腔體5的一端與出氣電磁閥6連接，出氣電磁閥通過驅(qū)動電路 7。多功能數(shù)據(jù)采集卡8與計算機14連接；驅(qū)動電路7另一側(cè)與進(jìn)氣電磁閥2連接；壓力腔 體5的另一端與壓力傳感器9連接；壓力傳感器通過可程控增益放大器10，多功能數(shù)據(jù)采 集卡8與計算機14連接；壓力腔體5通過標(biāo)準(zhǔn)氣缸11、直線步進(jìn)電機12、功率放大器13， 多功能數(shù)據(jù)采集卡8與計算機14連接。 壓力腔體5內(nèi)設(shè)多層培養(yǎng)皿盤17，每層培養(yǎng)皿盤設(shè)有多個樣品凹槽18，培養(yǎng)皿層 固定在蓋板20上，蓋板通過密封圈19與壓力腔體緊固，蓋板上設(shè)有進(jìn)氣口 23，出氣口 21和 壓力傳感器進(jìn)口 22，壓力腔體由底板支架16支撐，蓋板推、拉動使培養(yǎng)皿層自由進(jìn)出壓力 腔體。 驅(qū)動電路7由反相器24，限流電阻25，固態(tài)繼電器26，續(xù)流二極管組成27和電磁 閥28組成，多功能數(shù)據(jù)采集卡輸出的控制信號為邏輯電平U1N，當(dāng)U1N = 5V時，反相器輸 出低電平，使固態(tài)繼電器中發(fā)光二極管發(fā)光，處罰固態(tài)繼電器內(nèi)部可控硅導(dǎo)通，電磁閥得電 工作。當(dāng)U1N = 0V時，反相器輸出為高電平，固態(tài)繼電器發(fā)光二極管不發(fā)光，固態(tài)繼電器內(nèi) 可控硅截止，電磁閥截止。計算機通過多功能數(shù)據(jù)采集卡接收氣壓變化信號，經(jīng)過程序計算 后，將指令反饋至多功能數(shù)據(jù)采集卡，通過驅(qū)動電路控制出氣及進(jìn)氣電磁閥，達(dá)到調(diào)節(jié)壓力 腔內(nèi)氣體的目的。 體外細(xì)胞壓力加載裝置的體外細(xì)胞壓力加載方法包括以下步驟 (1)打開鋼瓶氣閥，使培養(yǎng)腔體內(nèi)充滿95 %空氣和5 % C02的混合氣體； (2)將受試細(xì)胞連同培養(yǎng)皿放入壓力腔體中，通過電腦，密閉壓力腔；
(3)設(shè)定需要的持續(xù)壓強以及變化波形，電腦通過驅(qū)動電路控制進(jìn)氣電磁閥，出氣 電磁閥，以此調(diào)節(jié)壓力腔內(nèi)壓力； (4)壓力腔內(nèi)壓力通過壓力傳感器傳達(dá)到可程控增益放大器，轉(zhuǎn)化為電子信號，由 多功能數(shù)據(jù)采集卡反饋至電腦，通過程序進(jìn)行壓強調(diào)整以及維持； (5)對于要求壓力呈波形變化的加載方式，電腦通過多功能數(shù)據(jù)采集卡，可程控增 益放大器，功率放大器，控制直線步進(jìn)電機，通過推動標(biāo)準(zhǔn)氣缸，調(diào)節(jié)壓力腔內(nèi)氣體變化，而 壓力腔內(nèi)壓力也通過壓力傳感器，可程控增益放大器，多功能數(shù)據(jù)采集卡反饋至電腦，精細(xì) 調(diào)整氣壓，達(dá)到實驗要求。 以下是本發(fā)明加載裝置在骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)成骨分化早期階段細(xì)胞心態(tài)
以及增值活性力的影響。 1.實驗細(xì)胞 生長良好的2 4代2-3周齡雄性大鼠間充質(zhì)干細(xì)胞
以上細(xì)胞由四川大學(xué)華西口腔醫(yī)學(xué)院重點實驗室提供
2.壓力腔培養(yǎng)條件
