本發(fā)明涉及生物反應(yīng)器，具體為一種用于人工肌腱拉伸培養(yǎng)的生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
1、肌腱損傷是臨床常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)疾病，傳統(tǒng)治療依賴自體或異體移植，但存在供體不足、免疫排斥等缺陷，組織工程人工肌腱為解決這一問(wèn)題提供了新方向，其核心是通過(guò)體外培養(yǎng)構(gòu)建具有生物活性和力學(xué)性能的肌腱組織，現(xiàn)有的用于人工肌腱拉伸培養(yǎng)的生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)不夠優(yōu)化，存在以下不足：一、夾持過(guò)程中夾持力度不便于把控，容易對(duì)人工肌腱造成損壞；二、力學(xué)刺激模式單一，僅能提供單向線性拉伸，無(wú)法模擬肌腱在體內(nèi)復(fù)雜的受力環(huán)境如扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)致細(xì)胞響應(yīng)與天然肌腱差異顯著；三、反應(yīng)器內(nèi)的流體力學(xué)環(huán)境不佳，培養(yǎng)液容易沉積分布不均，會(huì)影響對(duì)人工肌腱的拉伸培養(yǎng)效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種用于人工肌腱拉伸培養(yǎng)的生物反應(yīng)器。
2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：
3、一種用于人工肌腱拉伸培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，包括培養(yǎng)箱、托板與開(kāi)設(shè)在托板上的矩形滑槽，所述培養(yǎng)箱一側(cè)固定設(shè)有旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)一端串聯(lián)有多組拉伸培養(yǎng)模塊，所述拉伸培養(yǎng)模塊包括矩形培養(yǎng)皿，所述矩形培養(yǎng)皿內(nèi)部固定設(shè)有關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)模擬機(jī)構(gòu)，所述關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)模擬機(jī)構(gòu)一端底部嚙合連接有聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)一端固定連接有培養(yǎng)液均衡機(jī)構(gòu)，所述矩形培養(yǎng)皿底部對(duì)稱固定設(shè)有螺紋支柱，所述螺紋支柱外側(cè)通過(guò)螺紋連接有鎖緊螺套。
4、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固定安裝在培養(yǎng)箱外側(cè)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸端部固定連接有第一擺臂，所述第一擺臂一端通過(guò)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接有聯(lián)動(dòng)臂，所述聯(lián)動(dòng)臂一端通過(guò)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接有第二擺臂，所述第二擺臂另一端與培養(yǎng)箱轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第二擺臂與培養(yǎng)箱轉(zhuǎn)動(dòng)連接的一端外側(cè)固定設(shè)有第一連接套件。
5、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)模擬機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸桿、第一關(guān)節(jié)模擬件與電動(dòng)推桿，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸桿兩端分別固定連接有第二連接套件與聯(lián)動(dòng)齒輪，所述聯(lián)動(dòng)齒輪一端固定設(shè)有連接插塊，所述第一關(guān)節(jié)模擬件一端轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)有第二關(guān)節(jié)模擬件，且所述第二關(guān)節(jié)模擬件固定套設(shè)在轉(zhuǎn)動(dòng)軸桿外側(cè)，所述第一關(guān)節(jié)模擬件底端開(kāi)設(shè)有第一滑道，所述第一滑道下方滑動(dòng)連接有第一人工肌腱夾持機(jī)構(gòu)，所述第二關(guān)節(jié)模擬件頂端固定設(shè)有第二人工肌腱夾持機(jī)構(gòu)。
6、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸桿通過(guò)密封軸承轉(zhuǎn)動(dòng)穿插設(shè)置在矩形培養(yǎng)皿上，所述第一關(guān)節(jié)模擬件固定安裝在矩形培養(yǎng)皿內(nèi)腔后側(cè)。
