专利摘要

本发明涉及医工交叉领域，具体涉及采用力刺激方式进行心肌细胞体外功能测试与调控的方法，包括：步骤S1，对包裹心肌细胞的整体凝胶施加力刺激，以采集心肌细胞的伸展和迁移数据；步骤S2，取整体凝胶的局部，并对局部凝胶施加力‑电耦合式刺激，以采集心肌细胞收缩力和收缩频率数据；以及步骤S3，降解凝胶得到细胞悬液，以采集细胞悬液的参数数据；本发明的方法通过力刺激加载装置对整体凝胶施加应变或应力，经过对细胞的生长观测后，再经挑选对局部凝胶同时施加拉伸应力、挤压应力和扭切应力，使心肌细胞能够通过细胞膜上的力敏感离子通道感受细胞微环境中的静态和动态力学刺激，激活细胞膜上的电生理和细胞内的生物化学响应，这对调控心肌细胞的结构和功能起到非常重要的作用。

权利要求

1.一种采用力刺激方式进行心肌细胞体外功能测试与调控的方法，其特征在于，包括：

步骤S1，对包裹心肌细胞的整体凝胶施加力刺激，以采集心肌细胞的伸展和迁移数据；具体地，

采用力刺激加载装置对整体凝胶施加预设的应变力加载，包括拉伸应力、挤压应力、剪切应力或扭切应力中的一种或几种，并持续力加载4h-72h时间后，通过定时间隔显微摄像技术检测心肌细胞的伸展和迁移情况，并记录心肌细胞的伸展和迁移数据；

步骤S2，取整体凝胶的局部，并对局部凝胶施加力-电耦合式刺激，以采集心肌细胞收缩力和收缩频率数据；具体地，采用力刺激加载装置对局部凝胶同时施加预设的拉伸应力、挤压应力和扭转力加载，并持续力加载4h-72h时间，并同时采用插入式微电极插入局部凝胶内对心肌细胞进行电刺激，通过力-电耦合式加载方式检测心肌细胞收缩力和收缩频率，并记录心肌细胞收缩力和收缩频率数据；

步骤S3，降解凝胶得到细胞悬液，以采集细胞悬液的参数数据，具体地，对局部凝胶和整体凝胶的剩余部分分别进行降解，将心肌细胞从凝胶内洗脱出来，得到细胞悬液，然后根据得到的细胞悬液检测细胞悬液的参数数据；

