本發(fā)明屬于細胞生物力學研究領域，具體地說，涉及一種離體細胞體外培養(yǎng)力學加載實驗裝置。

背景技術：

由于生物體組織和器官生理結構的復雜性以及生物體內(nèi)生理環(huán)境的多樣性，使得體細胞所處的生理、力學環(huán)境也是錯綜復雜的。隨著細胞的體外培養(yǎng)和分離技術的發(fā)展，在體外進行可控條件的細胞水平實驗已成為一種有效而熱門的實驗方法。簡易平行平板流動腔是利用培養(yǎng)液體流動產(chǎn)生剪切應力作用到細胞表面的一種體外細胞培養(yǎng)裝置，用以研究細胞在不同剪切力作用下的形態(tài)、黏附和功能等的變化規(guī)律，已成為細胞生物力學研究中的主要實驗裝置之一，并具有較好的推廣價值。簡易平行平板流動腔培養(yǎng)過程中形成的均勻剪切應力場是其主要有效部分?，F(xiàn)有的簡易平行平板流動腔中剪切應力場位置不明確、無法提供足夠高的有效作用面積比特性，導致較多細胞生物力學實驗的失效或失敗。

申請?zhí)枮?01420372524.9的中國專利公開了一種可更換內(nèi)芯的平行平板流動腔裝置,該裝置的底板結構設計較為復雜，導致加工制造成本高，形成的均勻剪切應力場較小。

技術實現(xiàn)要素：

由于現(xiàn)有技術的上述問題，設計一種加工制造簡單、成本低并且在相同面積下能提高較大均勻剪切應力場的新型簡易平行平板流動腔裝置，對于細胞生物力學研究，就顯得尤為重要。為此，本發(fā)明人進行了深入研究，并由這些研究獲得了本發(fā)明。

本發(fā)明的一個目的，在于克服現(xiàn)有簡易平行平板流動腔中提供的均勻剪切應力場位置不明確和低有效作用面積比特性的技術不足，并提供一種Z型簡易平行平板流動腔，這種新型簡易平行平板流動腔裝置相比于其它現(xiàn)有簡易平行平板流動腔裝置，具有剪切應力場均勻，位置明確，有效面積足夠大并可以靈活調(diào)整的特點。

為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種Z型簡易平行平板流動腔，其包括底板、蓋板和載玻片，所述蓋板和載玻片之間形成平流腔，所述載玻片對應流體流動方向分別設有入口緩沖平臺、載玻片有效作用區(qū)域和出口緩沖平臺，載玻片的入口緩沖平臺和出口緩沖平臺的水平面高于載玻片有效作用區(qū)域平面。

根據(jù)本發(fā)明的一個進一步的方面，上述底板上開有載玻片槽和觀察孔，所述蓋板上設有入口、出口、入口緩沖槽和出口緩沖槽。

根據(jù)本發(fā)明的一個進一步的方面，上述蓋板的入口垂直于入口緩沖槽的槽面，出口垂直于出口緩沖槽的槽面。

根據(jù)本發(fā)明的一個進一步的方面，上述蓋板的入口處安裝有和入口緩沖槽相通的入口接頭，在出口處安裝有和出口緩沖槽相通的出口接頭。

根據(jù)本發(fā)明的一個進一步的方面，上述入口緩沖槽和載玻片之間的入口結構寬度沿流體流動方向變寬，所述出口緩沖槽和載玻片之間的出口結構寬度沿流體流動方向變窄。

根據(jù)本發(fā)明的一個進一步的方面，上述入口緩沖槽和入口緩沖平臺之間形成的平流腔高度大于蓋板和載玻片有效作用區(qū)域之間形成的平流腔高度，出口緩沖槽和出口緩沖平臺之間形成的平流腔高度大于蓋板和載玻片有效作用區(qū)域之間形成的平流腔高度。

根據(jù)本發(fā)明的一個進一步的方面，上述底板和蓋板之間裝配有支撐調(diào)節(jié)平流腔高度的硅膠墊片，優(yōu)選的，所述底板和載玻片之間裝配有密封平流腔四周的密封圈。