7、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述電動(dòng)推桿固定安裝在矩形培養(yǎng)皿后側(cè)，且所述電動(dòng)推桿與第一人工肌腱夾持機(jī)構(gòu)的連接處設(shè)有拉力傳感器。
8、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述第一人工肌腱夾持機(jī)構(gòu)與第二人工肌腱夾持機(jī)構(gòu)均包括矩形夾持件與固定安裝在矩形夾持件內(nèi)腔的電磁鐵，所述矩形夾持件遠(yuǎn)離電磁鐵的一側(cè)滑動(dòng)穿插設(shè)有滑桿，所述滑桿兩端分別固定連接有鐵片與夾持部，所述夾持部與矩形夾持件之間位于滑桿外側(cè)套設(shè)有復(fù)位彈簧；
9、所述夾持部一端表面設(shè)有防護(hù)凸起。
10、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述第一連接套件與第二連接套件中部均設(shè)有矩形卡槽，且矩形卡槽的尺寸與連接插塊的尺寸相匹配。
11、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括通過(guò)支架固定安裝在矩形培養(yǎng)皿外側(cè)的條形支撐臺(tái)與開(kāi)設(shè)在條形支撐臺(tái)頂部的第二滑道，所述條形支撐臺(tái)頂部通過(guò)第二滑道滑動(dòng)連接有條形齒板，所述條形齒板一端固定連接有連接桿件；
12、所述條形齒板與聯(lián)動(dòng)齒輪嚙合連接。
13、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述培養(yǎng)液均衡機(jī)構(gòu)包括固定安裝在矩形培養(yǎng)皿前端的筒體與固定連接在連接桿件一端的推拉桿，所述推拉桿穿設(shè)于筒體內(nèi)腔的一端固定連接有活塞組件，所述筒體貫穿矩形培養(yǎng)皿內(nèi)部的一端兩側(cè)分別連接有吸液管件與出液管件，所述吸液管件與出液管件上分別設(shè)有第一單向閥與第二單向閥，所述吸液管件與出液管件上均等距固定設(shè)有支管件。
14、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述第一單向閥與第二單向閥的安裝方向相同，所述第一單向閥使得吸液管件只能吸入培養(yǎng)液無(wú)法向外排出培養(yǎng)液，所述第二單向閥使得出液管件只能向外排出培養(yǎng)液，無(wú)法向內(nèi)吸入培養(yǎng)液。
15、本發(fā)明的有益效果是：
16、1.該生物反應(yīng)器，正常情況下第一關(guān)節(jié)模擬件與第二關(guān)節(jié)模擬件呈直線分布，此時(shí)通過(guò)第一人工肌腱夾持機(jī)構(gòu)與第二人工肌腱夾持機(jī)構(gòu)分別對(duì)需要培養(yǎng)的人工肌腱的兩端進(jìn)行夾持固定，對(duì)人工肌腱進(jìn)行夾持完畢后，通過(guò)電動(dòng)推桿拉動(dòng)第一人工肌腱夾持機(jī)構(gòu)可以對(duì)第一人工肌腱夾持機(jī)構(gòu)與第二人工肌腱夾持機(jī)構(gòu)之間夾持固定的人工肌腱進(jìn)行直線拉伸刺激，通過(guò)設(shè)置拉力傳感器可以對(duì)拉力大小進(jìn)行檢測(cè)，便于調(diào)控拉伸刺激的力度，通過(guò)設(shè)置旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)可以帶動(dòng)其一端連接的拉伸培養(yǎng)模塊內(nèi)部的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)模擬機(jī)構(gòu)往復(fù)旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)，可以模擬人體的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而可以模擬肌腱在人體內(nèi)復(fù)雜的受力環(huán)境，可以對(duì)人工肌腱進(jìn)行多種模式的力學(xué)刺激，可以根據(jù)需求隨意轉(zhuǎn)換拉伸模式，可以縮小人工肌腱與天然肌腱的差異。
17、2.該生物反應(yīng)器，通過(guò)設(shè)置第二連接套件與連接插塊，通過(guò)第二連接套件與連接插塊可以對(duì)多組拉伸培養(yǎng)模塊進(jìn)行模塊化拼接，可以根據(jù)需要隨意增減拉伸培養(yǎng)模塊的數(shù)量，可以滿足不同的培育需求，可以對(duì)多組人工肌腱同時(shí)進(jìn)行培養(yǎng)，第一人工肌腱夾持機(jī)構(gòu)與第二人工肌腱夾持機(jī)構(gòu)均采用電磁鐵通電吸附鐵片，鐵片再通過(guò)滑桿拉動(dòng)夾持部對(duì)人工肌腱進(jìn)行夾持的方式對(duì)人工肌腱進(jìn)行磁性?shī)A持固定，可以通過(guò)改變電流的大小精確控制夾持力度，可以避免夾持力度過(guò)大對(duì)人工肌腱造成損壞。
