本实用新型专利技术提供了一种涉及细胞生物力学领域的实验器械，即对细胞施加周期性压力的装置，包括压电陶瓷驱动电路、压力施加模块、细胞培养皿放置台以及压电陶瓷放置模块，细胞培养皿放置台套于压电陶瓷放置模块外，压电陶瓷放置模块连接压电陶瓷驱动电路，压力施加模块底部置于细胞培养皿放置台顶部；压电陶瓷驱动电路驱动压电陶瓷产生轴向振动，对细胞培养皿底部施加周期性压力，且振动频率和幅度可通过改变驱动电路的交变电压频率和电阻阻值实现。本实用新型专利技术通过压力施加模块能够对不同种类的细胞施加周期性的压力刺激，且通过改变压电陶瓷驱动电路参数实现振动幅度和频率的可变，可满足多种场景下的细胞力学实验需求。满足多种场景下的细胞力学实验需求。满足多种场景下的细胞力学实验需求。
【技术实现步骤摘要】
对细胞施加周期性压力的装置
[0001]本技术涉及细胞生物力学领域的实验器械，具体地，涉及对细胞施加周期性压力的装置。
技术介绍
[0002]细胞对周围环境的机械应力十分敏感，主要通过细胞膜上的离子通道、细胞外基质以及细胞骨架响应外界的力学刺激。细胞对力学刺激的响应主要分为增殖、分化、形态变化以及凋亡等方面，探究不同条件下的力学刺激对细胞行为的影响是十分重要的基础科学问题。
[0003]目前，能够对细胞施加刺激的力学形式可以分为循环拉伸应力、流体剪切应力、空气持续压缩力和周期性液体灌注压力。由于细胞实验具有反复多次测试的需求，因此需要简易便携、应力施加过程操作简便的装置，而现存的几种力学施加装置设计过于繁琐，无法很好地适应实验的需要。
[0004]CN207047255U公开了一种基于液体滴落的方式对细胞施加压力的装置。该装置包括固定架、滴加液容纳瓶、调速组件、升降组件，通过调整液滴的流速实现对单层贴壁细胞施加周期性压力，还可通过调节液滴的大小对多层贴壁培养的细胞施加周期性压力。本装置是通过液滴下落产生的动能对细胞施加周期性压力，在进行多组实验时，通过调整引流管松紧控制液滴流速，因此难以保证不同流速的液滴大小完全相同，可能造成细胞所受压力有所不同；并且，由于通过转化的动能施加压力，对于细胞所受周期性压力的大小难以直接测得。
[0005]CN201908092U公开了一种周期性细胞压缩牵张装置。该装置包括支撑架、顶杆、直线步进电机以及细胞培养皿，该装置能在相同条件下对细胞施加压缩应力或者牵张应力，并可控制施加应力大小和频率。本装置随着施力次数的增加，透明弹性薄膜的弹性可能会降低，导致细胞实际所受牵张或压缩力与理论值不符，造成误差。
[0006]综上所述，现在已知用于对细胞施加周期性压力的装置都能在一定条件下满足实验需求，但各自存在相应的缺陷，且装置集成度不高。
技术实现思路
[0007]针对现有技术中的缺陷，本技术的目的是提供一种克服已知装置的局限性的对细胞施加周期性压力的装置。
[0008]根据本技术提供的一种对细胞施加周期性压力的装置，包括压电陶瓷驱动电路、压力施加模块、细胞培养皿放置台以及压电陶瓷放置模块，细胞培养皿放置台套于所述压电陶瓷放置模块外，压力施加模块底部置于细胞培养皿放置台顶部，压电陶瓷放置模块连接压电陶瓷驱动电路。
[0009]一些实施例中，压力施加模块包括防尘罩和压头，压头连接于防尘罩内；
[0010]压头包括压头上部和压头下部，压头上部连接于压头下部上，压头下部底部内嵌
有明胶层。
[0011]一些实施例中，压头下部上设有多个小孔。
[0012]一些实施例中，细胞培养皿放置台顶部设有凹槽，凹槽内放置有与之相匹配的细胞培养皿；
[0013]细胞培养皿顶部与明胶层贴合，细胞培养皿底部与压电陶瓷放置模块顶部贴合。
[0014]一些实施例中，凹槽的内径等于细胞培养皿的外径，凹槽和细胞培养皿的高度贴合。
[0015]一些实施例中，压电陶瓷放置模块包括压电陶瓷放置圆筒、底座以及导线，压电陶瓷放置圆筒连接于底座上；
[0016]压电陶瓷放置圆筒内壁上设有孔隙，导线穿过孔隙连接压电陶瓷驱动电路。
[0017]一些实施例中，细胞培养皿放置台底部设有第一孔洞，第一孔洞连接于底座上，压电陶瓷放置圆筒置于第一孔洞内。
[0018]一些实施例中，压电陶瓷驱动电路包括电压放大电路、功率放大电路及压电陶瓷，压电陶瓷通过导线依次连接功率放大电路和电压放大电路；
[0019]压电陶瓷贴合于压电陶瓷放置圆筒内，且压电陶瓷顶部接触细胞培养皿，压电陶瓷底部连接于底座上的第二孔洞内。
[0020]一些实施例中，防尘罩连接于底座上形成腔体，压头、细胞培养皿放置台以及压电陶瓷放置圆筒位于腔体内部。
[0021]一些实施例中，第一孔洞呈圆柱体，第二孔洞呈长方体。
[0022]与现有技术相比，本技术具有如下的有益效果：
