利用三维回转器和超声波的细胞刺激装置及细胞刺激方法 |
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申请号 | CN201480029117.0 | 申请日 | 2014-02-13 | 公开(公告)号 | CN105339504B | 公开(公告)日 | 2017-11-21 |
申请人 | 延世大学校; 原州产学协力团; | 发明人 | 金翰成; 朴智炯; 徐宗范; 严始内; 孙政佑; 申泰民; 徐东贤; 黃栋炫; 金成国; | ||||
摘要 | 本 发明 涉及利用三维回转器和 超 声波 的细胞刺激装置及细胞刺激方法,尤其涉及利用三维回转器和 超声波 的细胞刺激装置,其特征在于,包括:垫板; 支撑 部件,一端与垫板的上部面一侧结合;外部 框架 ,呈四 角 框架形状,设在隔开规定间隔的2个支撑部件之间;内部框架,呈四角框架形状,设在外部框架内部空间;培养板,固定于内部框架内部空间,培养细胞;第一 马 达部,设在垫板或支撑部件的一侧,传递旋转动 力 ;第二马达部,设在外部框架的外侧面一侧,传递旋转动力;控制部,控制第一、第二马达部;输出部固定部件,按长度方向长长地穿孔有固定长孔,固定于内部框架;超声波输出部,设在输出部固定部件的固定长孔的一侧;超声波装置,刺激培养板的细胞。 | ||||||
权利要求 | 1.一种利用三维回转器和超声波的细胞刺激装置,其系一种用于研究在微重力环境下对人类的负面影响和对策的实验装置,上述利用三维回转器和超声波的细胞刺激装置的特征在于,包括: |
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说明书全文 | 利用三维回转器和超声波的细胞刺激装置及细胞刺激方法技术领域背景技术[0003] 比如载人火星探测,若直到回归地球需要约两年半的时间,人体长时间暴露于宇宙环境下,则生物组织发生很大的变化,由此在宇宙执行任务方面也有可能受到影响。例如,在滞留于宇宙时,人体最重要的组织之一的骨头的骨密度每月约减少1%,从而在长时间滞留于宇宙时有可能产生严重的问题。 [0004] 因此,为了成功进行宇宙计划,应该准备对策,来将在宇宙环境的微重力环境下有可能发生在人类身上的负面影响及上述影响最小化。 [0005] 为了研究如上所述的宇宙环境中的影响,如美国公开专利第2005-028650 A1号,利用三维回转器来进行很多研究,但当前,几乎没有可进行有关对在上述宇宙环境,即微重力环境下发生的负面影响的对策研究的实验装置。其中,尤其没有可评价人类的肌肉骨骼的损失且可开发其对策的装置。 发明内容[0006] 本发明用于解决如上所述的问题,其目的在于,提供三维回转器与超声波输出部相结合的装置及利用上述装置的方法,以便可研究对在微重力环境下有可能发生在人类身上的负面影响的对策。 [0007] 为了实现如上所述的目的,本发明提供利用三维回转器和超声波的细胞刺激装置,其系一种用于研究在微重力环境下对人类的负面影响和对策的实验装置,上述利用三维回转器和超声波的细胞刺激装置的特征在于,包括:垫板;支撑部件,一端与垫板的上部面一侧相结合;外部框架,呈4个部件结合而成的四角框架形状,上述外部框架以将单轴方向作为中心旋转的方式设在隔开规定间隔的2个支撑部件之间;内部框架,呈4个部件结合而成的四角框架形状,上述内部框架以将与上述外部框架的旋转方向垂直的轴方向作为中心旋转的方式设在外部框架的内部空间;培养板,固定于内部框架的内部空间,用于培养细胞;第一马达部,设在垫板或支撑部件的一侧,与外部框架相连接来传递旋转动力;第二马达部,设在外部框架的外侧面一侧,与内部框架相连接来传递旋转动力;控制部,与第一马达部和第二马达部电连接来控制第一马达部和第二马达部;输出部固定部件,固定于内部框架,来从培养板的上部面隔开规定间隔,沿着上述输出部固定部件的长度方向长长地穿孔有固定长孔;超声波输出部,设在输出部固定部件的固定长孔的一侧;以及超声波装置,与超声波输出部相连接来刺激培养板的细胞。 [0008] 并且,本发明提供利用三维回转器和超声波的细胞刺激方法,其系一种用于研究在微重力环境下对人类的负面影响和对策的实验方法,上述利用三维回转器和超声波的细胞刺激方法的特征在于,包括:步骤(a),在实验室设置三维回转器,上述三维回转器包括:垫板;支撑部件,一端与垫板的上部面一侧相结合;外部框架,呈4个部件结合而成的四角框架形状,上述外部框架以将单轴方向作为中心旋转的方式设在隔开规定间隔的2个支撑部件之间;内部框架,呈4个部件结合而成的四角框架形状,上述内部框架以将与外部框架的旋转方向垂直的轴方向作为中心旋转的方式设在外部框架的内部空间;第一马达部,设在垫板或支撑部件的一侧,与外部框架相连接来传递旋转动力;以及第二马达部,设在外部框架的外侧面一侧,与内部框架相连接来传递旋转动力;步骤(b),在内部框架的内部空间固定用于培养细胞的培养板;步骤(c),将输出部固定部件固定于内部框架,来使输出部固定部件从培养板的上部面隔开规定间隔,在沿着输出部固定部件的长度方向长长地穿孔有固定长孔的一侧固定有超声波输出部;步骤(d),连接第一马达部及第二马达部和控制部;步骤(e),连接超声波输出部和超声波装置;以及步骤(f),使控制部和超声波装置工作,来刺激培养板的细胞。 [0009] 本发明具有如下优点:不仅可以研究在微重力环境下发生在人类身上的负面影响,还可以研究有关上述影响的对策。 [0011] 图1为表示本发明细胞刺激装置的立体图。 [0012] 图2为图1的分解立体图。 [0013] 图3为表示图1中的控制部与超声波装置相连接的状态的立体图。 [0014] 图4为表示本发明的输出部固定部件与超声波输出部相结合的状态的立体图。 [0015] 图5为表示本发明细胞刺激方法的流程图。 [0016] 附图标记的说明 [0017] 10:细胞刺激装置 100:垫板 [0018] 200:支撑部件 210:第一旋转孔 [0019] 300:外部框架 310:第二旋转孔 [0020] 400:内部框架 410:第三旋转孔 [0021] 500:培养板 600:第一马达部 [0022] 650:第二马达部 700:控制部 [0023] 800:输出部固定部件 810:固定长孔 [0024] 820:超声波输出部 850:超声波装置 [0025] 900:第一旋转轴 910:第一带 [0027] 960:第二带 970:第二旋转齿轮 具体实施方式[0028] 以下,参照附图,详细说明本发明的利用三维回转器和超声波的细胞刺激装置及细胞刺激方法的具体内容。 [0029] 图1为表示本发明细胞刺激装置的立体图,图2为图1的分解立体图。 [0030] 图3为表示图1中的控制部与超声波装置相连接的状态的立体图。图4为表示本发明的输出部固定部件与超声波输出部相结合的状态的立体图。 [0031] 本发明涉及利用三维回转器和超声波的细胞刺激装置10,详细地,其系一种用于研究在微重力环境下对人类的负面影响和对策的实验装置,上述利用三维回转器和超声波的细胞刺激装置10的特征在于,包括:垫板100;支撑部件200,一端与垫板100的上部面一侧相结合;外部框架300,呈4个部件结合而成的四角框架形状,上述外部框架300以将单轴方向作为中心旋转的方式设在隔开规定间隔的2个支撑部件200之间;内部框架400,呈4个部件结合而成的四角框架形状,上述内部框架400以将与上述外部框架300的旋转方向垂直的轴方向作为中心旋转的方式设在外部框架300的内部空间;培养板500,固定于内部框架400的内部空间,用于培养细胞;第一马达部600,设在垫板100或支撑部件200的一侧,与外部框架300相连接来传递旋转动力;第二马达部650,设在外部框架300的外侧面一侧,与内部框架400相连接来传递旋转动力;控制部700,与第一马达部600和第二马达部650电连接来控制第一马达部600和第二马达部650;输出部固定部件800,固定于内部框架400,来从培养板500的上部面隔开规定间隔,沿着上述输出部固定部件800的长度方向长长地穿孔有固定长孔810;超声波输出部820,设在输出部固定部件800的固定长孔810的一侧;以及超声波装置 850,与超声波输出部820相连接来刺激培养板500的细胞。 [0032] 本发明涉及细胞刺激装置10,上述细胞刺激装置10包括:垫板100、支撑部件200、外部框架300、内部框架400、培养板500、第一马达部600、第二马达部650、控制部700、输出部固定部件800、超声波输出部820及超声波装置850。 [0033] 近来,载人宇宙飞行计划和与其相关的宇宙生命科学领域在韩国国内外受到很多关注。比如载人火星探测,若直到回归地球需要约两年半的时间,人体长时间暴露于宇宙环境下,则生物组织发生很大的变化,由此在宇宙执行任务方面也有可能受到影响。例如,在滞留于宇宙时,人体最重要的组织之一的骨头的骨密度每月约减少1%,从而在长时间滞留于宇宙时有可能产生严重的问题。 [0034] 因此,为了成功进行宇宙计划,应该准备对策,来将在宇宙环境的微重力环境下有可能发生在人类身上的负面影响及上述影响最小化。 [0035] 为了研究如上所述的宇宙环境中的影响,如美国公开专利第2005-028650 A1号,利用三维回转器来进行很多研究,但当前,几乎没有可进行有关对在上述宇宙环境,即微重力环境下发生的负面影响的对策研究的实验装置。其中,尤其没有可评价人类的肌肉骨骼的损失且可开发其对策的装置。 [0036] 为了克服如上所述的问题,在本发明中,观察在微重力环境下细胞受到的影响,并为了解决这一问题,开发了通过超声波装置850给在微重力环境下培养的细胞带来刺激的装置。即,通过本发明可研究出可去除在宇宙环境下人类受到的负面影响的方法。 [0037] 垫板100为用于安装本发明的细胞刺激装置10的现有的板。通常,若要是用于安装细胞刺激装置10的平平的板,则可使用任何材料,若在规定的结构物或箱子安装本发明的装置,则意味着上述结构物或箱子的底面。 [0038] 支撑部件200为用于支撑后述的外部框架300的部件,上述支撑部件200的一端与垫板100的上部面一侧相结合。并且,在支撑部件200的另一端穿孔有第一旋转孔210,可使与外部框架300的结合变得容易。支撑部件200由用于支撑框架的普通的板部件形成,若满足所需的强度,则可使用任何材料。 [0039] 外部框架300呈4个部件结合而成的四角框架形状,上述外部框架300以将单轴方向作为中心旋转的方式设在隔开规定间隔的2个支撑部件200之间。外部框架300在各部件的一侧穿孔有第二旋转孔310,来使多个结构的结合变得容易。即,外部框架300容易与支撑部件200相结合,从而借助一端贯通上述第一旋转孔210和上述第二旋转孔310的第一旋转轴900能够以第一旋转轴900为中心进行旋转。外部框架300具有每当第一旋转轴900旋转时一同旋转的结构,若满足所需的强度,则可使用多种材料。 [0040] 内部框架400呈4个部件结合而成的四角框架形状,上述内部框架400以将与上述外部框架300的旋转方向垂直的轴方向作为中心旋转的方式设在外部框架300的内部空间。内部框架400在相向的各部件的一侧分别穿孔有第三旋转孔410,来使多个结构的结合变得容易。即,内部框架400设在外部框架300的内部空间,从而借助一端贯通上述第三旋转孔 410和上述第二旋转孔310的第二旋转轴950以第二旋转轴950为中心进行旋转。第二旋转轴 950和第一旋转轴900向互相正交的方向设置,若以外部框架300为基准来观察,则第二旋转轴950设在与设置第一旋转轴900的部件正交的部件。内部框架400具有每当第二旋转轴950旋转时一同旋转的结构,若满足所需的强度,则可使用多种材料。 [0041] 培养板500固定在内部框架400的内部空间,用于培养细胞。培养板500借助上述外部框架300和内部框架400的旋转,可在宇宙环境,即微重力环境下培养培养板500中的细胞。培养板500使用培养细胞时所用的普通的板。 [0042] 第一马达部600设在垫板100或支撑部件200的一侧,与外部框架300相连接来传递旋转动力。