一种体外细胞动静态正负压加载实验系统及方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103333800 A (43)申请公布日 2013.10.02 CN 103333800 A *CN103333800A* (21)申请号 201310254749.4 (22)申请日 2013.06.09 C12M 3/00(2006.01) C12M 1/38(2006.01) C12M 1/36(2006.01) C12M 1/34(2006.01) C12M 1/04(2006.01) C12N 5/00(2006.01) (71)申请人 中国人民解放军第四军医大学 地址 710032 陕西省西安市新城区长乐西路 169 号 (72)发明人 张旻 刘岩正 陈。

2、永进 周好斌 赵萤 徐向前 潘景光 赵寅华 李强 (54) 发明名称 一种体外细胞动静态正 - 负压加载实验系统 及方法 (57) 摘要 本发明涉及一种体外细胞动静态正 - 负压加 载实验系统及方法， 该系统包括气源储气瓶， 减压 阀， 电磁气阀， 过滤器， 分流器， 高压缓冲容器， 常 压缓冲容器， 高压容器， 低压容器， 真空泵， 压缩 泵， 压力培养箱， 数显温度变送器， 数显压力表带 变送器， 数据采集系统， 驱动控制系统， 加热器， 水 浴槽， 其中气源储气瓶通过减压阀、 电磁气阀、 过 滤器、 压力容器和压力培养箱相连 ； 压力培养箱 通过压力容器和真空泵、 压缩泵相连 ； 压力培。

3、养 箱通过压力传感器及温度传感器和数据采集系统 及驱动控制系统相连。本发明能够在体外模拟多 种细胞的体内力学环境尤其是颞颌关节腔的压力 环境， 为体外研究在体细胞的生物力学响应提供 研究平台。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103333800 A CN 103333800 A *CN103333800A* 1/2 页 2 1. 一种体外细胞动静态正 - 负压加载实验系统， 其特征在于该系统包括气源储气瓶 (1)、 第一减压阀 (。

4、2)、 电磁气阀 (3)、 过滤器 (4)、 四通分流器 (5)、 常压缓冲容器 (6)、 真空 泵 (7)、 压缩泵 (8)、 安全阀 (9)、 高压容器 (10)、 第一指针压力表 (11)、 第二减压阀 (12)、 低压容器(13)、 高压缓冲容器(14)、 第二指针压力表(15)、 第一压力变送器(16)、 第三指针 压力表 (17)、 低压电磁气阀 (18)、 第四指针压力表 (19)、 第二压力变送器 (20)、 高压电磁 气阀(21)、 带消声器排气电磁气阀(22)、 常压电磁气阀(23)、 五通分流器(24)、 压力培养箱 (25)、 第一数显温度变送器 (26)、 数显压力表。

5、带变送器 (27)、 数据采集系统 (28)、 显示界面 (29)、 操作面板(30)、 控制主板(31)、 开关电源(32)、 驱动控制系统(33)、 加热器(34)、 第二 数显温度变送器 (35)、 水浴槽 (36)、 水位开关 (37)。 其中， 所述气源储气瓶 (1) 中的气体通过所述第一减压阀 (2)、 电磁气阀 (3) 和过滤器 (4)进入所述四通分流器的一端(5)， 所述四通分流器(5)另外三端分别与所述常压缓冲容 器 (6)、 真空泵 (7)、 压缩泵 (8) 相连接， 所述压缩泵 (8)、 安全阀 (9)、 第一指针压力表 (11) 分别与所述高压容器 (10) 连接， 所。

6、述高压容器 (10) 通过所述第二减压阀 (12) 与所述高 压缓冲容器 (14) 连接， 所述第二指针压力表 (15) 显示所述高压缓冲容器 (14) 中的压力， 所述高压缓冲容器 (14) 中的气体通过所述高压电磁气阀 (21) 与所述五通分流器 (24) 相 连接， 所述低压容器 (13) 的一端与所述真空泵 (7) 相连接， 所述低压容器 (13) 的另一端 与所述低压电磁气阀 (18) 的一端相连接， 所述低压电磁气阀 (18) 的另一端与与所述五通 分流器 (24) 相连接， 所述第一压力变送器 (16)， 第三指针压力表 (17) 分别对所述低压容 器 (13) 中气体压力进行采。

