一种多功能医用仿生组织培养结构的制作方法

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种多功能医用仿生组织培养结构。

背景技术：

生物组织的体外仿生培养，是指将应用组织工程技术构建的仿生组织置于模拟体内生理环境的体外培养条件下进行培养，以促进仿生组织的结构和功能成熟。其中，这种仿生组织的培养需借助于医用仿生组织培养结构。

如图1所示，现有技术中提供了一种医用仿生组织培养结构，其包括培养容器7，培养容器7内设有用于支撑仿生组织11的支架6，该支架6为上部是托盘6a、下部是立柱6b的结构。培养容器7具有上盖2，该上盖2上设有应力施加装置4，应力施加装置4为下部是压盘4a、上部是柱状体4b的结构。在对仿生组织11进行培养时，培养容器7内盛装有培养溶液，仿生组织11放置在托盘6a上、且位于培养溶液内，压盘4a从上方压住仿生组织11，压盘4a在外部动力的驱动下可以对所培养的仿生组织11施加压应力刺激，以促进仿生组织11内细胞的排列分布和细胞外基质分泌。

上述的多功能医用仿生组织培养结构在使用时具有至少以下缺陷：外部动力驱动压盘4a对仿生组织11施加压应力时，压盘4a持续与仿生组织11接触，使得仿生组织11上与压盘4a相接触的部位由于长时间得不到培养液的供养会发生坏死，故急需针对这种情况进行改进。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种多功能医用仿生组织培养结构，主要所要解决的技术问题是如何减少仿生组织受压应力刺激时受压迫部位发生坏死的现象。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

本发明的实施例提供一种多功能医用仿生组织培养结构，其包括培养容器和压应力机构；所述培养容器用于盛装仿生组织；所述压应力机构包括第一压块、第二压块、活动块、位置调整及传动机构和受力部；所述活动块通过位置调整及传动机构与第一压块和第二压块连接；所述第一压块和第二压块两者还可相对活动；所述位置调整及传动机构还用于对第一压块和第二压块两者的位置进行调整，使第一压块相对第二压块伸出，或使第二压块相对第一压块伸出；所述受力部用于受驱动带动所述活动块运动，使伸出的第一压块压迫仿生组织上的所述第一区域，或使伸出的第二压块压迫所述仿生组织上的第二区域；其中，所述第一区域和第二区域分别为仿生组织上的不同区域；

其中，所述的多功能医用仿生组织培养结构还包括具有夹持部的夹持机构，所述夹持机构设置在培养容器上，所述夹持机构的数量为两个，一个夹持机构的夹持部用于夹持仿生组织的一端，另一个夹持机构的夹持部用于夹持仿生组织的另一端；两个所述夹持机构的夹持部可相对靠近或远离；

所述夹持机构包括连接杆，所述连接杆穿过所述培养容器上的过孔、且与所述过孔滑动密封配合，所述夹持部设置在所述连接杆上；

所述夹持部包括设置在连接杆上的第一弹性夹臂和第二弹性夹臂，第一弹性夹臂与第二弹性夹臂两者相对，且两者可相对靠近或远离。

可选的，所述连接杆上设有驱动机构，所述驱动机构用于驱动第一弹性夹臂和第二弹性夹臂两者相对靠近或远离。

可选的，所述驱动机构包括驱动螺杆，所述驱动螺杆穿过所述连接杆的内孔，且与所述内孔螺纹连接；

所述驱动螺杆的一端设有驱动臂，所述驱动螺杆用于向一侧旋拧时通过驱动臂推动第一弹性夹臂和第二弹性夹臂，使第一弹性夹臂和第二弹性夹臂两者相对张开；和向另一侧旋拧时松开第一弹性夹臂和第二弹性夹臂，使第一弹性夹臂和第二弹性夹臂两者相对靠近。

借由上述技术方案，本发明多功能医用仿生组织培养结构至少具有以下有益效果：

1、可以轮流压迫仿生组织上的不同区域，使不同的受压迫的部位可以轮流得到休息，并在休息时与培养液发生接触，故可以减少仿生组织上受压迫部位发生坏死的现象；

2、既可以通过压应力机构对仿生组织施加压应力，又可以通过夹持机构对仿生组织施加拉应力；

3、两个压应力机构与两个夹持机构相互配合，可以实现对仿生组织施加压应力和拉应力的无缝切换，不用拆卸培养容器，以满足仿生组织的不同应力刺激需求。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是现有技术中的一种多功能医用仿生组织培养结构的结构示意图；

