[实用新型]一种成骨细胞单细胞激励与检测的MEMS系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及成骨细胞激励与检测技术领域，特别是涉及一种成骨细胞单细胞激励与检测的MEMS系统。

背景技术

骨骼系统是人体最大的组织系统之一，具有支撑和保护身体、维持运动、造血、存储钙质等多种功能。骨科疾患是影响人群健康和生活质量最常见的疾病之一，以骨质疏松症为例，目前我国已是世界上骨质疏松症患者最多的国家，约有患者9000万，约占总人口的7%。在我国45岁以上的人口中每4名男性就有1名患有骨质疏松症，女性发病率更高，在30%以上。预计2020年中国骨质疏松症患者将达到2.86亿，2050年上升至5.33亿。成骨细胞是骨发生和骨形成的生物学基础，在骨不断的更新活动中是最重要的功能细胞，成骨细胞数量和功能的下降而骨吸收加快是骨质疏松的主要病理基础。对细胞力学特性的研究，不仅可以为一些疾病的发病机理提供理论基础，而且还可以为其诊断、治疗和康复提供方法。因此，研究成骨细胞特性、活性变化及其影响因素对于探索骨质疏松症的发病机制具有重要的医学意义，为骨质疏松症的诊断、治疗和康复提供方法和理论依据。

研究已经证明机械应力对成骨细胞生命活动有很大的影响。应力对骨修复的研究可追溯到一百多年前的Wolff定律。骨组织是一个受应力支配的优化结构，增加应力可直接刺激骨的生长，反之将造成骨的丢失。美国工程院院士Edmund YS Chao在《一种非创伤形式的组织工程——生物物理刺激在骨修复、重构、保持中的作用》的报告中指出物理刺激可以帮助骨的修复、重构和保持，是一种有广泛前景的高效的非创伤性组织工程方法。由NASA资助的科学家们和国际太空医学研究协会揭露一个迹象，几乎察觉不到的微幅高频振动可能刺激骨生产，并建议宇航员每天站在一个微振台上进行10-20分钟的锻炼防止骨量丢失。正常骨组织生长都离不开机械应力刺激，而生理活动中周期性机械力刺激是骨组织再生的基础，其中成骨细胞是对周期性应力敏感的细胞。作为生物力学领域中的重要部分，成骨细胞对外部力的响应机制仍需进一步探索。

现有技术中主要通过对骨头整体或者大批量的成骨细胞进行整体振动来分析成骨细胞的成骨效应，比较笼统定性，不能定量分析，无法从细胞层面给出精确的依据。目前使用的细胞测量方法也主要是通过细胞表面单点的静态测试结果计算和表征细胞的力学特性，或者基于统计分析的方法对成骨细胞力学特性进行表征。然而细胞是复杂的非均匀体结构，不同结构部分的力学特性也会有差别，因此，多维、多点、全局的力学检测对于准确的细胞机械力学响应特性数据测量有绝对的必要性。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种成骨细胞单细胞激励与检测的MEMS系统。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种成骨细胞单细胞激励与检测的MEMS系统。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供的技术方案如下：

一种成骨细胞单细胞激励与检测的MEMS系统，所述MEMS系统包括：

防振台、位于防振台上方的固定装置、位于固定装置上方的CCD和显微镜、位于固定装置内的微动台、位于微动台下方的辅助光源、位于微动台上方的培养皿、操作手调整台以及位于操作手调整台上方的操作手，所述操作手包括两个夹持方向相对的用于夹持成骨细胞的检测端和一个位于两个检测端之间用于振动激励成骨细胞的激励端。

作为本实用新型的进一步改进，所述固定装置上固定设置有与防振台平行的支撑板，所述微动台和操作手调整台位于所述支撑板上。

作为本实用新型的进一步改进，所述微动台和支撑板之间设置有转台，所述微动台包括位于转台上方沿水平方向运动的第一微动台和位于第一微动台上方沿竖直方向运动的第二微动台。

作为本实用新型的进一步改进，所述操作手调整台为三位操作手调整台，操作手调整台控制操作手在三维方向进行运动。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的成骨细胞单细胞激励与检测的MEMS系统通过设计新型的MEMS一体化工具，其结构简单，能够进行成骨细胞的全局多点多维动态检测，建立激励和测试装置实现细胞的动态测试，分析振动频率、振幅及成骨细胞随动特性、阻尼特性等参数与生物学效应（包括黏附、增殖、形貌、分化等）的量化指标的关系和影响规律。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。