[发明专利]一种用于组织器官培养的应力生物反应器及培养机器人

说明书

本发明涉及一种用于组织器官培养的应力生物反应器及培养机器人，其特征在于：包括驱动装置（1）和多个并联设置的培养室（9），每个培养室（9）中设有移动夹具（7）和固定夹具（8），人工组织或器官（10）两端被夹持在所述移动夹具（7）和所述固定夹具（8）之间，驱动装置（1）通过传动机构连接每个培养室（9）中的所述移动夹具（7），从而带动所述移动夹具（7）夹住的所述人工组织或器官（10）往复拉伸运动。本发明采用多培养室并联设计，可同时独立培养多个人工组织或器官，互不干扰，极大提高机器使用效率及人工组织或器官培养效率。通过加长横梁及模块化拼接底座，可进一步扩充更多的培养室。

技术领域

本发明涉及一种生物组织工程培养装置，尤其是涉及一种用于组织器官培养的应力生物反应器、组织器官培养机器人及其控制方法。

背景技术

目前，利用组织工程方法构建出的人工组织或器官存在力学性能及生物学功能不足的瓶颈，制约了人工组织或器官的临床应用。造成该现象的重要原因之一是人工组织或器官在体外培养过程中缺乏力学刺激。因此，在人工组织或器官体外培养时可提供组织特异性力学刺激的生物反应器装置就尤为重要。

现有技术中的装置多采用1个驱动装置对应1个培养仓的设计，但进行组织器官培养时经常需要同时培养数量很多的组织，从而导致需要配备很多台设备，造成培养成本高昂，并且设备的浪费。

目前对于力学刺激设备来说，每天对人工组织或器官进行力学刺激时间一般为1-8h左右，剩余时间是不需要进行力学刺激的，但一般培养室与驱动装置之间是难以拆装的，从而导致机器的使用率非常低。

生物反应器的防污染是产品设计的重中之重，良好的密封效果能使培养室内的物质不与外界接触，保证长达1-4个月或更长时间的人工组织或器官体外培养过程中不发生细菌污染。

发明内容

本发明设计了一种用于组织器官培养的应力生物反应器及培养机器人，其解决的技术问题是：（1）现有技术无法实现一个驱动装置对多个培养室同时进行培养；（2）培养室与驱动装置不易拆卸；（3）现有技术的培养室密封效果不佳，容易发生细菌的污染。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种用于组织器官培养的应力生物反应器及培养机器人，包括驱动装置和多个并联设置的培养室，每个培养室中设有移动夹具和固定夹具，人工组织或器官两端被夹持在所述移动夹具和所述固定夹具之间，驱动装置通过传动机构连接每个培养室中的所述移动夹具，从而带动所述移动夹具夹住的所述人工组织或器官往复拉伸运动。

优选地，所述传动机构包括连接轴、横梁以及多个推拉杆，所述连接轴一端与所述驱动装置连接，所述连接轴另一端与所述横梁连接，所述横梁与多个所述推拉杆一端垂直连接，多个所述推拉杆另一端穿过一所述培养室的通孔与所述移动夹具连接。

优选地，每个培养室固定在底座上，每个培养室通过第二拆卸连接机构与所述底座实现可拆卸连接，所述横梁与每个所述推拉杆通过第一拆卸连接机构实现可拆卸连接，所述第一拆卸连接机构与所述第二拆卸连接机构相互配合实现培养室的快速拆卸和替换。

优选地，还包括弹性材料的密封套，所述密封套包括密封圈粗端和密封圈细端，密封圈细端的内径小于所述推拉杆内径，从而使密封圈细端能够通过弹性收缩作用紧紧箍在所述推拉杆上保持相对位置不动形成密封结构；所述密封圈粗端通过带螺纹的导向套与培养室盒体压紧密封；所述推拉杆往复运送时，所述密封套形成褶皱折叠或伸展开。

优选地，所述培养室设有出液口、进液口以及阀门，通过蠕动泵和管路，实现培养液在所述培养室内的循环流动。

优选地，所述连接轴上设有力学传感器，通过所述力学传感器对拉力的测量并反馈至驱动装置实现人工组织或器官可控的力学刺激；或者，驱动装置中设有位移传感器，通过位移传感器精确控制横梁的位移，从而实现对人工组织或器官进行形变量的控制。