根據(jù)本發(fā)明的一個進一步的方面，上述平流腔的高度通過硅膠墊片的厚度進行調(diào)節(jié)。

根據(jù)本發(fā)明的一個進一步的方面，上述硅膠墊片的厚度可根據(jù)實驗需要在0.1mm—0.5mm范圍內(nèi)選擇。

根據(jù)本發(fā)明的一個進一步的方面，上述蓋板和底板的制作材料包括聚碳酸酯。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，入口接頭和出口接頭可以選用316L不銹鋼接頭，底板和蓋板的制作材料為生物相容性較好的聚碳酸酯材料，該材料無色透明，有利于清楚地觀察剪切應力大小對細胞表面的影響，同時耐溶劑性能好和機械性能強度高，不會因受到較大應力而發(fā)生開裂。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點和/或有益效果包括：一、通過槽型設計使蓋板形成出入口緩沖槽，蓋板的出入口垂直于槽面，使得流體產(chǎn)生的流動壓力不會直接作用于出入口結構處；二、在出入口緩沖槽靠近載玻片有效作用區(qū)域一端通過出入口結構，形成一個較為有效穩(wěn)定的變相出入口結構，使得流體在載玻片有效作用區(qū)域內(nèi)流動穩(wěn)定，明確了有效作用區(qū)域范圍，提高了有效作用面積比；三、細胞在載玻片有效作用區(qū)域內(nèi)所受到的流體剪切應力非常均勻，顯著減弱了平行平板流動腔的出入口效應，能夠滿足細胞生物力學實驗研究的需求。四、通過調(diào)整入口流量，可以很方便的進行流體剪切應力的調(diào)控。五、該裝置加工制造簡單、成本低，具有很高的實用性。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的Z型簡易平行平板流動腔機械組裝結構橫截面示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的底板結構俯視示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的載玻片結構俯視示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的蓋板結構仰視示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的硅膠墊片結構俯視示意圖。

附圖標記：

1、底板；2、蓋板；3、載玻片；4、硅膠墊片；5、密封圈；6、入口；7、出口；8、入口接頭1；9、出口接頭2；10、觀察孔；12、第一螺母；13、第二螺母；14、第三螺母；15、第一螺釘；16、第二螺釘；17、第三螺釘；18、入口緩沖槽；19、出口緩沖槽；20、底板第一螺孔；21、底板第二螺孔；22、底板第三螺孔；23、底板第四螺孔；24、底板第五螺孔；25、底板第六螺孔；26、底板螺孔面；27、載玻片槽；28、入口緩沖平臺；29、載玻片有效作用區(qū)域；30、出口緩沖平臺；31、蓋板第一螺孔；32、蓋板第二螺孔；33、蓋板第三螺孔；34、蓋板第四螺孔；35、蓋板第五螺孔；36、蓋板第六螺孔；37、蓋板螺孔面；38、密封圈槽；39、載玻片接觸面；40、蓋板有效作用區(qū)域；43、入口結構；44、出口結構；41、硅膠墊片螺孔面；42、硅膠墊片第一螺孔；45、硅膠墊片第二螺孔；46、硅膠墊片第三螺孔；47、硅膠墊片第四螺孔；48、硅膠墊片第五螺孔；49、硅膠墊片第六螺孔。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，以下附圖和實施例對根據(jù)本發(fā)明的技術方案進行描述。應該理解的是，以下的實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。附圖和文字描述并不旨在以任何方式限制本發(fā)明的構思范圍，而是通過參考特定實施例為本領域技術人員說明本發(fā)明的概念。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術語“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的Z型簡易平行平板流動腔，包括底板1、蓋板2、載玻片3、硅膠墊片4和密封圈5；底板1的橫截面成凹型，底板1上設有觀察孔10、蓋板2上開有入口6、出口7、入口緩沖槽18、出口緩沖槽19，并安裝有入口接頭8和出口接頭9。在根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例中，入口接頭8和出口接頭9可以選用316L不銹鋼接頭。載玻片3的橫截面成凹型，載玻片3左右凸臺的底面分別和底板1接觸，載玻片3左右凸臺的上表面分別和蓋板2以及密封圈5相接觸；底板1和蓋板2通過螺釘連接，其中在圖1中第一螺母12和第一螺釘15安裝在左側(cè)，第二螺母13和第二螺釘16安裝在中間，第三螺母14和第三螺釘17安裝在右側(cè)。

如圖1和圖3所示，液體由入口6流入，在入口緩沖槽18和入口緩沖平臺28共同作用下，液體稍微平緩后，開始逐漸流入入口結構43，由于入口結構43較窄，液體在平流腔腔寬方向上速度變得比較均勻后，進入載玻片有效作用區(qū)域29，形成面積較大的一塊均勻剪切應力場。接著液體通過出口結構44流出，進入出口緩沖平臺30和出口緩沖槽19，最后液體從出口7流出；同時可以通過調(diào)整硅膠墊片4的高度，來改變由蓋板2和載玻片3所形成的平流腔的高度；該高度可根據(jù)實際試驗需要在0.1mm—0.5mm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，以滿足不同環(huán)境下對于細胞體外培養(yǎng)裝置的需要；底板1和蓋板2的材料為生物相容性較好的聚碳酸酯材料，該材料無色透明，有利于清楚地觀察剪切應力大小對細胞表面的影響，同時耐溶劑性能好和機械性能強度高，不會因受到較大應力而發(fā)生開裂。