[0023](1)本技术通过压力施加模块能够对不同种类的细胞施加周期性的压力刺激，且通过改变压电陶瓷驱动电路参数实现振动幅度和频率的可变，可满足多种场景下的细胞力学实验需求；
[0024](2)本技术通过多级放大电路对压电陶瓷进行驱动，并使用可个性化定制的3D打印框架进行细胞培养皿的固定，装置便携，降低成本，装置集成度高，降低误差。
附图说明
[0025]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0026]图1为本技术的结构示意图；
[0027]图2为本技术压电陶瓷驱动电路的电路示意图。
[0028]图中标号：
[0029]压电陶瓷驱动电路1、电压放大电路11、功率放大电路12、压电陶瓷13、压力施加模块2、防尘罩21、压头22、压头上部221、压头下部222、明胶层223、细胞培养皿放置台3、凹槽31、压电陶瓷放置模块4、压电陶瓷放置圆筒41、底座42、导线43、孔隙44。
具体实施方式
[0030]下面结合具体实施例对本技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本技术，但不以任何形式限制本技术。应当指出的是，对本领
域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本技术的保护范围。
[0031]实施例1
[0032]本技术提供的一种对细胞施加周期性压力的装置，如图1
‑
2所示，包括压电陶瓷驱动电路1、压力施加模块2、细胞培养皿放置台3以及压电陶瓷放置模块4，细胞培养皿放置台3套于所述压电陶瓷放置模块4外，压力施加模块2底部置于细胞培养皿放置台3顶部，压电陶瓷放置模块4连接压电陶瓷驱动电路1。
[0033]压电陶瓷驱动电路1包括电压放大电路11、功率放大电路12及压电陶瓷13，压电陶瓷13通过导线43依次连接功率放大电路12和电压放大电路11。压电陶瓷驱动电路1在使用较小输入时仍能实现较大的输出，其中，电压放大电路11的放大倍数为25倍；功率放大电路12确保压电陶瓷13进行稳定振动。
[0034]压力施加模块2包括防尘罩21和压头22，压头22连接于防尘罩21内；防尘罩21与压头22为一体化设计，拆取方便。压头22包括压头上部221和压头下部222，压头上部221连接于压头下部222上，压头下部222底部内嵌有明胶层223，充分贴合与固定细胞，且起到压头与贴壁细胞间的压力传递媒介作用。优选的，压头下部222上设有多个小孔，确保压缩细胞时细胞培养基的正常溢出。
[0035]细胞培养皿放置台3顶部设有凹槽31，凹槽31内放置有与之相匹配的细胞培养皿，确保贴合紧密，避免振动过程中发生位移。优选的，凹槽31的内径等于细胞培养皿的外径，凹槽31和细胞培养皿的高度贴合。细胞培养本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种对细胞施加周期性压力的装置，其特征在于，包括压电陶瓷驱动电路(1)、压力施加模块(2)、细胞培养皿放置台(3)以及压电陶瓷放置模块(4)，所述细胞培养皿放置台(3)套于所述压电陶瓷放置模块(4)外，所述压力施加模块(2)底部置于细胞培养皿放置台(3)顶部，所述压电陶瓷放置模块(4)连接所述压电陶瓷驱动电路(1)。2.根据权利要求1所述的对细胞施加周期性压力的装置，其特征在于，所述压力施加模块(2)包括防尘罩(21)和压头(22)，所述压头(22)连接于所述防尘罩(21)内；所述压头(22)包括压头上部(221)和压头下部(222)，所述压头上部(221)连接于所述压头下部(222)上，所述压头下部(222)底部内嵌有明胶层(223)。3.根据权利要求2所述的对细胞施加周期性压力的装置，其特征在于，所述压头下部(222)上设有多个小孔。4.根据权利要求2所述的对细胞施加周期性压力的装置，其特征在于，所述细胞培养皿放置台(3)顶部设有凹槽(31)，所述凹槽(31)内放置有与之相匹配的细胞培养皿；所述细胞培养皿顶部与所述明胶层(223)贴合，所述细胞培养皿底部与所述压电陶瓷放置模块(4)顶部贴合。5.根据权利要求4所述的对细胞施加周期性压力的装置，其特征在于，所述凹槽(31)的内径等于所述细胞培养皿的外径，所述凹槽(31)和所述细胞培养皿的高度贴合。6.根据权利要求2所述的对细胞施加周期性压力的装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾菁怡，彭琳晶，于渌，姚怡飞，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：新型
国别省市：
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