一種成骨細胞單細胞激勵與檢測的mems系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及成骨細胞激勵與檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種成骨細胞單細胞激勵與檢測的MEMS系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]骨骼系統(tǒng)是人體最大的組織系統(tǒng)之一，具有支撐和保護身體、維持運動、造血、存儲鈣質(zhì)等多種功能。骨科疾患是影響人群健康和生活質(zhì)量最常見的疾病之一，以骨質(zhì)疏松癥為例，目前我國已是世界上骨質(zhì)疏松癥患者最多的國家，約有患者9000萬，約占總?cè)丝诘?%。在我國45歲以上的人口中每4名男性就有I名患有骨質(zhì)疏松癥，女性發(fā)病率更高，在30%以上。預(yù)計2020年中國骨質(zhì)疏松癥患者將達到2.86億，2050年上升至5.33億。成骨細胞是骨發(fā)生和骨形成的生物學基礎(chǔ)，在骨不斷的更新活動中是最重要的功能細胞，成骨細胞數(shù)量和功能的下降而骨吸收加快是骨質(zhì)疏松的主要病理基礎(chǔ)。對細胞力學特性的研宄，不僅可以為一些疾病的發(fā)病機理提供理論基礎(chǔ)，而且還可以為其診斷、治療和康復(fù)提供方法。因此，研宄成骨細胞特性、活性變化及其影響因素對于探索骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病機制具有重要的醫(yī)學意義，為骨質(zhì)疏松癥的診斷、治療和康復(fù)提供方法和理論依據(jù)。
[0003]研宄已經(jīng)證明機械應(yīng)力對成骨細胞生命活動有很大的影響。應(yīng)力對骨修復(fù)的研宄可追溯到一百多年前的WolfT定律。骨組織是一個受應(yīng)力支配的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，增加應(yīng)力可直接刺激骨的生長，反之將造成骨的丟失。美國工程院院士 Edmund YS Chao在《一種非創(chuàng)傷形式的組織工程一一生物物理刺激在骨修復(fù)、重構(gòu)、保持中的作用》的報告中指出物理刺激可以幫助骨的修復(fù)、重構(gòu)和保持，是一種有廣泛前景的高效的非創(chuàng)傷性組織工程方法。由NASA資助的科學家們和國際太空醫(yī)學研宄協(xié)會揭露一個跡象，幾乎察覺不到的微幅高頻振動可能刺激骨生產(chǎn)，并建議宇航員每天站在一個微振臺上進行10-20分鐘的鍛煉防止骨量丟失。正常骨組織生長都離不開機械應(yīng)力刺激，而生理活動中周期性機械力刺激是骨組織再生的基礎(chǔ)，其中成骨細胞是對周期性應(yīng)力敏感的細胞。作為生物力學領(lǐng)域中的重要部分，成骨細胞對外部力的響應(yīng)機制仍需進一步探索。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中主要通過對骨頭整體或者大批量的成骨細胞進行整體振動來分析成骨細胞的成骨效應(yīng)，比較籠統(tǒng)定性，不能定量分析，無法從細胞層面給出精確的依據(jù)。目前使用的細胞測量方法也主要是通過細胞表面單點的靜態(tài)測試結(jié)果計算和表征細胞的力學特性，或者基于統(tǒng)計分析的方法對成骨細胞力學特性進行表征。然而細胞是復(fù)雜的非均勻體結(jié)構(gòu)，不同結(jié)構(gòu)部分的力學特性也會有差別，因此，多維、多點、全局的力學檢測對于準確的細胞機械力學響應(yīng)特性數(shù)據(jù)測量有絕對的必要性。
[0005]因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種成骨細胞單細胞激勵與檢測的MEMS系統(tǒng)。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種成骨細胞單細胞激勵與檢測的MEMS系統(tǒng)。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型實施例提供的技術(shù)方案如下:
[0008]一種成骨細胞單細胞激勵與檢測的MEMS系統(tǒng)，所述MEMS系統(tǒng)包括:
[0009]防振臺、位于防振臺上方的固定裝置、位于固定裝置上方的CCD和顯微鏡、位于固定裝置內(nèi)的微動臺、位于微動臺下方的輔助光源、位于微動臺上方的培養(yǎng)皿、操作手調(diào)整臺以及位于操作手調(diào)整臺上方的操作手，所述操作手包括兩個夾持方向相對的用于夾持成骨細胞的檢測端和一個位于兩個檢測端之間用于振動激勵成骨細胞的激勵端。
[0010]作為本實用新型的進一步改進，所述固定裝置上固定設(shè)置有與防振臺平行的支撐板，所述微動臺和操作手調(diào)整臺位于所述支撐板上。
[0011]作為本實用新型的進一步改進，所述微動臺和支撐板之間設(shè)置有轉(zhuǎn)臺，所述微動臺包括位于轉(zhuǎn)臺上方沿水平方向運動的第一微動臺和位于第一微動臺上方沿豎直方向運動的第二微動臺。
[0012]作為本實用新型的進一步改進，所述操作手調(diào)整臺為三位操作手調(diào)整臺，操作手調(diào)整臺控制操作手在三維方向進行運動。
[0013]本實用新型的有益效果是:
[0014]本實用新型的成骨細胞單細胞激勵與檢測的MEMS系統(tǒng)通過設(shè)計新型的MEMS —體化工具，其結(jié)構(gòu)簡單，能夠進行成骨細胞的全局多點多維動態(tài)檢測，建立激勵和測試裝置實現(xiàn)細胞的動態(tài)測試，分析振動頻率、振幅及成骨細胞隨動特性、阻尼特性等參數(shù)與生物學效應(yīng)(包括黏附、增殖、形貌、分化等)的量化指標的關(guān)系和影響規(guī)律。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為本實用新型一【具體實施方式】中成骨細胞單細胞激勵與檢測的MEMS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2a為成骨細胞結(jié)構(gòu)及預(yù)估測試點的示意圖，圖2b為多點全局區(qū)域測試點的示意圖；
[0018]圖3為本實用新型中成骨細胞單細胞激勵與檢測的原理圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實用新型中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當屬于本實用新型保護的范圍。
[0020]本實用新型公開了一種成骨細胞單細胞激勵與檢測的MEMS系統(tǒng)，該MEMS系統(tǒng)包括:
[0021]防振臺、位于防振臺上方的固定裝置、位于固定裝置上方的CCD和顯微鏡、位于固定裝置內(nèi)的微動臺、位于微動臺下方的輔助光源、位于微動臺上方的培養(yǎng)皿、操作手調(diào)整臺以及位于操作手調(diào)整臺上方的操作手，所述操作手包括兩個夾持方向相對的用于夾持成骨細胞的檢測端和一個位于兩個檢測端之間用于振動激勵成骨細胞的激勵端。
[0022]參圖1所示為本實用新型一【具體實施方式】中成骨細胞單細胞激勵與檢測的MEMS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括:
[0023]防振臺I ;
[0024]位于防振臺I上方的固定裝置2 ；
[0025]位于固定裝置2上方的CXD 3和顯微鏡4;
[0026]位于固定裝置2上的與防振臺平行的支撐板5，該支撐板用于固定微動臺和操作手調(diào)整臺；
[0027]位于支撐板5上的轉(zhuǎn)臺6，微動臺包括位于轉(zhuǎn)臺6上方沿水平方向(X、y方向)運動的第一微動臺7和位于第一微動臺7上方沿豎直方向(z方向)運動的第二微動臺8 ；
[0028]位于微動臺下方且固定于防振臺I上的輔