7、样和显示， 所述常压缓冲容器 (6) 的一端与所述四通分流器 (5) 相连接， 所述常压缓冲容器 (6) 的另一端与所述常压电磁气阀 (23) 相连接 ； 所述第四指针 压力表 (19)、 第二压力变送器 (20) 分别对所述常压缓冲容器 (6) 中气体压力进行显示和 采样， 所述带消声器排气电磁气阀 (22) 与所述五通分流器 (24) 相连接 ； 所述压力培养箱 (25)与所述五通分流器(24)相连接， 所述第一数显温度变送器(26)、 数显压力表带变送器 (27)分别对所述常压缓冲容器(6)中气体压力和温度进行显示和采样， 所述加热器(34)对 所述水浴槽 (36) 中的水进行加热， 所。

8、述第二数显温度变送器 (35) 对所述水浴槽 (36) 中的 水温进行采集， 所述水位开关(37)对所述水浴槽(36)中的水位进行采集， 所述数据采集系 统(28)与第一数显温度变送器(26)、 数显压力表带变送器(27)、 第二数显温度变送器(35) 相连接， 并且所述数据采集系统 (28) 与所述控制主板 (31) 连接， 所述开关电源 (32)、 驱动 控制系统 (33)、 显示界面 (29) 和操作面板 (30) 分别与所述控制主板 (31) 相连接。 2.如权利要求1所述体外细胞动静态正-负压加载实验系统， 其特征在于， 所述压力培 养箱 (25) 内设三层培养皿支架， 支架为镂空形。

9、， 能够容纳实验用孔板和培养皿， 使气体容 易同培养皿中的气体交换并达到设定气压。所述压力培养箱 (25) 的舱门中央设置窗口， 为 透明钢化玻璃， 可对细胞加压全程进行可视观察。 3. 如权利要求 1 所述体外细胞动静态正 - 负压加载实验系统， 其特征在于所述高压缓 冲容器(14)、 高压容器(10)、 低压容器(13)、 常压缓冲容器(6)以及真空泵(7)、 压缩泵(8) 组成了压力驱动系统。 4.如权利要求1所述体外细胞动静态正-负压加载实验系统， 其特征在于， 通过用加热 器 (34) 加热置于水浴槽 (36) 中的高压缓冲容器 (14)、 低压容器 (13)、 常压缓冲容器 (6)。

10、， 加热系统中的气体， 以及通过放置在压力培养箱 (25) 下方的固定加热装置直接加热所述 权 利 要 求 书 CN 103333800 A 2 2/2 页 3 压力培养箱 (25)， 从而通过控制主板 (31) 来控制和调节压力培养箱中的温度， 所述第一数 显温度变送器 (26) 对培养箱内的温度进行采样和显示。 5. 如权利要求 1-4 所述体外细胞动静态正 - 负压加载实验系统的压力加载方法， 其特 征在于所述方法包括以下步骤 ： (1)打开气源储气瓶气阀， 使气源储气罐及压力培养箱体内充满95空气和5CO2的 混合气体 ； (2) 将培养皿放入压力培养箱中， 关闭和密闭所述压力培养箱 。

11、； (3) 设定需要的压力模式、 压力大小、 频率及作用时间， 控制主板通过驱动电路控制电 磁阀， 调节并控制所述压力培养箱内气体压力 ； (4) 所述压力培养箱内气体压力通过压力传感器传达至控制主板， 通过程序调节所述 压力培养箱内气体压力的变化并达到设定压力 ； (5) 所述压力培养箱内温度通过温度传感器传送至控制主板， 通过程序调节温度的变 化及维持温度的变化 ； (6) 对于静态压力的加载方式， 通过在控制面板上设定实验参数， 包括压力大小、 正 / 负压模式、 作用时间、 压缩泵 / 真空泵模式， 所述控制主板通过驱动控制系统驱动压缩泵 / 真空泵， 调节所述压力培养箱内的压力， 数。

12、显温度变送器和数显压力变送器分别监测温度 和压力， 并通过数据采集系统传送到控制主板， 控制主板通过设定参数调节并保证所述压 力培养箱内的压力和温度恒定 ； (7) 对于动态压力的加载方式， 通过在所述控制面板上设定实验参数， 包括压力大小、 动态正压 / 动态负压 / 动态正 - 负压模式、 频率、 作用时间、 压缩泵 + 真空泵模式， 控制主 板通过驱动控制系统驱动压缩泵和真空泵， 调节所述压力培养箱内的压力的变化， 数显温 度变送器和数显压力变送器分别监测压力和温度参数， 并通过数据采集系统传送到控制主 板， 调整所述压力培养箱内的压力和温度， 并达到所述压力培养箱内的动态压力变化。 权。

