一種非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置製造方法

2023-11-05 14:03:07

一種非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置製造方法
【專利摘要】一種非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置，涉及生物醫學實驗裝置，包括磁場力學加載組件，加載磁極；導磁橫杆，第一和第二導磁套筒，第一和第二磁極固定杆構成U型磁場力學加載組件；加載磁極由平端磁極和一組可更換尖端磁極套件組成；平端磁極插入第一磁極固定杆；可更換尖端磁極套件包括一組具有不同傾斜度α的圓柱形單向尖端磁極，旋轉尖端磁極的角度或者更換不同傾斜度α的磁極，可獲得不同梯度、強度及方向的非均勻磁場；可更換尖端磁極套件插入第二磁極固定杆，與平端磁極相對，形成非均勻高梯度磁場力學加載區。可對多種類型細胞進行磁場力學加載，適應不同容量的離體細胞，對離體細胞細胞骨架產生不同梯度和不同強度及方向的剪切應力。
【專利說明】一種非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置【技術領域】
[0001]本實用新型涉及生物醫學實驗裝置，尤其涉及一種用於產生非均勻高梯度磁場實現離體細胞磁場力學加載的生物科研器械。
【背景技術】
[0002]細胞研究是目前再生醫學研究的熱點，近年研究表明在微環境中物理因素一機械力對細胞遷移、分化及增殖具有重要作用。通過對細胞加載機械應力刺激驗證細胞力學網絡存在的合理性，觀察加載細胞細胞骨架的形變，以及分化的趨勢。中國發明專利申請「一種用於離體細胞的脈衝磁場裝置」(中國發明專利申請號:201210492992.5申請公布號:CN102968154A)公開了一種用於離體細胞磁場生物效應研究的脈衝磁場裝置，由頻率控制電路、佔空比控制電路、導通控制電路、電磁轉換裝置和場強控制電路、控制電源、採樣電路、採樣器件、保持電路、選擇電路和A/D轉換與LED顯示電路組成，其中的電磁轉換裝置具有一個用「口」型砂鋼片堆製成的磁芯，磁芯的一邊纏繞有線圈，另一邊開有一個作為磁場作用區域的小缺口，在小缺口間隙處設有間隙調整塊和輔助固定板，通過改變線圈電流的大小和磁芯間隙的距離來實現脈衝磁場裝置的場強控制。
[0003]但是，現有的磁力加載裝置僅能夠通過改變線圈電流的大小和磁芯間隙的距離改變磁場作用區的整體磁場強度，對已預處理的離體細胞進行強度及方向均勻的應力加載，產生恆定應力刺激，誘導離體細胞的定向遷移，還沒有針對於單個細胞的不同部位細胞骨架進行應力加載的磁力加載裝置。現有的磁力加載裝置都不能對細胞不同部位細胞骨架加載不同機械應力刺激，不能解決產生非均勻高梯度的剪切應力的技術問題。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是提供一種非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置，所產生的磁場磁力方向及大小可以隨實驗的需要而調整，磁場強度在空間中可呈非均勻高梯度分布，可以滿足不同細胞不同`方向及強度的磁力加載。
[0005]本實用新型解決上述技術問題所採用的技術方案是:
[0006]一種非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置，包括磁場力學加載組件，加載磁極，用於產生磁場的可控脈衝電源和連接到可控脈衝電源的電磁線圈，以及用於檢測磁場強度的高斯計，其特徵在於:
[0007]所述的磁場力學加載組件包括導磁橫杆，第一導磁套筒，第二導磁套筒，第一磁極固定杆，第二磁極固定杆；所述的第一導磁套筒通過第一磁極固定杆連接到導磁橫杆的一端，所述的第二導磁套筒通過第二磁極固定杆連接到導磁橫杆的另一端；在第一導磁套筒、第二導磁套筒和/或導磁橫杆上配置所述的電磁線圈，構成U型磁場力學加載組件；
[0008]所述的加載磁極由平端磁極和一組可更換尖端磁極套件組成；所述的平端磁極插入第一磁極固定杆的連接孔內；
[0009]所述的可更換尖端磁極套件包括一組具有不同傾斜度的圓柱形單向尖端磁極，旋轉尖端磁極的角度或者更換不同傾斜度的磁極，可獲得不同梯度、強度及方向的非均勻磁場；
[0010]所述的可更換尖端磁極套件插入第二磁極固定杆的連接孔內，與所述的平端磁極相對，形成非均勻高梯度磁場力學加載區。
[0011]本實用新型的非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置的一種較佳的技術方案，其特徵在於所述的平端磁極和可更換尖端磁極套件，可分別在第一磁極固定杆和第二磁極固定杆的連接孔內抽動，從而調整兩磁極間的距離，以適應不同容量的離體細胞試樣，並改變磁場加載強度。
[0012]本實用新型的非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置的一種更好的技術方案，所述的可更換尖端磁極套件是一組傾斜度分別為15°、30°、45°、60°、75。和90°的單向尖％5磁極。