第一马达部600由后述的控制部700控制,用于使在培养板500培养的细胞在微重力环境下培养。即,培养板500的细胞可由后述的第二马达部650和第一马达部600在微重力环境下培养。第一马达部600利用第一带910与上述第一旋转轴900的另一端相连接,来使外部框架300以第一旋转轴900为中心旋转,上述第一马达部600使用在三维回转器中通常使用的马达。 [0043] 第二马达部650设在外部框架300的外侧面一侧,与内部框架400相连接来传递旋转动力。第二马达部650由后述的控制部700控制,用于使在培养板500培养的细胞在微重力环境下培养。第二马达部650利用第二带960与上述第二旋转轴950的另一端相连接,来使内部框架400以第二旋转轴950为中心旋转,上述第二马达部650使用在三维回转器中通常使用的马达。 [0044] 为了容易地传递第一马达部600和第二马达部650的旋转力,本发明可在第一旋转轴900的另一端设置第一旋转齿轮920,并在第二旋转轴950的另一端设置第二旋转齿轮970。即,第一旋转齿轮920和第二旋转齿轮970分别设在第一旋转轴900和第二旋转轴950,来使从第一马达部600和第二马达部650传递过来的旋转力更加切实。第一旋转齿轮920和第二旋转齿轮970使用与马达相连接来传递旋转力的普通齿轮。 [0045] 如图3所示,控制部700与第一马达部600和第二马达部650电连接来控制第一马达部600和第二马达部650。控制部700控制第一马达部600和第二马达部650的旋转,用于使内部框架400和外部框架300旋转,从而可在微重力环境下培养培养板500的细胞。通常,控制部700可使用多种装置,但为了容易地控制而使用计算机。在用于控制部700的计算机设置有用于控制第一马达部600和第二马达部650的程序,从而可在微重力环境下培养培养板500的细胞。 [0046] 输出部固定部件800固定于内部框架400,来从培养板500的上部面隔开规定间隔,沿着上述输出部固定部件800的长度方向长长地穿孔有固定长孔810。输出部固定部件800的一端或两端固定于内部框架400的上部面一侧。若可设置超声波输出部820并固定于内部框架400的上部面,则输出部固定部件800可使用多种形态和材料。 [0047] 超声波输出部820设在输出部固定部件800的固定长孔810一侧,用于给在培养板500培养的细胞带来超声波刺激。超声波输出部820使用超声波治疗领域中通常用于输出超声波的装置。 [0048] 如图3所示,超声波装置850为与超声波输出部820相连接来刺激培养板500的细胞的结构的普通的超声波装置。超声波装置850为了去除在微重力环境下的细胞的负面影响,以多种强度刺激细胞。即,超声波装置850可根据在微重力环境下的细胞的变化,研究能够以多种强度(超声波脉冲及脉冲重复频率的持续时间等)刺激细胞,从而去除在微重力环境下的细胞的负面影响的最佳的超声波强度。 [0049] 在本发明中使用的第一旋转轴900和第二旋转轴950可以为滑环。如图3所示,控制部700可直接与第一马达部600、第二马达部650相连接,但优选地,将电线设置成贯通滑环内部,来防止用于连接控制部700和第一马达部600、第二马达部650的电线在框架旋转时缠绕。并且,如图3所示,超声波输出部820也可直接与超声波装置850相连接,但优选地,将电线设置成贯通滑环内部,来防止用于连接超声波输出部820和超声波装置850的电线在框架旋转时缠绕。在本发明中,第一旋转轴900和第二旋转轴950为滑环,因此有关第一马达部600、第二马达部650及超声波输出部820的配线无需设置得复杂,并且不发生由框架的旋转引起的缠绕,从而不损坏多个线。 [0050] 图5为表示本发明的细胞刺激方法的流程图。 [0051] 本发明涉及利用三维回转器和超声波的细胞刺激方法,详细地,其系一种用于研究在微重力环境下对人类的负面影响和对策的实验方法,上述利用三维回转器和超声波的细胞刺激方法的特征在于,包括:步骤(a),在实验室设置三维回转器,上述三维回转器包括:垫板100;支撑部件200,一端与垫板100的上部面一侧相结合;外部框架300,呈4个部件结合而成的四角框架形状,上述外部框架300以将单轴方向作为中心旋转的方式设在隔开规定间隔的2个支撑部件200之间;内部框架400,呈4个部件结合而成的四角框架形状,上述内部框架400以将与外部框架300的旋转方向垂直的轴方向作为中心旋转的方式设在外部框架300的内部空间;第一马达部600,设在垫板100或支撑部件200的一侧,与外部框架300相连接来传递旋转动力;以及第二马达部650,设在外部框架300的外侧面一侧,与内部框架400相连接来传递旋转动力;步骤(b),在内部框架400的内部空间固定用于培养细胞的培养板500;步骤(c),将输出部固定部件800固定于内部框架400,来使输出部固定部件800从培养板500的上部面隔开规定间隔,在沿着输出部固定部件800的长度方向长长地穿孔有固定长孔810的一侧固定有超声波输出部820;步骤(d),连接第一马达部600及第二马达部650和控制部700;步骤(e),连接超声波输出部820和超声波装置850;以及步骤(f),使控制部700和超声波装置850工作,来刺培养板500的细胞。 [0052] 本发明涉及利用三维回转器和超声波的细胞刺激方法,上述利用三维回转器和超声波的细胞刺激方法由步骤(a)至步骤(f)构成。即,本发明涉及利用上述细胞刺激装置10来刺激细胞的方法,并涉及用于研究在宇宙环境,即微重力环境下,细胞受到的负面影响和有关其的对策的细胞刺激方法。在此未说明的结构的说明视为在上述细胞刺激装置10中已说明。 [0053] 在步骤(a)中,将由垫板100、支撑部件200、外部框架300、内部框架400、第一马达部600及第二马达部650构成的装置安装于实验室或规定场所。 [0054] 在步骤(b)中,将用于培养细胞的的培养板500固定于内部框架400的内部空间。培养板500固定于内部框架400的内部,从而防止当内部框架400旋转时,培养板500从内部框架400脱离。 [0055] 在步骤(c)中,将固定有超声波输出部820的输出部固定部件800固定于内部框架400,来使输出部固定部件800从培养板500上部面隔开规定间隔。输出部固定部件800固定于内部框架400的上部面,从而防止当内部框架400旋转时,输出部固定部件800从内部框架 400脱离。 [0056] 在步骤(d)中,使控制部700和第一马达部600及第二马达部650电连接,从而防止当多个框架旋转时,配线缠绕。 [0057] 在步骤(e)中,连接超声波输出部820和超声波装置850,从而防止当多个框架旋转时,配线缠绕。 [0058] 在步骤(f)中,使控制部700和超声波装置850工作,来刺激在培养板500的细胞。在步骤(f)中,为了研究在微重力环境下,细胞的负面影响和与其相关的对策,使控制部700和超声波装置850工作。 [0059] 本发明还可包括:第一旋转孔210,穿孔于支撑部件200的另一端;第二旋转孔310,穿孔于外部框架300的各个部件的一侧;第三旋转孔410,穿孔于内部框架400的各个部件的一侧;第一旋转轴900,一端贯通第一旋转孔210和第二旋转孔310;以及第二旋转轴950,一端贯通第二旋转孔310和第三旋转孔410,第一马达部600可利用第一带910与第一旋转轴900的另一端相连接,来使外部框架300以第一旋转轴900为中心进行旋转,第二马达部650可利用第二带960与第二旋转轴950的另一端相连接,来使内部框架400以第二旋转轴950为中心进行旋转。本发明为了容易地传递第一马达部600和第二马达部650的旋转力,可在第一旋转轴900的另一端设置第一旋转齿轮920,可在第二旋转轴950的另一端设置第二旋转齿轮970。 [0060] 在本发明中,为了使结构之间的结合明确且容易,可添加上述多个结构,并在上述细胞刺激装置10中进行了详细说明。 [0061] 并且,第一旋转轴900和第二旋转轴950为滑环,从而可防止配置于内部的线缠绕。 |