溫度37恒溫水浴 氣體環(huán)境5% C02和95%空氣混合氣體 壓力靜態(tài)壓應(yīng)力23Kpa，，壓應(yīng)力大小為動態(tài)壓應(yīng)力10 35Kpa，動態(tài)壓應(yīng)力的頻 率選擇0. 25Hz。
3.實驗流程 細(xì)胞亞融合后分別成骨誘導(dǎo)3天(0S-3d)和7天(0S-7d)。分別施加動態(tài)壓應(yīng)力 和靜態(tài)壓應(yīng)力剌激，每天加力時間一個小時，持續(xù)1、3、5天。另放培養(yǎng)皿在C02恒溫孵箱作 為對照組。 4.實驗結(jié)果示例
A.實驗分組 根據(jù)對壓力腔中對細(xì)胞加載壓力的不同，分為以下各組 對照組無體外壓力加載 靜態(tài)壓力組細(xì)胞加以23Kpa壓力 動態(tài)壓力組細(xì)胞加以10 35Kpa，頻率0. 25Hz B.壓力腔內(nèi)各種壓力加載后細(xì)胞形態(tài)變化 細(xì)胞均貼壁生長良好。相應(yīng)時間點動態(tài)壓力組與對照組比較，未見明顯的細(xì)胞排 列、細(xì)胞形態(tài)學(xué)改變(圖5)，而有些靜態(tài)壓力組細(xì)胞形態(tài)可"膨脹"由長梭形變圓(圖f所 示典型的加載靜態(tài)壓力后細(xì)胞形態(tài)發(fā)生的改變)。 實驗采用0. 25%胰蛋白酶和0. 02% EDTA消化未成骨誘導(dǎo)或成骨誘導(dǎo)3d和7d的 MSCs，用不含成骨誘導(dǎo)劑的血清培養(yǎng)液中止，計數(shù)并調(diào)整細(xì)胞密度，以4X 103/孔接種于96 孔板，培養(yǎng)24h后，將培養(yǎng)皿放入壓力腔中開始進(jìn)行壓力加載，加力條件同上。
實驗樣本放入甲基噻唑基四唑20ii L混勻，孵箱孵育3. 5h，吸去液體。加入200ii L 二甲基亞砜置于培養(yǎng)箱中0. 5h后搖床震蕩15min，使用HTS 7000 Plus多孔板高效分析儀 (PE， USA)，設(shè)定570nm波長?？梢钥闯觯瑒?、靜壓力組MSCs成骨分化早期階段增殖活力與同 時間點未加力對照組很相似。只有靜壓力加載未誘導(dǎo)MSCs5天后MSCs增殖活性有明顯的
7增強(P < 0. 05)
權(quán)利要求
一種體外細(xì)胞壓力加載裝置，其特征在于該裝置包括氣壓源(1)、進(jìn)氣電磁閥(2)、過濾器(3)、減壓閥(4)，壓力腔體(5)和數(shù)字調(diào)控系統(tǒng)，氣壓源(1)通過進(jìn)氣電磁閥、過濾器、減壓閥與壓力腔體連接；壓力腔體(5)的一端與出氣電磁閥(6)連接，出氣電磁閥通過驅(qū)動電路(7)，多功能數(shù)據(jù)采集卡(8)與計算機(14)連接；驅(qū)動電路(7)另一側(cè)與進(jìn)氣電磁閥(2)連接；壓力腔體(5)的另一端與壓力傳感器(9)連接；壓力傳感器通過可程控增益放大器(10)，多功能數(shù)據(jù)采集卡(8)與計算機(14)連接；壓力腔體(5)通過標(biāo)準(zhǔn)氣缸(11)、直線步進(jìn)電機(12)、功率放大器(13)、多功能數(shù)據(jù)采集卡(8)與計算機(14)連接。
2. 如權(quán)利要求l所述體外細(xì)胞壓力加載裝置，其特征在于壓力腔體(5)設(shè)多層培養(yǎng)皿盤(17)，每層培養(yǎng)皿盤設(shè)有多個樣品凹槽(18)，培養(yǎng)皿層固定在蓋板(20)上，蓋板通過密封圈(19)與壓力腔體緊固，蓋板上設(shè)有進(jìn)氣口 (23)，出氣口 (21)和壓力傳感器進(jìn)口 (22)。壓力腔體由底板支架(16)支撐，蓋板推拉動使培養(yǎng)皿層自由進(jìn)出壓力腔體。