18、3.該生物反應(yīng)器，旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)其一端連接的拉伸培養(yǎng)模塊內(nèi)部的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)模擬機(jī)構(gòu)往復(fù)旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)，模擬人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸桿可以帶動(dòng)聯(lián)動(dòng)齒輪正反向旋轉(zhuǎn)，聯(lián)動(dòng)齒輪正反向旋轉(zhuǎn)時(shí)可以帶動(dòng)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的條形齒板往復(fù)滑動(dòng)，條形齒板往復(fù)滑動(dòng)時(shí)通過(guò)連接桿件可以帶動(dòng)培養(yǎng)液均衡機(jī)構(gòu)上的推拉桿與活塞組件在筒體內(nèi)部往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞組件在筒體內(nèi)部往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)可以通過(guò)吸液管件先把矩形培養(yǎng)皿內(nèi)部各處的培養(yǎng)液吸到筒體內(nèi)進(jìn)行混合，然后再通過(guò)出液管件可以把筒體內(nèi)混合后的培養(yǎng)液循環(huán)排進(jìn)矩形培養(yǎng)皿內(nèi)各處，可以提高反應(yīng)器內(nèi)的流體力學(xué)環(huán)境，可以有效避免培養(yǎng)液沉積分布不均，影響對(duì)人工肌腱的拉伸培養(yǎng)效果。
1.一種用于人工肌腱拉伸培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，包括培養(yǎng)箱（1）、托板（2）與開(kāi)設(shè)在托板（2）上的矩形滑槽（3），其特征在于，所述培養(yǎng)箱（1）一側(cè)固定設(shè)有旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)（4），所述旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)（4）一端串聯(lián)有多組拉伸培養(yǎng)模塊（5），所述拉伸培養(yǎng)模塊（5）包括矩形培養(yǎng)皿（6），所述矩形培養(yǎng)皿（6）內(nèi)部固定設(shè)有關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)模擬機(jī)構(gòu)（7），所述關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)模擬機(jī)構(gòu)（7）一端底部嚙合連接有聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)（8），所述聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)（8）一端固定連接有培養(yǎng)液均衡機(jī)構(gòu)（9），所述矩形培養(yǎng)皿（6）底部對(duì)稱固定設(shè)有螺紋支柱（10），所述螺紋支柱（10）外側(cè)通過(guò)螺紋連接有鎖緊螺套（11）。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于人工肌腱拉伸培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)（4）包括固定安裝在培養(yǎng)箱（1）外側(cè)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)（401），所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)（401）輸出軸端部固定連接有第一擺臂（402），所述第一擺臂（402）一端通過(guò)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接有聯(lián)動(dòng)臂（403），所述聯(lián)動(dòng)臂（403）一端通過(guò)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接有第二擺臂（404），所述第二擺臂（404）另一端與培養(yǎng)箱（1）轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第二擺臂（404）與培養(yǎng)箱（1）轉(zhuǎn)動(dòng)連接的一端外側(cè)固定設(shè)有第一連接套件（405）。