13、 利 要 求 书 CN 103333800 A 3 1/6 页 4 一种体外细胞动静态正 - 负压加载实验系统及方法 技术领域 0001 本发明涉及一种体外细胞动静态正 - 负压加载实验系统及其方法， 属于细胞生物 力学及组织工程学领域。 背景技术 0002 细胞生物力学是研究细胞和力学因子的相互作用的一门科学， 是组织工程学的重 要的组成部分。 生物体时刻处于各种机械力的作用下， 而在体组织和细胞也往往受到压力、 剪切力、 牵张力、 压缩力等不同形式的作用， 不同的力学作用下构成一个力学系统， 在细胞 的多种活动如增殖、 分化、 粘附、 迁移、 凋亡中发挥着重要的作用。但是， 众多的力学因素。

14、在 体内难以区分是单一效应还是联合效应。因此， 研究单一力学因素的生物力学效应对于明 确力学刺激在细胞的生长、 分化等活动中的作用具有指导意义。 目前， 体外细胞力学实验加 载装置的研制已经成为研究细胞生物力学的主要方法。压力在体内细胞常见的力学形式， 在关节中最为常见。 颞颌关节在运动过程中承受着从正压和负压并随着下颌不同的运动方 式而变化， 因此， 能够模拟颞颌关节的压力环境对于研究髁突软骨细胞在软骨改建与再生 具有重要意义。 0003 随着组织工程技术的发展， 干细胞以其旺盛的增殖和分化潜能， 为组织移植和再 造提供了更好的方法， 但是其最大的缺陷在于所生成的软骨细胞外基质力学性能不足，。

15、 而 在合适的压力作用下干细胞会分化为基质成分更为丰富的软骨组织。因此， 设计一种多功 能的体外细胞动静态正 - 负压加载实验系统对于我们研究多种细胞尤其是髁突软骨细胞 力学作用下的生物力学响应， 进一步揭示细胞在不同的压力作用条件下细胞的形态、 增殖、 分化、 凋亡的力学信号传导机制， 对组织工程学建立体外研究模型。 0004 目前， 国外研究细胞的压力加载实验装置是以 Yousefian 研制的细胞压力加载系 统为代表的。而在国内， 本领域已研制不同类型的细胞压力加载实验装置， 但是， 这些实验 装置还存在着不同程度的局限性。具体包括 ： (1) 现有实验装置虽然能够加载静态压力及 动态压。

16、力， 但是还没有对动态负压和动态正 - 负压进行模拟， 难以满足对颞颌关节研究的 需要。 (2)现有实验装置还不能对细胞的压力加载环境进行调控， 难以满足对细胞长时间的 压力加载实验。(3) 现有实验装置的加压模式较单一， 压力加载的范围窄， 难以满足体内不 同压力环境细胞的研究。 发明内容 0005 本发明的目的是研制的一种体外细胞动静态正 - 负压加载实验系统及提供一种 细胞压力加载的方法， 其特点是在体外对细胞在指定培养条件下可以加载多种形式的压 力， 包括(静态正压、 静态负压、 动态正压、 动态负压和动态正-负压)， 并可以对加载压力的 大小、 频率、 作用时间和压力作用模式进行控制。

17、和调节。 实验系统可在不影响压力的前提下 定时排出部分实验系统内的气体并通过设定的程序打开进气电磁阀补气， 按照设定的时间 更换整个实验系统内的气体， 保持培养环境的CO2分压和O2分压恒定， 从而保持细胞培养液 说 明 书 CN 103333800 A 4 2/6 页 5 的 PH 值及 HCO3-浓度的稳定。在不同的压力作用模式下通过两种加热方式保持压力培养箱 内温度的恒定， 通过这些方法保持压力培养箱内的细胞培养的三维环境。该试验系统具有 操作简单、 性能稳定、 控制准确的优点， 能够在体外模拟多种细胞体内的力学环境， 建立体 外研究在体细胞的生物力学响应的平台。 0006 本发明所用的。