图2是本发明的一实施例提供的一种多功能医用仿生组织培养结构的主视图；

图3是图2中的多功能医用仿生组织培养结构的立体图；

图4是图3中的多功能医用仿生组织培养结构隐藏培养容器的侧壁的结构示意图；

图5是图4中a处的放大示意图；

图6是图2中的多功能医用仿生组织培养结构的半剖视图；

图7是图6中b处的放大示意图。

附图标记：1、培养容器；2、压应力机构；3、夹持机构；4、盖板；5、支撑腿；6、第一连接件；7、第二连接件；8、底板；9、第一传动块；10、第二传动块；11、第三传动块；12、凸柱；13、导向筒；14、球轴承；21、第一压块；22、第二压块；23、活动块；24、受力部；25、螺杆；26、限位件；27、连接块；28、弹性件；31、连接杆；32、驱动螺杆；33、驱动臂；34、第一弹性夹臂；35、第二弹性夹臂；91、第一斜面；92、第二斜面；93、第三斜面；94、第四斜面；101、培养液入口；102、培养液出口；201、第一连接柱；202、第二连接柱；251、螺帽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图2和图3所示，本发明的一个实施例提出的一种多功能医用仿生组织培养结构，其包括培养容器1和压应力机构2。培养容器1用于盛装仿生组织，比如片状软骨组织等。

如图4所示，压应力机构2包括活动块23、第一压块21、第二压块22、位置调整及传动机构和受力部24。活动块23通过位置调整及传动机构与第一压块21和第二压块22连接，以受驱动可以带动第一压块21和第二压块22一起运动。其中，第一压块21和第二压块22两者还可相对活动。位置调整及传动机构还用于对第一压块21和第二压块22两者的位置进行调整，使第一压块21相对第二压块22伸出，或使第二压块22相对第一压块21伸出。此处的位置调整及传动机构具有两种功能，分别是传动功能和位置调整功能，具体来说，其一方面可以连接活动块23与第一压块21和第二压块22，使活动块23可带动第一压块21和第二压块22一起运动，另一方面还可对第一压块21和第二压块22两者的位置进行调整，使两者可相对伸缩。

前述的受力部24用于受驱动带动活动块23运动，使伸出的第一压块21压迫仿生组织上的第一区域，或使伸出的第二压块22压迫仿生组织上的第二区域；其中，第一区域和第二区域分别为仿生组织上的不同区域。

在上述示例中，受力部24可以与外部的压应力施加装置连接，外部的压应力施加装置对受力部24施加力，使活动块23带动第一压块21和第二压块22压迫仿生组织，其中，可以通过位置调整及传动机构对第一压块21和第二压块22两者的位置进行调节，使第一压块21和第二压块22两者轮流伸出，以轮流压迫仿生组织上的不同区域，如此可以使仿生组织持续受到压迫，以促进仿生组织内细胞的排列分布和细胞外基质分泌。另外，由于不同的受压迫的部位可以轮流得到休息，并在休息时与培养液发生接触，故可以减少仿生组织上受压迫部位发生坏死的现象。

在一个具体的应用示例中，上述的第一区域和第二区域两者可以位于仿生组织的同一侧，也可以位于不同侧，具体根据实际情况而定。

如图4所示，上述第一压块21和第二压块22两者的数量可以均为多个、且依次交错设置，以每次对仿生组织施加压应力时，使仿生组织上的受力更加均匀。

为了实现前述位置调整及传动机构的功能，使位置调整及传动机构既能连接活动块23与第一压块21和第二压块22，使活动块23可带动第一压块21和第二压块22运动，也能对第一压块21和第二压块22两者的位置进行调节，如图4和图5所示，位置调整及传动机构可以包括第一连接件6、第二连接件7、螺杆25和弹性件28。前述的第一压块21设置在第一连接件6上，第二压块22设置在第二连接件7上。优选的，第一压块21与第一连接件6两者相对固定，第二压块22与第二连接件7两者相对固定。其中，活动块23上设有螺纹孔，螺杆25穿过该螺纹孔，螺杆25与螺纹孔螺纹连接，螺杆25还可转动地连接在第一连接件6上，比如螺杆25可以通过轴承连接在第一连接件6上。螺杆25用于向一侧旋拧时推动第一连接件6，以带动第一压块21相对伸出，且通过传动机构带动第二连接件7运动至第一位置，使第二压块22相对缩回。螺杆25还用于向另一侧旋拧时通过第一连接件6带动第一压块21相对缩回，且松开弹性件28，使弹性件28推动第二连接件7运动至第二位置，以带动第二压块22相对伸出。