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于人工肌腱拉伸培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)模擬機(jī)構(gòu)（7）包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸桿（701）、第一關(guān)節(jié)模擬件（702）與電動(dòng)推桿（710），所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸桿（701）兩端分別固定連接有第二連接套件（703）與聯(lián)動(dòng)齒輪（704），所述聯(lián)動(dòng)齒輪（704）一端固定設(shè)有連接插塊（705），所述第一關(guān)節(jié)模擬件（702）一端轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)有第二關(guān)節(jié)模擬件（706），且所述第二關(guān)節(jié)模擬件（706）固定套設(shè)在轉(zhuǎn)動(dòng)軸桿（701）外側(cè)，所述第一關(guān)節(jié)模擬件（702）底端開(kāi)設(shè)有第一滑道（707），所述第一滑道（707）下方滑動(dòng)連接有第一人工肌腱夾持機(jī)構(gòu)（708），所述第二關(guān)節(jié)模擬件（706）頂端固定設(shè)有第二人工肌腱夾持機(jī)構(gòu)（709）。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于人工肌腱拉伸培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸桿（701）通過(guò)密封軸承轉(zhuǎn)動(dòng)穿插設(shè)置在矩形培養(yǎng)皿（6）上，所述第一關(guān)節(jié)模擬件（702）固定安裝在矩形培養(yǎng)皿（6）內(nèi)腔后側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于人工肌腱拉伸培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述電動(dòng)推桿（710）固定安裝在矩形培養(yǎng)皿（6）后側(cè)，且所述電動(dòng)推桿（710）與第一人工肌腱夾持機(jī)構(gòu)（708）的連接處設(shè)有拉力傳感器（711）。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于人工肌腱拉伸培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述第一人工肌腱夾持機(jī)構(gòu)（708）與第二人工肌腱夾持機(jī)構(gòu)（709）均包括矩形夾持件（7081）與固定安裝在矩形夾持件（7081）內(nèi)腔的電磁鐵（7082），所述矩形夾持件（7081）遠(yuǎn)離電磁鐵（7082）的一側(cè)滑動(dòng)穿插設(shè)有滑桿（7083），所述滑桿（7083）兩端分別固定連接有鐵片（7084）與夾持部（7085），所述夾持部（7085）與矩形夾持件（7081）之間位于滑桿（7083）外側(cè)套設(shè)有復(fù)位彈簧（7086）；
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于人工肌腱拉伸培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述第一連接套件（405）與第二連接套件（703）中部均設(shè)有矩形卡槽，且矩形卡槽的尺寸與連接插塊（705）的尺寸相匹配。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于人工肌腱拉伸培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)（8）包括通過(guò)支架固定安裝在矩形培養(yǎng)皿（6）外側(cè)的條形支撐臺(tái)（801）與開(kāi)設(shè)在條形支撐臺(tái)（801）頂部的第二滑道，所述條形支撐臺(tái)（801）頂部通過(guò)第二滑道滑動(dòng)連接有條形齒板（802），所述條形齒板（802）一端固定連接有連接桿件（803）；
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于人工肌腱拉伸培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述培養(yǎng)液均衡機(jī)構(gòu)（9）包括固定安裝在矩形培養(yǎng)皿（6）前端的筒體（901）與固定連接在連接桿件（803）一端的推拉桿（902），所述推拉桿（902）穿設(shè)于筒體（901）內(nèi)腔的一端固定連接有活塞組件（903），所述筒體（901）貫穿矩形培養(yǎng)皿（6）內(nèi)部的一端兩側(cè)分別連接有吸液管件（904）與出液管件（905），所述吸液管件（904）與出液管件（905）上分別設(shè)有第一單向閥（906）與第二單向閥（907），所述吸液管件（904）與出液管件（905）上均等距固定設(shè)有支管件（908）。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種用于人工肌腱拉伸培養(yǎng)的生物反應(yīng)器，其特征在于，所述第一單向閥（906）與第二單向閥（907）的安裝方向相同，所述第一單向閥（906）使得吸液管件（904）只能吸入培養(yǎng)液無(wú)法向外排出培養(yǎng)液，所述第二單向閥（907）使得出液管件（905）只能向外排出培養(yǎng)液，無(wú)法向內(nèi)吸入培養(yǎng)液。