[发明专利]一种可视多通道流体剪切力细胞培养装置及其方法

权利要求书

1.一种可视多通道流体剪切力细胞培养装置，其特征在于包含带有视窗的多通道流体剪切力细胞培养腔，并接入可以调节压力变化和流量变化的流体循环系统；所述可以调节压力变化和流量变化的流体循环系统除了所述细胞培养腔外，还包含有用于调节流体循环系统内压力变化的循环系统压力调节器及实现流体循环系统内流量供给变化的泵，配合所述循环系统压力调节器实现压力调节的阻尼调节器及储液用的储液室及连接整个环路的管路，由所述泵通过所述管路从所述储液室内吸取液体，然后向所述流体循环系统供液，流经所述细胞培养腔施加在所述培养腔内的培养片上的细胞流体剪切力作用，最后所述流体循环系统内的液体回流到储液室内；由计算机系统对压力传感器数据的采集及对所述 泵、所述循环系统压力调节器的控制实现上述功能，并放置在CO2培养箱中或者使培养 液能够在类似所述CO2培养箱的拥有恒温装置及5%二氧化碳的环境之中进行培养；所述带有视窗的多通道流体剪切力细胞培养腔由主体，外围件，上下密封件、上盖、下盖、接头、支撑块组成;所述主体以周边面上制作出用于层流的流动槽及培养片放置空间，所述流动槽宽度5毫米到30毫米，长度30到10毫米之间，流动槽的高度0 .05到1mm之间；所述主体竖直放置，利用液体上漫原理，同样高度液面上升速度接近一致，向流动槽培养片施加流体剪切力，主体有外围件包围，上下由所述密封件密封，当上下盖挤压密封件，密封件同时对培养片形成挤压，使得所述培养片与主体上的层流的流道槽一面完全贴合,使得流体剪切力大 小的重复性更高；同时在所述上下盖的中心连通接头，接入流体循环系统，配合上面所述的 液体上漫原来，使得从接口处流进的液体形成的流体剪切力在细胞培养片上作用效果相 同；所述外围件由外围主体、视窗支持、视窗组成, 所述外围件上有视窗，视窗固定在视窗 支持上，从而使得流动腔在使用过程中，可以不打开流动腔体，就能用显微镜观察培养片上的细胞形态；整个细胞培养腔可进行高温高压灭菌，可同时进行的培养的培养片数量1-12 片；所述阻尼调节器可以实现循环管路通径的变化，模拟毛细血管的作用，并且可以实现微调，从而配合实现循环系统压力调节器调节系统内压力的变化。

2.根据权利要求1所述一种可视多通道流体剪切力细胞培养装置，其特征在于所述泵可以根据需要控制所述流体循环系统内的流量按时间变化的控制，在流体循环系统环路内形成各种流量模式的供给，流量供给模式包括恒定值流量、脉冲式流量、正弦波流量、心脏泵血式流量模式，进而实现对细胞培养腔内的培养片施加低于生理流量至高于生理流量形成的刺激，同时泵与流体循环系统内的液体接触部分有专用的弹性隔离件，实现流体循环系统内的液体不会通过泵与泵的隔离件之外的件发生接触,所述弹性 隔离件与流体循环系统内液体接触部分不会与其它固体件形成接触运动，所述弹性隔离件材料可以耐医用高温高压灭菌处理;泵的流量范围0-2000ml/min。

3.根据权利要求1所述一种可视多通道流体剪切力细胞培养装置，其特征在于所述循环系统压力调节器是由压力室、压力空间大小调节器、压力传感器、气压调节器组成；所述压力传感器可由所述计算机控制系统进行数据采集；压力空间大小调节器、气压调节器由计算机控制系统进行控制调节，也可由人工进行压力调节，调节方式可以是改变压力室空间大小，也可以是改变压力室内气体压力大小，或者两种同时进行调节，压力室内的培养液的液面高于培养液进出口高度，所述的循环系统压力调节器实现压力调节范围在0-300mmHg。

4.根据权利要求1所述一种可视多通道流体剪切力细胞培养装置，其特征在于所述培养片厚度在0 .1-1mm之间，培养片的尺寸长度：18到100毫米，宽度18到40毫米，长宽比范围：1到4倍；培养片放置空间的高度根据培养片的厚度制作，并略高于培养片的高度，不超过培养片总长度的10%；所述培养片的材料是玻璃类或者非金属透明材料。

5.根据权利要求1所述一种可视多通道流体剪切力细胞培养装置，其特征在于所述储液室可以实现储液的作用，用于液体回流存储及加药。

6.一种权利要求1-5任一项所述的可视多通道流体剪切力细胞培养装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）对所述带有视窗的多通道流体剪切力细胞培养腔、所述流体循环系统、所述循环系统压力调节器，与培养液接触的部分进行灭菌消毒；（2）准备好实验用培养片；（3）将所述可视多通道流体剪切力细胞培养装置的所有组成件放置于生物安全柜内进行组装与连接，形成环路，连接好血管变形调节器，连接完成后检测所述整个装置确保培养 液不泄漏；（4）启动流体循环系统，观察压力传感器值，调节循环系统压力调节器，把流体循环系统的压力值调整到目标压力值，设定流体剪切力目标值，设定参数；（5）设定好运行时间，启动所述可视多通道流体剪切力细胞培养持装置，即可进行流体剪切力细胞培养;（6）培养过程中，可以暂停泵，停止流体剪切力加载，然后进行显微镜观察，在使用过程中查看细胞状态。