种变应力波细胞动态张应力试验系统'

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1、2005年9月重庆大学学报(自然科学版)Sep．2005第28卷第9期JournalofChongqingUn—iversity(NaturalScienceEdition)V01．28No．9文章编号：1000—582X(2005)09—0001—04一种变应力波细胞动态张应力试验系统’余愚，秦树人，邓志平，朱维兵，周继祥(1．西华大学机械工程电子学院，成都610039；2．重庆大学机械工程学院，重庆400030；3．第三军医大学，重庆400030)摘要：阐述了膜式变应力波细胞动态张应力试验系统的构成、系统的设计思想以及系统的工作原理，提出了利用密闭液体传递压力，

2、采用DDC控制的两轴联动的空间机构，实现变应力波动态张应力的设计方案：两轴联动的空间机构之一是由交流伺服系统驱动的应力幅值调制盘，其主运动为匀速和变速回转运动，转速可调控；其二是由步进电机带动的液压工作台，通过动态地改变调制盘和液压工作台的相对位置，实现液压缸活塞行程的动态变化．空间机构的调制盘的转动和液压工作台活塞杆相对调制盘的径向移动的运动合成后，形成液压缸变频和变压力幅值的液体压力输出，通过压力微调、多路分压后进一步转换为变频、变应力幅的细胞薄膜张应力．经试验验证：该系统结构简单，成本低廉，工作可靠，调控方便，经济可行．关键词：细胞应力试验；动态应力波；应力发

3、生器；DDC应力调制；膜式应力波中图分类号：0344．4文献标识码：A组织细胞增殖活化变化规律的研究是目前国内外1应用于细胞应力实验的加载系统的现状医学和生物学界正在兴起的研究热点．研究表明：当外源性机械应力刺激的信号作用于组织细胞时，细胞外目前细胞应力实验研究中应用最广的加载系统有基质(ECM)中的胶元纤维通过纤维连接蛋白FN、层如下几种：结合蛋白(1aminin)等细胞粘附分子上的胶元结合位1．1由Owan设计制作的“四点梁加载装置”．其点，把机械力刺激信号传递到CSK—ECM复合体．然采用机电一体化技术，实验中能精确地控制细胞的应后，通过整合素(integri

4、n)一微丝途径和钙依赖蛋白E力应变量，具有很大的发展潜力．其缺点是机构复杂，一微管途径把机械应力的刺激信号传递到细胞骨架，动态性能欠佳，难以提供多种不同类型的动载荷，制造成本高．使细胞骨架结构的分布和聚合发生改变，进而使与之1．2由SchafferBrighton，Anderson设计制作的偶联的离子通道的通透性和部分表面受体的活性增“膜式细胞加载装置”．是目前研究应力条件下细胞增加，使与之偶联的多种信号传导通道中的蛋白质和效殖、分化和功能活动变化特性时使用最多的装置．这种应酶的功能发生变化，产生出第二信使，并最终把信号装置造价高，只能对生物膜施加静态应力，且伴随有

5、在传递到细胞核，促发细胞增殖、分化和代谢的改生物膜中产生剪应力而影响实验精度．变¨I4．为了进一步研究揭示在不同应力、应变条件1．3由Neilinger—wilke设计制作的“膜式单向下，组织细胞增殖活化变化的规律、应力应变对组织细拉伸加载装置”．该装置由于多方面原因而较少被胞内DNA合成量的影响、对组织细胞分化增殖和代谢采用．的影响、对组织细胞胶元纤维合成总量的影响、对组织1．4由作者设计建立的“膜式动态应力系统”，细胞多种活性因子和酶的合成代谢的影响等，作者研该系统具有“膜式细胞加载装置”的优点，可对细胞膜制出了一种新的多功能的细胞应力实验的系统——膜施加静压力

6、，也能加载多种类型的动态应力甚至根据式变应力波细胞动态张应力试验系统，以下简称为膜需要设定，可以满足对动态参数影响的研究，且在同一式动态系统．时段对来自同一应力源的多个细胞样本进行实验研·收稿日期：2005—04—10基金项目：国家自然科学基金资助项目(30200054／C01050304)作者简介：余愚(1959一)，男，四川巴中人，西华大学副教授，工学硕士，主要从事测控技术与机电一体方面的研究2重庆大学学报(自然科学版)2005生究．该系统是上述系统中结构最简单、成本最低，调控控性差．虽然许多装置也采用液压系统来产生液体微方便，功能最全的系统．压力，或者功能欠缺

7、，或者因系统过于复杂成本高，而不能完全满足更深层次的实验研究的需要，因此在分2膜式动态应力试验系统的主要性能指标和析借鉴前人经验的基础上，提出了现行的经济可行的技术要求方案，采用机、电、液一体化技术构成变应力波细胞动建立膜式变应力波细胞动态张应力试验系统，目态张应力试验系统：的在于研究并揭示不同应力应变条件下细胞增殖活化3．1以柱塞泵为压力源，利用密闭液压系统压力变化的规律．对试验系统的最根本的要求，是能够将拟的传递特性，将柱塞泵提供的可变压力波，转换为薄膜观察和研究的组织细胞，置于一种可重复实现的有特细胞组织的变应力波．定变化规律的应力应变条件下，从而将应力应