如圖2所示，底板1上設有觀察孔10、底板第一螺孔20、底板第二螺孔21、底板第三螺孔22、底板第四螺孔23、底板第五螺孔24、底板第六螺孔25、底板螺孔面26、載玻片槽27；其中，觀察孔10用于觀察細胞在剪切應力作用下的形態(tài)、黏附和功能等的變化規(guī)律，載玻片槽27用于固定載玻片3，使得載玻片3在底板1上裝配更牢固。

如圖3所示，載玻片3上具有入口緩沖平臺28、載玻片有效作用區(qū)域29、出口緩沖平臺30；其中，入口緩沖平臺28可以使液體稍微平緩后，再進入入口結構43，有利于實驗效果更理想，載玻片有效作用區(qū)域29可以使液體在該區(qū)域內(nèi)形成面積較大的一塊均勻剪切應力場，在液體經(jīng)過Z型出口結構44之后液體變得相對緩慢，通過緩沖平臺30可以使液體稍微平緩后，再由出口7流出；載玻片3是通過注塑一體成型的，使得載玻片3的制造簡單、成本低。

如圖4所示，蓋板2的入口6和出口7被設計成圓形結構，且入口6垂直于入口緩沖槽18的槽面，出口7垂直于出口緩沖槽19的槽面，蓋板2上開有密封圈槽38，用于裝配密封圈5，通過密封圈5和載玻片3接觸，使得Z型簡易平行平板流動腔密封效果更好，保證了實驗的精度。

如圖1、4所示，蓋板2的入口緩沖槽18和載玻片3經(jīng)過裝配之后形成入口結構43，蓋板2的出口緩沖槽19和載玻片3經(jīng)過裝配之后形成Z型出口結構44，出入口結構可以形成一個較為有效穩(wěn)定的變相出入口結構，使流體在載玻片有效作用區(qū)域內(nèi)流動地較為穩(wěn)定；蓋板2上設有載玻片接觸面39和載玻片39的上表面接觸，保證了Z型簡易平行平板流動腔密封性能，有利于實驗的開展。

如圖2、圖4、圖5所示，底板螺孔面26上開有底板第一螺孔20、底板第二螺孔21、底板第三螺孔22、底板第四螺孔23、底板第五螺孔24、底板第六螺孔25，硅膠墊片螺孔面41上開有硅膠墊片第一螺孔42、硅膠墊片第二螺孔45、硅膠墊片第三螺孔46、硅膠墊片第四螺孔47、硅膠墊片第五螺孔48、硅膠墊片第六螺孔49，蓋板螺孔面37上開有蓋板第一螺孔31、蓋板第二螺孔32、蓋板第三螺孔33、蓋板第四螺孔34、蓋板第五螺孔35、蓋板第六螺孔36，其中，底板第一螺孔20、硅膠墊片第一螺孔42和蓋板第一螺孔31中心線重合，通過第一螺釘15和第一螺母12固定在一起；底板第四螺孔23、硅膠墊片第四螺孔47和蓋板第四螺孔34中心線重合，通過第一螺釘15和第一螺母12固定在一起；底板第二螺孔21、硅膠墊片第二螺孔45和蓋板第二螺孔32中心線重合，通過第二螺釘16和第二螺母13固定在一起；底板第五螺孔24、硅膠墊片第五螺孔48和蓋板第五螺孔35中心線重合，通過第二螺釘16和第二螺母13固定在一起；底板第三螺孔22、硅膠墊片第三螺孔46和蓋板第三螺孔33中心線重合，通過第三螺釘17和第三螺母14固定在一起；底板第六螺孔25、硅膠墊片第六螺孔49和蓋板第六螺孔36中心線重合，通過第三螺釘17和第三螺母14固定在一起，其中，底板螺孔面26和硅膠墊片4的下表面相接觸，硅膠墊片4的上表面和蓋板螺孔面37相接觸。

以上所述僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專利的技術人員在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內(nèi)，當可利用上述提示的技術內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明方案的范圍內(nèi)。