[發明專利]一種用于貼壁細胞超重力環境的加載裝置

無效

• 申請號: 201210118100.5
• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN102643740A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 李京寶;商澎;王亮;李亞楠;楊憲園;王蒙;騫愛榮
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本發明屬于生物力學領域，涉及一種細胞力學加載裝置，具體地說，涉及一種地表環境下為體外培養的貼壁細胞超重力環境的加載裝置。

背景技術

超重力場被人們所應用已有相當長的歷史。從70年代末，科林拉姆蕭教授領導的科學小組為了應征美國太空署關于微重力條件下太空實驗項目所提出了超重力理論，這一理論表明：微重力條件下，由于“g”趨近于零，兩相接觸過程的浮力因子Δ(ρg)也趨近于零，兩相不會產生對流現象。而分子間力，如表面張力，將會起主導作用，液體團聚，相間傳遞失去兩相充分接觸的前提條件，從而導致相間質量傳遞效果很差，分離無法進行；反之，“g”越大，Δ(ρg)也越大，流體相對滑動速度也越大。巨大的剪切應力克服了表面張力，可使液體產生巨大的相際接觸界面，從而極大地強化傳質過程。

發明專利CN1438067A中公開了一種具有新型轉子結構的旋轉床超重力裝置，這種應用于化學工程生產領域的超重力裝置，是為了精餾分離而設計，其作用對象為待分離物質，通過更高超重力水平達到更好的傳質效果。該發明專利中指的超重力機無需考慮被超重物質的承受能力，同時轉子角度固定，被超重物體在超重過程中受到轉子給的切向上的力；同時，由于其很高的超重力水平，可以忽略地表1g的正常重力干擾。這種超重力裝置不能應用于細胞生物學的科學實驗中，因為其超高的超重力水平，細胞無法承受而死亡；這種超重力裝置在結構上也沒有配備搭載細胞的設備。

現有公開文獻“人用離心機的發展現狀及趨勢”(《載人航天信息》2001年第4期42～47頁)一文，提出了一種人用超重力設備，用于需要在超重力環境下工作的人員訓練的超重力機，其特點是超重力機水平旋轉，轉子搭載有吊籃，可為動態吊籃或者靜態吊籃，超重力水平低，水平旋轉是由于超重力水平不高，需要考慮地表1g重力的矢量疊加問題，以此保證超重力水平的穩定性。這種超重力裝置體積大，占地面積大，明顯不適用于細胞生物學實驗，亦不能實現一臺超重力裝置同時進行兩個超重力水平的對比使用。

發明內容

為了避免現有技術存在的不足，克服其結構復雜，體積較大，超重力裝置不能同時實現兩個超重力水平的對比實驗。本發明提出一種用于貼壁細胞超重力環境的加載裝置，目的在于研究不同超重力場下對貼壁細胞的作用，合理優化加載裝置的結構，可同時為兩個不同位置提供不同的超重力場環境進行對比實驗；具有結構簡單，操作方便，可靠穩定的特點，能很好的為超重力場下的細胞試驗提供平臺。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：包括轉臂、轉軸、電機、底座、防護罩、單片計算機，

所述底座為其它各部件提供支撐；

固定在底座中心部位上的電機的輸出軸通過聯軸器與轉軸連接，轉軸和連接器配合連接，轉臂固定在連接器上；單片計算機為控制單元連接在底座上；防護罩將底座和固定在底座中心部位上的電機、轉軸、轉臂及吊籃罩在防護罩內。

所述連接器為“梅花”形多弧面的柱狀體，沿各弧面中心部位豎直方向有燕尾形卡槽，卡槽上寬下窄，每一個弧面對應連接一個轉臂，轉臂沿連接器周向對稱形式分布；連接器中心位置設置有與轉軸配合連接的螺紋孔。旋轉固定于轉軸上，旋轉固定方向與轉軸轉動方向一致，保證在旋轉過程中轉子不會松動。

所述轉臂包括主轉臂、副轉臂，位置感應裝置，滑動調節固定螺釘，吊籃固定螺栓、燕尾形榫，所述主轉臂為筒形長方體，一端為內凹弧面，弧面中心豎直方向設置有燕尾形榫，與連接器上弧面中心部位的燕尾形卡槽固定連接，主轉臂中間部分鏤空為長方形的主吊籃區，吊籃固定螺栓橫向安裝在主吊籃區兩側；吊籃繞吊籃固定螺栓自由擺動；主吊籃與轉軸之間的距離固定，在轉速不變時，主吊籃的超重力水平是不變的。主吊籃處可以實現2g～5g的超重力水平。

所述副轉臂亦為筒形長方體，副轉臂的一端嵌套在主轉臂的另一端筒體上，位置感應裝置安裝在副轉臂筒體內側，副轉臂沿主轉臂筒體兩側滑軌可伸縮滑動，主轉臂與副轉臂相連部位設置有滑動調節固定螺釘，在滑動調節副轉臂位置后旋緊滑動調節固定螺釘；副轉臂的另一端呈“凹”字形，凹空部位為搭載細胞的副吊籃區，吊籃固定螺栓橫向安裝在副吊籃區兩側，副吊籃繞吊籃固定螺栓自由擺動；副轉臂可伸長或者縮短，調節副吊籃到轉軸之間的距離，以調節副吊籃處的超重力水平。

所述位置感應裝置安裝在副轉臂筒體內側，其本質是一個滑動變阻器，副轉臂滑動的同時改變電流的大小，電流大小可以定位副轉臂滑動的位置。

所述副轉臂最大伸縮長度為主轉臂長度的一倍，最小伸縮長度為主轉臂長度的1/5。所以副吊籃處可以實現2.4g～10g的超重力水平。