[发明专利]一种细胞组织力学模拟装置

说明书

本发明属于柔性材料的应用技术领域，具体涉及一种软体驱动器的应用领域，特别是一种细胞组织力学模拟装置。该装置模拟了细胞组织的运动，为体外器官培养及药物在组织和器官中的实验提供了有效及真实的力学环境条件。本发明的技术方案包括注射泵、注射泵控制器、软体驱动器，所述的软体驱动器依次与注射泵和注射泵控制器连接；所述软体驱动器结构包括细胞组织层、薄膜、支撑柱、硅橡胶层、空腔和不可延伸材料层；所述支撑柱有两个，并对称设置于硅橡胶层上；细胞组织层附着于薄膜上，薄膜的两端固设于两个支撑柱之间，不可延伸材料层为“U”型，设置于硅橡胶层底部；所述的支撑柱和硅橡胶层，均由硅橡胶注塑而成；所述的薄膜为弹性体。

技术领域：

本发明属于柔性材料的应用技术领域，具体涉及一种软体驱动器的应用领域，特别是一种细胞组织力学模拟装置。

背景技术：

目前针对组织器官生长物理环境及其构建的研究主要集中在力学作用机理和力学环境构建上，但国内外学者研究较多还是集中于器官的物理功能，对细胞组织的力学研究较少。然而随着近年来柔性材料和软体驱动器的发展，类器官技术的研究从器官层面向细胞组织层面深入。现研究的细胞组织力学模拟装置大多数为刚性材料，生物相容性差，且研究的力学性质单一。

发明内容：

有鉴于此，本发明提供一种细胞组织力学模拟装置，该装置模拟了细胞组织的运动，为体外器官培养及药物在组织和器官中的实验提供了有效及真实的力学环境条件。

为解决现有技术存在问题，本发明的技术方案是:一种细胞组织力学模拟装置，包括注射泵和注射泵控制器，其特征在于：还包括软体驱动器，所述的软体驱动器依次与注射泵和注射泵控制器连接；

所述软体驱动器结构包括细胞组织层、薄膜、支撑柱、硅橡胶层、空腔和不可延伸材料层；所述支撑柱有两个，并对称设置于硅橡胶层上；细胞组织层附着于薄膜上，薄膜的两端固设于两个支撑柱之间，不可延伸材料层为“U”型，设置于硅橡胶层底部；

所述的支撑柱和硅橡胶层，均由硅橡胶注塑而成；所述的薄膜为弹性体。

进一步，薄膜与支撑柱之间胶合固定。

进一步，薄膜为硅胶薄膜。

进一步，不可延伸材料层的材质为纤维强化硅胶。

与现有技术相比，本发明的优点如下:

1)本发明中的软体驱动器是不同刚性的结构层，上层是柔性较好硅橡胶，下层是刚度较大的纤维增强硅胶，该结构设计可以抑制空腔左、右、下三个方向的“无效形变”，减少了非线性力的变化，使得上方向达到最佳的力学性能；

2)本发明中的软体驱动器上的支撑柱能够对其薄膜起到支撑并传递作用力的功能；薄膜处于预紧状态时，预紧力的加载，使得在相同的条件下，可以同时研究细胞组织的拉伸、压缩；

3)本发明中的软体驱动器采用了“分层结构”，降低加工工艺难度，减少制造成本；

4)本发明中的软体驱动器的纤维增强硅胶和硅橡胶层的材料相近，在两者粘合时，空腔密封性好；

5)本发明装置成本低，易与操作，生物相容性好且可以准确模拟细胞组织的运动；适用于体外环境的细胞组织力学环境的研究，通过注射泵控制器对空腔内压力的控制，实现细胞组织层不同程度的拉伸和压缩效果。

附图说明：

图1是本发明的细胞组织力学模拟装置原理图；

图2是本发明的软体驱动器在恒压(标准大气压)下的结构图；

图3是本发明的软体驱动器在加压下的工作图；

图4是本发明的软体驱动器在减压下的工作图；

图5是本发明的软体驱动器三维剖视图；