[0013]本實用新型的非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置的一種改進的技術方案，其特徵在於還包括第一導磁連接杆和第二導磁連接杆，所述的第一導磁連接杆位於第一導磁套筒的底部，所述的第二導磁連接杆位於第二導磁套筒的底部；置於第一導磁套筒內的第一磁極固定杆，可以沿第一導磁連接杆滑動伸縮，置於第二導磁套筒內的第二磁極固定杆，可以沿第二導磁連接杆滑動伸縮，從而調整所述的平端磁極和可更換尖端磁極套件的中心位置，改變非均勻高梯度磁場力學加載區的長度。
[0014]本實用新型的非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置的一種進一步改進的技術方案，其特徵在於所述的第一導磁連接杆和第二導磁連接杆連接到一組高度調節管和高度調節座，通過改變高度調節管和高度調節座的連接高度，可改變非均勻高梯度磁場力學加載區的高度。
[0015]本實用新型的有益效果是:
[0016]1、本實用新型的非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置，可對多種類型細胞(幹細胞、腫瘤細胞等)進行磁場力學加載。
[0017]2、本實用新型的非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置，通過調整磁極間距離,適應不同容量的離體細胞,並改變磁場加載強度,對離體細胞細胞骨架產生不同梯度的剪切應力刺激。
[0018]3、本實用新型的非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置，通過更換具有一定傾斜率的單向磁極改變磁場加載強度及方向，對單個細胞不同部位細胞骨架產生不同強度及方向的剪切應力，通過對細胞加載機械應力刺激驗證細胞力學網絡存在的合理性，觀察加載細胞細胞骨架的形變，以及分化趨勢。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置的結構示意圖；
[0020]圖2是本實用新型的非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置的正面視圖；
[0021]圖3是本實用新型的非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置的左視圖。
[0022]圖中，110-導磁橫杆，121-第一導磁套筒，122-第二導磁套筒，131-第一磁極固定杆，132-第二磁極固定杆，141-平端磁極，142-可更換尖端磁極套件，211-第一導磁連接杆，212-第二導磁連接杆，220-高度調節管，230-高度調節座。【具體實施方式】
[0023]為了能更好地理解本實用新型的上述技術方案，下面結合附圖和實施例進行進一步地詳細描述。
[0024]本實用新型的非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置的一個實施例如圖1至圖3所示，包括磁場力學加載組件，加載磁極，用於產生磁場的可控脈衝電源和連接到可控脈衝電源的電磁線圈，以及用於檢測磁場強度的高斯計；在圖1至圖3所示的實施例中，所述的磁場力學加載組件包括導磁橫杆110，第一導磁套筒121，第二導磁套筒122，第一磁極固定杆131，第二磁極固定杆132 ;所述的第一導磁套筒121通過第一磁極固定杆131連接到導磁橫杆110的一端，所述的第二導磁套筒122通過第二磁極固定杆132連接到導磁橫杆110的另一端；在第一導磁套筒121、第二導磁套筒122和/或導磁橫杆110上配置所述的電磁線圈，構成U型磁場力學加載組件；
[0025]所述的加載磁極由平端磁極141和一組可更換尖端磁極套件142組成；所述的平端磁極141插入第一磁極固定杆131的連接孔內；
[0026]所述的可更換尖端磁極套件142包括一組具有不同傾斜度α的圓柱形單向尖端磁極，旋轉尖端磁極的角度或者更換不同傾斜度α的磁極，可獲得不同梯度、強度及方向的非均勻磁場，對單個細胞不同部位細胞骨架產生不同強度及方向的剪切應力。
[0027]所述的可更換尖端磁極套件142插入第二磁極固定杆132的連接孔內，與所述的平端磁極141相對，形成非均勻高梯度磁場力學加載區。
[0028]所述的平端磁極141和可更換尖端磁極套件142，可分別在第一磁極固定杆131和第二磁極固定杆132的連接孔內抽動，從而調整兩磁極間的距離S (參見圖2)，以適應不同容量的離體細胞，並改變磁場加載強度，對離體細胞細胞骨架產生不同梯度的剪切應力刺激。
[0029]所述的可更換尖端磁極套件142是一組傾斜度α分別為15°、30°、45°、60°、75°和90°的單向尖端磁極。