3. 如權(quán)利要求l所述體外細(xì)胞壓力加載裝置，其特征在于驅(qū)動電路(7)由反相器(24)，限流電阻(25)，固態(tài)繼電器(26)，續(xù)流二極管組成(27)和電磁閥(28)組成，多功能數(shù)據(jù)采集卡輸出的控制信號為邏輯電平U1N，當(dāng)U1N = 5V時，反相器輸出低電平，使固態(tài)繼電器中發(fā)光二極管發(fā)光，處罰固態(tài)繼電器內(nèi)部可控硅導(dǎo)通，電磁閥得電工作，當(dāng)U1N二 0V時，反相器輸出為高電平，固態(tài)繼電器發(fā)光二極管不發(fā)光，固態(tài)繼電器內(nèi)可控硅截止，電磁閥截止，計算機通過多功能數(shù)據(jù)采集卡接收氣壓變化信號，經(jīng)過程序計算后，將指令反饋至多功能數(shù)據(jù)采集卡，通過驅(qū)動電路控制出氣及進(jìn)氣電磁閥，達(dá)到調(diào)節(jié)壓力腔內(nèi)氣體的目的。
4. 如權(quán)利要求l-3之一所述體外細(xì)胞壓力加載裝置的體外細(xì)胞壓力加載方法，其特征在于(1) 打開鋼瓶氣閥，使培養(yǎng)腔體內(nèi)充滿95%空氣和5% C02的混合氣體；(2) 將受試細(xì)胞連同培養(yǎng)皿放入壓力腔體中，通過電腦，密閉壓力腔；(3) 設(shè)定需要的持續(xù)壓強以及變化波形，電腦通過驅(qū)動電路控制進(jìn)氣電磁閥，出氣電磁閥，調(diào)節(jié)壓力腔內(nèi)壓力；(4) 壓力腔內(nèi)壓力通過壓力傳感器傳達(dá)到可程控增益放大器，轉(zhuǎn)化為電子信號，由多功能數(shù)據(jù)采集卡反饋至電腦，通過程序進(jìn)行壓強調(diào)整以及維持；(5) 對于要求壓力呈波形變化的加載方式，電腦通過多功能數(shù)據(jù)采集卡，可程控增益放大器，功率放大器，控制直線步進(jìn)電機，通過推動標(biāo)準(zhǔn)氣缸，調(diào)節(jié)壓力腔內(nèi)氣體變化，而壓力腔內(nèi)壓力也通過壓力傳感器，可程控增益放大器，多功能數(shù)據(jù)采集卡反饋至電腦，精細(xì)調(diào)整氣壓，達(dá)到實驗要求。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種體外細(xì)胞壓力加載裝置及其體外細(xì)胞壓力加載方法，其特點是該裝置包括氣壓源(1)、進(jìn)氣電磁閥(2)、過濾器(3)、減壓閥(4)，壓力腔體(5)和數(shù)字調(diào)控系統(tǒng)，氣壓源通過進(jìn)氣電磁閥、過濾器、減壓閥與壓力腔體連接；壓力腔體(5)的一端與出氣電磁閥(6)連接；出氣電磁閥通過驅(qū)動電路(7)、多功能數(shù)據(jù)采集卡(8)與計算機(14)連接；驅(qū)動電路(7)另一側(cè)與進(jìn)氣電磁閥(2)連接；壓力腔體(5)的另一端與壓力傳感器(9)連接；壓力傳感器通過可程控增益放大器(10)、多功能數(shù)據(jù)采集卡(8)與計算機(14)連接；壓力腔體(5)通過標(biāo)準(zhǔn)氣缸(11)、直線步進(jìn)電機(12)、功率放大器(13)、多功能數(shù)據(jù)采集卡(8)與計算機(14)連接。
文檔編號C12N5/07GK101717719SQ20091021664
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月8日
發(fā)明者李晉川, 樊瑜波, 王軍, 王婭婷, 趙志河, 鄒遠(yuǎn)文, 黃學(xué)進(jìn) 申請人:四川大學(xué)