18、细胞压力加载实验系统其特点是能够模拟在体细胞的力学环境， 包 括静态正压、 静态负压、 动态正压、 动态负压和动态正-负压。 系统的工作原理是 ： 将培养细 胞的培养皿或培养板放入培养箱内， 打开储气瓶开关， 气体从气源储气瓶中通过减压阀、 电 磁气阀和过滤器进入四通分流器， 再进入常压缓冲容器， 常压缓冲容器的气体通过压缩泵 泵入高压缓冲容器和低压容器， 再分别通过高压电磁气阀和低压电磁气阀的控制经过五通 分流器进入到压力培养箱， 培养箱内的气体再通过五通分流器和常压电磁气阀进入常压缓 冲容器， 形成一个气体的闭路循环。 培养箱内的气体也可通过排气电磁气阀排出， 以完成换 气。此时， 根据设。

19、定的压力作用模式、 压力大小、 频率、 作用时间， 控制主板通过驱动控制系 统控制压缩泵和真空泵工作， 为培养箱内提供相应的静态正压、 静态负压、 动态正压、 动态 负压和动态正 - 负压， 同时压力培养箱及各压力缓冲容器内的压力和温度均可通过各压力 传感器和温度传感器由数据采集系统完成采集， 控制主板可显示系统各部分压力及温度参 数， 并根据设定程序进行调节。 实验过程中， 可以通过压力培养箱舱门的透明钢化玻璃观察 细胞培养的情况， 到达设定工作时间后， 控制主板按照设定的参数结束压力加载。 打开排气 电磁阀， 排空培养箱的气体， 打开培养箱舱门。 0007 发明的目的由以下技术措施来实现 。

20、： 0008 该装置包括 ： 含 5 CO2的混合空气的气源、 压力培养箱、 压力调控系统、 温度调控 系统、 数据采集系统和驱动控制系统。 气源储气瓶通过第一减压阀、 电磁气阀、 过滤器、 四通 分流器、 常压缓冲容器、 高压缓冲容器、 低压容器、 真空泵、 压缩泵和压力培养箱相连 ； 压力 培养箱的另一端和带消声器排气电磁气阀相连 ； 带消声器排气电磁气阀和驱动控制系统相 连并显示在显示界面上 ； 压力培养箱一端和数显压力表带变送器、 第一数显温度变送器， 另 一端和数据采集系统相连接 ； 高压缓冲容器、 低压容器与压力指示表连接 ； 常压缓冲容器 一端和压力变送器连接， 另一端和数据采集。

21、系统连接 ； 高压缓冲容器一端通过电磁气阀与 压力培养箱连接， 另一端通过分流器和压缩泵连接至驱动控制系统 ； 低压容器一端通过电 磁气阀与压力培养箱连接， 另一端通过分流器与真空泵连接至驱动控制系统 ； 常压缓冲容 器、 高压缓冲容器、 低压容器置入水浴槽中 ； 水浴槽一端连接加热器， 另一端连接水位开关、 数显温度变送器与数据采集系统连接 ； 压力调控系统、 温度调控系统、 数据采集系统和驱动 控制系统分别与控制主板连接显示在控制面板上。 0009 压力培养箱体内设三层培养皿支架， 支架为镂空型， 能够容纳实验用孔板和培养 皿， 并使培养箱内气体容易同培养皿中的气体交换， 压力培养箱的进气。

22、口设置在培养箱的 侧面， 并设置挡板防止因频繁的进气和出气而导致的培养箱中气体出现不规律的流动， 从 而避免培养箱中的压力不均匀。 0010 培养箱舱门设计为 4 个螺丝固定， 舱门口用密封圈密封， 舱门中央有圆形观察窗， 为高强度钢化玻璃， 可实现细胞加压全程的透明观察。 0011 本发明的体外细胞动静态正 - 负压加载方法包括以下步骤 ： 0012 (1) 将受试细胞连同培养皿放入压力培养箱中， 关闭培养箱舱门， 密闭压力培养 说 明 书 CN 103333800 A 5 3/6 页 6 腔 ； 0013 (2) 打开储气瓶气阀， 通过减压阀、 过滤器、 常压缓冲容器的气体分别通过压缩泵 。