在上述示例中，旋拧螺杆25时可以对第一压块21和第二压块22两者的位置进行调整，使第一压块21相对伸出，或使第二压块22相对伸出；另外，由于螺杆25螺纹连接在活动件上，螺杆25与第一连接件6转动连接、且通过传动机构与第二连接件7连接，其中，当活动件受驱动发生运动时，活动件可通过螺杆25带动第一连接件6和第二连接件7一起运动，第一连接件6和第二连接件7运动时又可带动两者上的第一压块21和第二压块22运动，从而实现了位置调整及传动机构既能连接活动块23与第一压块21和第二压块22，使活动块23可带动第一压块21和第二压块22运动，也能对第一压块21和第二压块22两者的位置进行调节的功能。

为了实现上述传动机构的功能，使螺杆25向一侧旋拧时可通过传动机构带动第二连接件7运动至前述的第一位置，如图6和图7所示，传动机构可以包括第一传动块9、第二传动块10和第三传动块11。第一传动块9的一端具有第一斜面91，第二传动块10的一端具有第二斜面92、且另一端具有第三斜面93，第三传动块11的一端具有第四斜面94。第一斜面91用于与第二斜面92滑动配合，第三斜面93用于与第四斜面94滑动配合。第一传动块9可通过第一斜面91对第二斜面92施加力，以推动第二传动块10运动。同样的，第二传动块10可通过第三斜面93对第四斜面94施加力，以推动第三传动块11运动。其中，第一斜面91与第二斜面92的配合，第三斜面93与第四斜面94的配合，可以改变力的传递方向，使第二传动块10的运动方向与第一传动块9的运动方向不同，且第三传动块11的运动方向与第二传动块10的运动方向不同。

上述的第三传动块11用于与第二连接件7连接，螺杆25的另一端具有螺帽251，螺杆25用于向一侧旋拧时通过螺帽251推动第一传动块9，以依次带动第二传动块10和第三传动块11运动，使第三传动块11带动第二连接件7运动至前述的第一位置。

在上述示例中，第一传动块9、第二传动块10以及第三传动块11三者的配合，可以将螺杆25推动第一传动块9的力传递给第二连接件7，以带动第二连接件7运动至所需的第一位置。

为了减小螺杆25在旋拧时推动第一传动块9所受到的摩擦阻力，优选的，第一传动块9的受推部可以设有滚珠，螺杆25在旋拧时通过该滚珠推动第一传动块9运动。

这里需要说明的是：在上述示例中，旋拧螺杆25时可带动第一压块21和第二压块22两者同步运动，具体来说，当向一侧旋拧螺杆25时，第一压块21伸出，且第二压块22同步收缩；当向另一侧旋拧螺杆25时，第一压块21缩回，且第二压块22同步伸出。此种设计的好处在于：当受力部24与外部的压应力施加装置连接好后，无论第一压块21和第二压块22两者如何伸缩，该受力部24与仿生组织上受压迫部位的距离可保持不变，如此在对第一压块21和第二压块22两者的位置进行调整后，无需对外部压应力装置的位置进行调整，从而可以防止由于第一压块21或第二压块22收缩后导致受力部24与仿生组织上受压迫部位的距离变小，而需要对外部压应力装置的位置进行调整的缺陷。

如图5所示，本发明的多功能医用仿生组织培养结构还可以包括限位件26，限位件26设置在活动块23上，优选的，限位件26与活动块23两者相对固定。限位件26用于对第一传动块9、第二传动块10以及第三传动块11的运动限位，以使第一传动块9、第二传动块10和第三传动块11均沿各自设定的轨迹运动。其中，限位件26的具体形状不局限于附图中的形状，可以根据第一传动块9、第二传动块10以及第三传动块11三者的实际形状进行调整，只要能够满足对三者的运动限位即可，具体在此不再赘述。

前述的限位件26上还可设有连接块27，前述的弹性件28的一端用于与连接块27相抵，另一端用于与第三传动块11相抵。如图6和图7所示，当螺杆25向一侧旋拧推动第一连接件6下降，使第一压块21伸出时，螺杆25的螺帽251推动第一传动块9，第一传动块9通过第二传动块10推动第三传动块11，此时第三传动块11向上运动，第三传动块11带动第二连接件7及其上的第二压块22上升，于此同时，第三传动块还压缩弹性件28。当螺杆25向另一侧旋拧时，螺杆25带动第一连接件6及其上的第一压块21上升，此时螺杆25松开第一传动块9，弹性件28释放弹力，弹性件28推动第三传动块11下降，第三传动块11带动第二连接件7及其上的第二压块22一起下降，同时第三传动块11还通过第二传动块10推动第一传动块9上升，使第一传动块9保持与螺杆25的螺帽251相抵。