[0030]根據圖1和圖3所示的實施例，本實用新型的非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置還包括第一導磁連接杆211和第二導磁連接杆212，所述的第一導磁連接杆211位於第一導磁套筒121的底部,所述的第二導磁連接杆212位於第二導磁套筒122的底部；置於第一導磁套筒121內的第一磁極固定杆131，可以沿第一導磁連接杆211滑動伸縮，置於第二導磁套筒122內的第二磁極固定杆132，可以沿第二導磁連接杆212滑動伸縮，從而調整所述的平端磁極141和可更換尖端磁極套件142的中心位置，改變非均勻高梯度磁場力學加載區的長度L，參見圖3。
[0031]根據圖1至圖3所示的本實用新型的非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置的實施例，所述的第一導磁連接杆211和第二導磁連接杆212連接到一組高度調節管220和高度調節座230，通過改變高度調節管220和高度調節座230的連接高度，可改變非均勻高梯度磁場力學加載區的高度H，參見圖2。
[0032]本實用新型的非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置操作流程如下:
[0033]1、根據顯微鏡或操作平臺的型號和試樣容量，調節本實用新型的非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置的磁場力學加載組件，改變非均勻高梯度磁場力學加載區的長度L和高度H;
[0034]2、將本實用新型的非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置連接到顯微鏡或操作平臺；
[0035]3、將細胞培養皿放置在平端磁極141和可更換尖端磁極套件142之間；
[0036]4、打開可控脈衝電源產生磁場；
[0037]5、調節磁極間距離S改變磁場強度，對細胞進行磁力加載；
[0038]6、更換合適傾斜度α的尖端磁極，產生滿足試樣要求的非均勻高梯度磁場；
[0039]7、使用高斯計檢測磁場強度，採集記錄實驗數據；
[0040]8、數據收集及分析。
[0041]本【技術領域】中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型的技術方案，而並非用作為對本實用新型的限定，任何基於本實用新型的實質精神對以上所述實施例所作的變化、變型，都將落在本實用新型的權利要求的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置,包括磁場力學加載組件,加載磁極，用於產生磁場的可控脈衝電源和連接到可控脈衝電源的電磁線圈，以及用於檢測磁場強度的高斯計，其特徵在於: 所述的磁場力學加載組件包括導磁橫杆，第一導磁套筒，第二導磁套筒，第一磁極固定杆，第二磁極固定杆；所述的第一導磁套筒通過第一磁極固定杆連接到導磁橫杆的一端，所述的第二導磁套筒通過第二磁極固定杆連接到導磁橫杆的另一端；在第一導磁套筒、第二導磁套筒和/或導磁橫杆上配置所述的電磁線圈，構成U型磁場力學加載組件； 所述的加載磁極由平端磁極和一組可更換尖端磁極套件組成；所述的平端磁極插入第一磁極固定杆的連接孔內； 所述的可更換尖端磁極套件包括一組具有不同傾斜度的圓柱形單向尖端磁極，旋轉尖端磁極的角度或者更換不同傾斜度的磁極，可獲得不同梯度、強度及方向的非均勻磁場； 所述的可更換尖端磁極套件插入第二磁極固定杆的連接孔內，與所述的平端磁極相對，形成非均勻高梯度磁場力學加載區。
2.根據權利要求1所述的非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置，其特徵在於所述的平端磁極和可更換尖端磁極套件，可分別在第一磁極固定杆和第二磁極固定杆的連接孔內抽動，從而調整兩磁極間的距離，以適應不同容量的離體細胞試樣，並改變磁場加載強度。
3.根據權利要求1所述的非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置，所述的可更換尖端磁極套件是一組傾斜度分別為15°、30°、45°、60°、75。和90°的單向尖端磁極。
4.根據權利要求1、2或3所述的非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置，其特徵在於還包括第一導磁連接杆和第二導磁連接杆，所述的第一導磁連接杆位於第一導磁套筒的底部，所述的第二導磁連接杆位於第二導磁套筒的底部；置於第一導磁套筒內的第一磁極固定杆，可以沿第一導磁連接杆滑動伸縮，置於第二導磁套筒內的第二磁極固定杆，可以沿第二導磁連接杆滑動伸縮，從而調整所述的平端磁極和可更換尖端磁極套件的中心位置，改變非均勻高梯度磁場力學加載區的長度。
5.根據權利要求4所述的非均勻高梯度離體細胞磁場力學加載裝置，其特徵在於所述的第一導磁連接杆和第二導磁連接杆連接到一組高度調節管和高度調節座，通過改變高度調節管和高度調節座的連接高度，可改變非均勻高梯度磁場力學加載區的高度。
【文檔編號】G05F7/00GK203520223SQ201320620751
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月9日 優先權日:2013年10月9日
【發明者】於研, 程黎明, 莢龍, 任亦龍, 曾至立, 吳洋春, 朱睿 申請人:上海市同濟醫院