23、和真空泵进入到高压缓冲容器和低压容器， 再通过电磁阀控制进入到培养箱， 培养箱内的 压力通过电磁阀进入常压缓冲容器， 形成一个气体的闭路循环并充满 95空气和 5 CO2 的混合气体， 水浴槽和固定加热装置使培养箱内的温度达到 362 ； 0014 (3) 设定静态压力模式、 作用时间、 压缩泵 / 真空泵模式或者动态压力模式、 作用 时间、 压缩泵和真空泵模式、 频率， 通过驱动控制系统驱动动力系统及电磁阀调节培养箱内 压力 ； 0015 (4) 压力培养箱内压力通过压力传感器传达到电脑主板， 通过设定好的程序调节 和控制培养箱内的压力 ； 0016 (5) 对于要求静态压力的加载方式， 控。

24、制主板通过驱动压缩泵 / 真空泵， 使培养箱 内的压力达到设定值， 同时根据设定的程序调节压力的变化， 控制培养箱内压力的恒定。 0017 (6) 对于要求动态压力加载方式， 控制主板通过驱动压缩泵和真空泵， 并使压缩泵 和真空泵协调运转， 调节压力箱内气压的变化， 使培养箱内压力按照设定的频率和大小变 化， 并通过压力传感变送器监测， 达到实验要求。 0018 气源为 5 CO2与 95空气的混合气体， 利用医用空气过滤器净化气体， 保证气体 无菌环境 ； 压力培养箱选用无污染、 无毒性的医用耐酸不锈钢材料加工而成， 压力培养箱内 壁为圆弧形设计， 无死角， 便于清洁和消毒。 0019 加热。

25、方式为恒温水槽及辅助加热装置联合加热， 当设定为静态压力时， 由于气体 在培养箱内不流动， 因此控制主板控制固定加热装置为培养箱直接加热。当设定压力为 动态压力时， 由于气体在压力培养箱、 常压缓冲容器、 高压缓冲容器和低压容器之间迅速流 动， 会有热量散失， 控制主板可控制恒温水槽和固定加热装置共同加热， 并保持培养箱内温 度恒定。 0020 数据采集系统包括压力传感变送器、 温度传感变送器， 并和控制主板连接。 0021 控制主板写入的程序是调控压力变化的核心， 其功能如下 ： 0022 驱动压缩泵和真空泵产生气压， 使高压缓冲容器和低压容器内产生一定的压力， 高压缓冲容器、 低压容器与培。

26、养箱相流通， 并对压力培养箱内产生一定频率、 大小的动态或 者静态压力， 同时监测压缩泵和真空泵的运行状态， 通过对驱动控制系统进行调节使压力 培养系统稳定。 0023 电磁阀控制功能 ： 通过控制主板控制电磁阀的开关调节进气和排气， 通过控制电 磁阀的开关时间调节气体的流量从而精确调节培养箱内压力。 0024 数据处理及显示功能 ： 按照设定的频率、 压力、 工作时间、 动 / 静态压力模式， 控制 主板驱动压缩泵和真空泵工作， 通过压力缓冲容器对培养箱内的压力进行调节， 产生一定 大小的静态压力或者一定频率和大小的动态压力。同时， 通过数据采集系统对压力培养箱 内的温度、 压力进行数据采集。

27、， 并显示在显示界面上， 同时以波形曲线动态显示出压力变化 的过程， 可对培养箱内的温度、 压力进行实时监控。 0025 本发明有以下优点 ： 0026 (1) 本发明的加热方式为恒温水槽及固定加热装置联合加热， 在静态压力模式下， 气体在培养箱内处于静止状态， 固定加热装置工作并保持培养箱温度恒定在 37。在动态 说 明 书 CN 103333800 A 6 4/6 页 7 压力模式下， 气体在常压缓冲容器、 高压缓冲容、 高压容器和低压容器以及压力培养箱内快 速流动， 恒温水槽为浸没在水浴中的压力容器加热， 保证整个系统中的气体温度保持恒温， 并补偿系统管路中气体热量的散失， 通过这种加热。