在一个具体的应用示例中，前述的第一连接件6和第二连接件7两者可以均为板状，且两者呈层状间隔排布。如图6所示，第一连接件6上设有凸柱12，该凸柱12穿过第二连接件7，螺杆25可转动地连接在凸柱12上，以通过该凸柱12与第一连接件6连接。在本示例中，第一压块21的数量可以为多个、且均匀连接在第一连接件6上。凸柱12可以设置在第一连接件6的中心位置，以受驱动时可以对各第一压块21均匀地施加压力，防止各第一压块21上的压力不均导致仿生组织各处的成长不均匀的情况发生。

在上述示例中，如图7所示，螺杆25可以通过球轴承14与凸柱12连接，球轴承14包括基座和可转动地设置在基座内的转动球，螺杆25与转动球连接，比如两者可相对固定，以使螺杆25可相对凸柱12转动，且可带动凸柱12一起升降。

如图6所示，前述的第二连接件7上可以设有导向筒13，该导向筒13用于套设在前述的凸柱12上。优选的，导向筒13与凸柱12之间滑动密封配合。前述的第三传动块与导向筒13连接，以通过导向筒13与第二连接件7连接。在本示例中，前述第二压块22的数量可以为多个、且均匀分布在第二连接件7上，导向筒13可以设置在第二连接件7的中心部位，以受驱动时可以对各第二压块22均匀地施加压力，防止各第二压块22上的压力不均导致仿生组织各处的成长不均匀的情况发生。

在一个具体的应用示例中，为了方便连接第一压块21和第二压块22，优选的，第一压块21可以通过第一连接柱201与第一连接件6连接，第二压块22可以通过第二连接柱202与第二连接件7连接。其中，第一压块21、第一连接柱201和第一连接件6三者可保持相对固定。第二压块22、第二连接柱202和第二连接件7三者可保持相对固定。另外，由于第一连接件6和第二连接件7两者均呈板状、且层叠间隔布置，故为了方便第二连接柱202与第二连接件7的连接，优选的，第二连接柱202穿过第一连接件6。

如图7所示，前述的受力部24可以包括固定在活动件上的连接头，以通过该连接头与外部压应力施加装置连接。优选的，活动件还可以设有连接框，连接头设置在连接框上，前述的螺杆25、第一传动块9、第二传动块10和第三传动块11均位于连接框内。

如图6所示，前述压应力机构2的数量可以为两个、且相对设置；其中，一个压应力机构2用于对仿生组织的一侧施加压应力，另一个压应力机构2用于对仿生组织的相对的另一侧施加压应力。如此两者配合，可以使仿生组织两侧不同位置的受压迫部位均轮流得到休息，以在休息时与培养液发生接触，如此可以进一步减少仿生组织上受压迫部位发生坏死的现象。

如图6所示，培养容器1包括盖板4和底板8，前述的两个压应力机构2分别为上压应力机构和下压应力机构，且两个压应力机构2的活动块23和位置调整及传动机构均位于培养容器1的外侧。其中，当压应力机构2包括导向筒13时，上压应力机构2的导向筒13与盖板4滑动密封配合，且下压应力机构2的导向筒13与底板8滑动密封配合。

在上述示例中，通过将活动块23和位置调整及传动机构设置在培养容器1外侧，可以防止受到培养容器1内培养溶液的侵蚀，提高了使用寿命。

如图6所示，前述的培养容器1上还可以设有支撑腿5，支撑腿5的数量为多个，且绕培养容器1的周向呈圆形分布。

如图6所示，本发明的多功能医用仿生组织培养结构还可以包括夹持机构3，夹持机构3具有夹持部。夹持机构3设置在培养容器1上，夹持机构3的数量为两个，一个夹持机构3的夹持部用于夹持仿生组织的一端，另一个夹持机构3的夹持部用于夹持仿生组织的另一端。其中，两个夹持机构3的夹持部可相对靠近或远离。

在上述示例中，两个夹持机构3可以夹持仿生组织的两端，并对仿生组织施加拉应力。该两个夹持机构3与前述的压应力机构2配合，使本发明的多功能医用仿生组织培养结构既可以对仿生组织施加压应力，又可以对其施加拉应力，如此使本发明多功能医用仿生组织培养结构的通用性更佳。

优选的，当压应力机构2的数量为两个、且分别设置在培养容器1的上下两侧时，前述两个夹持机构3设置在培养容器1的侧面，比如左右两侧等。其中，两个压应力机构2与两个夹持机构3相互配合，可以实现对仿生组织施加压应力和拉应力的无缝切换。具体来说，当压应力机构2对仿生组织施加完压应力之后，压应力机构2松开仿生组织，然后两个夹持机构3可以分别夹持仿生组织的两端对其施加拉应力；拉应力施加完后，压应力机构2又松开仿生组织，如何循环往复。

为了实现前述夹持机构3的功能，如图6所示，前述的夹持机构3可以包括连接杆31，连接杆31穿过培养容器1上的过孔、且与该过孔滑动密封配合。前述的夹持部设置在连接杆31上。连接杆31可带动夹持部运动，以相对靠近或远离另一个夹持部。

如图6所示，前前述的夹持部可以包括第一弹性夹臂34和第二弹性夹臂35，第一弹性夹臂34和第二弹性夹臂35均设置在连接杆31上。第一弹性夹臂34与第二弹性夹臂35两者相对，且两者可相对靠近或远离，两者相对靠近时可夹紧仿生组织，两者相对远离时又可以松开仿生组织。

为了方便操作，优选的，连接杆31上设有驱动机构，该驱动机构用于驱动第一弹性夹臂34和第二弹性夹臂35两者相对靠近或远离。在一个具体的应用示例中，如图6所示，驱动机构包括驱动螺杆32，该驱动螺杆32穿过连接杆31的内孔，且与内孔螺纹连接。驱动螺杆32的一端设有驱动臂33，驱动螺杆32用于向一侧旋拧时通过驱动臂33推动第一弹性夹臂34和第二弹性夹臂35，使第一弹性夹臂34和第二弹性夹臂35两者相对张开；和向另一侧旋拧时松开第一弹性夹臂34和第二弹性夹臂35，使第一弹性夹臂34和第二弹性夹臂35两者相对靠近。

在上述示例中，第一弹性夹臂34和第二弹性夹臂35两者上可以均设有折弯部，该两个折弯部相对向外张开，前述的驱动臂33位于两个弹性夹臂之间，当驱动螺杆32向一侧旋拧时，驱动螺杆32带动驱动臂33沿驱动螺杆32的轴向运动，驱动臂33沿轴向挤压两个弹性夹臂，使两个弹性夹臂相对张开；同样的，当驱动螺杆32向另一侧旋拧时，驱动螺杆32带动驱动臂33沿驱动螺杆32的轴向反向运动，驱动臂33松开两个弹性夹臂，两个弹性夹臂在自身弹力的作用下相对靠近。

如图6所示，前述培养容器1的底部还设有培养液入口101，上部设有培养液出口102。培养溶液可以从培养容器1的底部进入，并从上部流出，以模拟血液循环心脏搏动力仿生，能够改善培养组织的营养交换，提高营养交换效率，由此实现仿生组织培养。

下面介绍一下本发明的工作原理和优选实施例。

本发明在于设计一种多功能医用仿生组织培养结构，其具有压应力机构2，该压应力机构2具有活动块23、位置调整及传动机构、第一压块21和第二压块22。第一压块21和第二压块22均设置在活动块23上、且两者可相对伸缩。位置调整及传动机构可以对第一压块21和第二压块22两者的位置进行调整，使第一压块21相对第二压块22伸出，或使第二压块22相对第一压块21伸出。活动块23上设有受力部24，外部压应力施加装置可以通过受力部24对活动块23施加力，使活动块23带动第一压块21和第二压块22一起运动，以压迫仿生组织。当第一压块21相对伸出时，第一压块21压迫仿生组织上的第一区域，第二压块22不压迫仿生组织；当第二压块22相对伸出时，第二压块22压迫仿生组织上的第二区域，第一压块21不压迫仿生组织。其中，第一区域和第二区域分别为仿生组织上的不同区域。如此，第一压块21和第二压块22两者轮流伸出，可以轮流压迫仿生组织上的不同区域，使仿生组织持续受到压迫，以促进仿生组织内细胞的排列分布和细胞外基质分泌。另外，由于不同的受压迫的部位可以轮流得到休息，并在休息时与培养液发生接触，故可以减少仿生组织上受压迫部位发生坏死的现象。

上述的多功能医用仿生组织培养结构还包括两个夹持机构3，上述压应力机构2的数量也为两个，两个压应力机构2设置在培养容器1的上下两侧，两个夹持机构3设置在培养容器1的左右两侧。两个夹持机构3可以夹持仿生组织的两端，并对仿生组织施加拉应力。该两个夹持机构3与压应力机构2配合，使本发明的多功能医用仿生组织培养结构既可以对仿生组织施加压应力，又可以对其施加拉应力。另外，两个压应力机构2与两个夹持机构3相互配合，不用拆卸培养容器1，还可以实现对仿生组织施加压应力和拉应力的无缝切换，以满足仿生组织的不同应力刺激需求。

这里需要说明的是：在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。