28、方式来保证整个细胞培养环境恒温的稳 定， 保证细胞生物活性， 达到较好的细胞恒温培养环境。 同时， 在动态压力模式下， 气体在压 力培养箱内经过快速压缩后产热， 会导致细胞培养箱内的温度急剧变化， 而气体在压力培 养箱和压力缓冲容器之间进行交换后能够保持培养箱内温度的恒定。 0027 (2) 在本发明中， 压力驱动系统采用的是压缩泵和真空泵， 可提供较大范围的正压 和负压， 同时压力缓冲容器及压力培养箱均采用耐高压的不锈钢制成， 因此可对细胞进行 压力范围宽、 压力模式多 ( 静态负压、 静态正压、 动态负压、 动态正压和动态正 - 负压 ) 的细 胞力学加载， 提供不同的压力环境， 可应用于。

29、多种细胞力学研究。 0028 (3) 在本发明中， 因压力培养箱为密闭环境， 细胞长时间的加压状态下会改变气 体的组成比例， 主板控制系统在按照设定的程序定时排出部分实验系统内的气体的同时按 照设定的程序打开进气电磁阀补气， 并在设定的内时间更换整个实验系统内的气体而不影 响系统的稳定性， 保持培养环境的 CO2分压和 O2分压恒定， 从而保持细胞培养液的 PH 值及 HCO3-浓度的稳定保证细胞良好的生存环境。 0029 (4) 在本发明中， 控制面板简单易操作， 可实时显示压力培养箱的压力、 温度、 频 率、 作用时间、 缓冲容器的压力、 压力培养箱内压力的变化轨迹和压力波形曲线， 并通过。

30、数 据采集系统到对培养箱的各项参数进行实时监控。 0030 (5) 在本发明中， 动静态压力控制智能化 ： 在静态模式下， 压缩泵或真空泵工作， 当压力培养箱内部达到设定压力后， 压缩泵或真空泵停止工作。 培养箱内部气压变化时， 数 据采集系统检测并采集到压力数据后， 控制主板命令打开进气电磁阀或排气电磁阀， 调节 培养箱内部气体， 保持培养箱内部的压力恒定。 附图说明 0031 图 1 为体外细胞动静态正 - 负压加载实验装置 0032 图中 ： 1、 气源储气瓶， 2、 第一减压阀， 3、 电磁气阀， 4、 过滤器， 5、 四通分流器， 6、 常 压缓冲容器， 7、 真空泵， 8、 压缩泵。

31、， 9、 安全阀， 10、 高压容器， 11、 第一指针压力表， 12、 第二减 压阀， 13、 低压容器， 14、 高压缓冲容器， 15、 第二指针压力表， 16、 第一压力变送器， 17、 第三 指针压力表， 18、 低压电磁气阀， 19、 第四指针压力表， 20、 第二压力变送器， 21、 高压电磁气 阀， 22、 带消声器排气电磁气阀， 23、 常压电磁气阀， 24、 五通分流器， 25、 压力培养箱， 26、 第 一数显温度变送器， 27、 数显压力表带变送器， 28、 数据采集系统， 29、 显示界面， 30、 操作面 板， 31、 控制主板， 32、 开关电源， 33、 驱动控制。

32、系统， 34、 加热器， 35、 第二数显温度变送器， 36、 水浴槽， 37、 水位开关。 0033 图 2 为压力培养箱示意图 0034 图中 ： 25、 压力培养箱， 26、 数显温度变送器， 27、 数显压力表带变送器， 38、 进气出 气口， 39、 细胞培养皿， 40、 钢化玻璃观察窗， 41、 培养皿支架， 42、 细胞培养箱支架。 0035 图 3 为体外细胞动静态正 - 负压加载实验系统显示界面 0036 图 4 为体外细胞动静态正 - 负压加载实验系统的程序流程图 说 明 书 CN 103333800 A 7 5/6 页 8 具体实施方式 0037 以下结合附图对本发明的原。

33、理和特征进行描述， 所举实例只是用于解释并进一步 说明本发明， 并非限定本发明的范围。本领域中技术熟练的研究人员对本发明的技术方案 做出的各种非本质的改进和调整， 都应纳入本发明的保护范围。 0038 参照附图 1 本发明气源储气瓶 1 中的气体通过第一减压阀 2、 电磁气阀 3 和过滤 器 4 进入四通分流器 5。四通分流器 5 另外三端分别与常压缓冲容器 6、 真空泵 7、 压缩泵 8 相连接。压缩泵 8 与高压容器 10 连接， 安全阀 9、 第一指针压力表 11 与高压容器 10 连接， 高压容器 10 通过第二减压阀 12 与高压缓冲容器 14 连接， 第二指针压力表 15 显示高压。

34、缓 冲容器 14 中的压力， 高压缓冲容器 14 中的气体通过高压电磁气阀 21 与五通分流器 24 相 连接。低压容器 13 的一端与真空泵 7 相连接， 低压容器 13 的另一端与低压电磁气阀 18 的 一端相连接， 低压电磁气阀 18 的另一端与与五通分流器 24 相连接。第一压力变送器 16、 第三指针压力表 17 分别对低压容器 13 中气体压力进行采样和显示。常压缓冲容器 6 的一 端与四通分流器 5 相连接， 另一端与常压电磁气阀 23 相连接 ； 第四指针压力表 19、 第二压 力变送器 20 分别对常压缓冲容器 6 中气体压力进行显示和采样。带消声器排气电磁气阀 22 与五通。

35、分流器 24 相连接 ； 压力培养箱 25 与五通分流器 24 相连接， 第一数显温度变送器 26， 数显压力表带变送器 27 分别对常压缓冲容器 6 中气体压力和温度进行显示和采样。加 热器 34 对水浴槽 36 中的水进行加热， 第二数显温度变送器 35 对水浴槽 36 中的水温进行 采集， 水位开关 37 对水浴槽 36 中的水位进行采集。数据采集系统 28 与系统的各数据采集 传感器相连接， 并与控制主板 31 连接， 开关电源 32、 驱动控制系统 33、 显示界面 29 和操作 面板 30 分别与控制主板 31 相连接。 0039 压力培养箱体 25 内设三层培养皿支架 41， 支。

36、架为镂空型， 能够容纳细胞培养皿 39， 并使气体容易同培养皿中的气体交换达到设定气压， 同时压力培养箱的进气口 38 设置 在培养箱的侧面， 并设置挡板防止因频繁的进气和出气导致培养箱中的气体出现不规律的 流动， 从而避免培养箱中的压力不均匀。 0040 培养箱舱门设计为 4 个螺丝固定， 舱门口用密封圈密封， 舱门中央有圆形钢化玻 璃观察窗 40， 可实现细胞加压全程的透明观察。 0041 本发明的体外细胞动静态正 - 负压加载方法包括以下步骤 ： 0042 (1) 打开气源储气瓶气阀， 使气源储气罐及压力培养箱体内充满 95空气和 5 CO2的混合气体 ； 0043 (2) 将培养皿放入。

37、压力培养箱中， 关闭和密闭所述压力培养箱 ； 0044 (3) 设定需要的压力模式、 压力大小、 频率及作用时间， 控制主板通过驱动电路控 制电磁阀， 调节并控制所述压力培养箱内气体压力 ； 0045 (4) 所述压力培养箱内气体压力通过压力传感器传达至控制主板， 通过程序调节 所述压力培养箱内气体压力的变化并达到设定压力 ； 0046 (5) 所述压力培养箱内温度通过温度传感器传送至控制主板， 通过程序调节温度 的变化及维持温度的变化 ； 0047 (6) 对于静态压力的加载方式， 通过在控制面板上设定实验参数， 包括压力大小、 正 / 负压模式、 作用时间、 压缩泵 / 真空泵模式， 所述。

38、控制主板通过驱动控制系统驱动压缩 泵 / 真空泵， 调节所述压力培养箱内的压力， 数显温度变送器和数显压力变送器分别监测 说 明 书 CN 103333800 A 8 6/6 页 9 温度和压力， 并通过数据采集系统传送到控制主板， 控制主板通过设定参数调节并保证所 述压力培养箱内的压力和温度恒定 ； 0048 (7) 对于动态压力的加载方式， 通过在所述控制面板上设定实验参数， 包括压力大 小、 动态正压 / 动态负压 / 动态正 - 负压模式、 频率、 作用时间、 压缩泵 + 真空泵模式， 控制 主板通过驱动控制系统驱动压缩泵和真空泵， 调节所述压力培养箱内的压力的变化， 数显 温度变送器和数显压力变送器分别监测压力和温度参数， 并通过数据采集系统传送到控制 主板， 调整所述压力培养箱内的压力和温度， 并达到所述压力培养箱内的动态压力变化。 说 明 书 CN 103333800 A 9 1/3 页 10 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103333800 A 10 2/3 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 103333800 A 11 3/3 页 12 图 4 说 明 书 附 图 CN 103333800 A 12 。