其中参数数据包括：细胞膜上的多种黏着斑蛋白的再分布情况，以及GATA-4、fi-actin，β-MHC、NKx2.5、Cx43、cTnT蛋白的表达量；

所述力刺激加载装置包括：

容纳体、拉伸机构和扭转机构；其中

所述容纳体适于容纳包裹心肌细胞的凝胶，且采用非刚性材料；

所述拉伸机构适于从容纳体的相对两侧拉伸或挤压容纳体，以对凝胶施加拉伸应力、剪切应力或挤压应力；以及，所述扭转机构适于扭转容纳体，以对凝胶施加扭切应力；

所述容纳体包括：上盖板和下盖板，且上、下盖板的两侧分别通过一卡罩相连；

上盖板和下盖板均为弹性橡胶材料；

所述上盖板的内表面上间隔设置有若干第一凸起部；以及

所述下盖板的内表面上间隔设置有若干第二凸起部；

所述拉伸机构包括：分别对称设置在所述容纳体相对两侧的丝杆机构；

所述丝杆机构包括：丝杆电机、传动轴、丝杆和螺母；其中

所述丝杆穿设所述螺母，且一端通过所述传动轴与所述丝杆电机相连；

所述丝杆的另一端与所述卡罩相连；

各丝杆电机适于分别驱动相应的丝杆以远离或朝向卡罩的方向移动，以从凝胶的相对两侧拉伸或挤压所述凝胶；以及

各丝杆电机适于分别驱动相应的丝杆以远离相应连接卡罩的方向移动，从两侧分别拉伸上盖板和下盖板，以对位于容纳体内的凝胶施加剪切应力；

所述扭转机构通过一上夹板位于所述上盖板上，且包括：扭转电机和扭转组件；其中

所述扭转组件包括：壳体，中心齿轮，与该中心齿轮相啮合的若干行星齿轮，以及与各行星齿轮相啮合的外围轮圈；

所述扭转电机的输出轴与所述中心齿轮相连；

所述外围轮圈固定在所述上夹板上；

所述中心齿轮的齿轮轴和各行星齿轮的齿轮轴固定在所述壳体上；

所述扭转电机适于驱动中心齿轮带动各行星轮转动，以带动所述外围轮圈转动，从而通过上夹板带动上盖板转动，进而对凝胶施加扭切应力；或

所述扭转机构通过一上夹板位于所述上盖板上，且包括：扭转电机和扭转组件；其中

所述扭转组件包括：壳体，中心齿轮，与该中心齿轮相啮合的若干行星齿轮，以及与各行星齿轮相啮合的外围轮圈；

所述扭转电机的输出轴与所述中心齿轮相连；

各行星齿轮的齿轮轴固定在所述上夹板上；

所述中心齿轮的齿轮轴和外围轮圈固定在所述壳体上；

所述扭转电机适于驱动中心齿轮带动各行星齿轮公转运动，以带动各行星齿轮的轴架运动，进而通过上夹板带动上盖板转动，从而对凝胶施加扭切应力；以及

所述上夹板的直径小于外围轮圈的直径。

2.根据权利要求1所述的采用力刺激方式进行心肌细胞体外功能测试与调控的方法，其特征在于，

所述采用力刺激方式进行心肌细胞体外功能测试与调控的方法还包括：

步骤S4，取多块整体凝胶，对各块整体凝胶分别重复步骤S1-S3，且对每块整体凝胶和从各整体凝胶取得的局部凝胶施加不同的预设应变力。

说明书

技术领域

本发明属于医工交叉领域，特别是生物力学和力学生物领域，具体涉及采用力刺激方式进行心肌细胞体外功能测试与调控的方法。

背景技术

心血管疾病是当前全球范围内导致人类死亡的首要原因,心肌组织工程的发展为心血管疾病的治疗提供了最有潜力的解决方案。在心血管疾病的发生发展过程中，其与细胞力–电微环境的变化密切相关。近十几年,随着先进生物材料和微纳生物制造技术的发展, 越来越多的研究表明, 细胞力–电微环境的调控对工程化心肌组织的成熟和功能化以及心肌组织再生修复至关重要。在体心肌细胞所处力学微环境会对心肌细胞的生长及信号传导等产生多方面影响，由于疾病引起的力学微环境的变化亦会导致心肌细胞产生异常的生理状态。因此研究力学微环境对细胞的影响作用对于探究基础理论以及疾病的诊断治疗亦都具有重要意义。

目前对细胞力学微环境调控方面的研究,主要是通过控制二维或者三维基底材料的硬度或刚度等来模拟正常生理或病理状态下细胞所处力学微环境; 或对包裹细胞的支架材料进行仿生力学拉伸刺激来调控细胞在微尺度下的受力状态进而促进心肌细胞的功能。通常的电刺激加载主要通过设计各种形式的电极对细胞进行脉冲式的刺激实现的。有研究表明，接种于导电的复合材料支架上的心肌细胞对电刺激的响应有较为明显的提高,能够更好地传导施加的电信号,以促进心肌细胞的同步搏动功能。因此,体外培养的过程中通过加载仿生力–电刺激重构细胞，力–电微环境利于改善工程化心肌组织的制备流程和功能模拟,其中对力信号刺激或力–电耦合信号刺激装置的设计和方法优化是实现成熟的工程化心肌组织的重要内容。

在研究力-电耦合环境下，心肌细胞的生理特性响应时，通常需要特定的激励施加及细胞功能测试装置，而目前的装置多为单一型，且在凝胶内细胞培养方面存在力学激励施加不均匀、样品夹具及力加载装置分离以及难以实现慢速可变半径的扭切加载及超微小扭切应变等问题。

发明内容

本发明的目的是提供采用力刺激方式进行心肌细胞体外功能测试与调控的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种采用力刺激方式进行心肌细胞体外功能测试与调控的方法，包括：步骤S1，对包裹心肌细胞的整体凝胶施加力刺激，以采集心肌细胞的伸展和迁移数据；步骤S2，取整体凝胶的局部，并对局部凝胶施加力-电耦合式刺激，以采集心肌细胞收缩力和收缩频率数据；以及步骤S3，降解凝胶得到细胞悬液，以采集细胞悬液的参数数据。

进一步，步骤S1中对包裹心肌细胞的整体凝胶施加力刺激，以采集心肌细胞的伸展和迁移数据的方法包括：

采用力刺激加载装置对整体凝胶施加预设的应变力加载，包括拉伸应力、挤压应力、剪切力或扭切力中的一种或几种，并持续力加载4h-72h时间后，通过定时间隔显微摄像技术检测心肌细胞的伸展和迁移情况，并记录心肌细胞的伸展和迁移数据。

进一步，步骤S2中取整体凝胶的局部，并对局部凝胶施加力-电耦合式刺激，以采集心肌细胞收缩力和收缩频率数据的方法包括：

采用力刺激加载装置对局部凝胶同时施加预设的拉伸应力、挤压应力和扭切应力加载，并持续力加载4h-72h时间，并同时采用插入式微电极插入局部凝胶内对心肌细胞进行电刺激，通过力-电耦合式加载方式检测心肌细胞收缩力和收缩频率，并记录心肌细胞收缩力和收缩频率数据。

进一步，步骤S3中降解凝胶得到细胞悬液，以采集细胞悬液的参数数据的方法包括：

对局部凝胶和整体凝胶的剩余部分分别进行降解，将心肌细胞从凝胶内洗脱出来，得到细胞悬液，然后根据得到的细胞悬液检测细胞悬液的参数数据；

其中参数数据包括：细胞膜上的多种黏着斑蛋白的再分布情况，以及GATA-4、fi-actin，β-MHC、NKx2.5、Cx43、cTnT蛋白的表达量。

进一步，所述采用力刺激方式进行心肌细胞体外功能测试与调控的方法还包括：步骤S4，取多块整体凝胶，对各块整体凝胶分别重复步骤S1-S3，且对每块整体凝胶和从各整体凝胶取得的局部凝胶施加不同的预设应变力。

进一步，所述力刺激加载装置包括：容纳体、拉伸机构和扭转机构；其中所述容纳体适于容纳包裹心肌细胞的凝胶，且采用非刚性材料；所述拉伸机构适于从容纳体的相对两侧拉伸或挤压容纳体，以对凝胶施加拉伸应力、剪切应力或挤压应力；以及所述扭转机构适于扭转容纳体，以对凝胶施加扭切应力。

进一步，所述容纳体包括：上盖板和下盖板，且上、下盖板的两侧分别通过一卡罩相连；上盖板和下盖板均为弹性橡胶材料；所述上盖板的内表面上间隔设置有若干第一凸起部；以及所述下盖板的内表面上间隔设置有若干第二凸起部。

进一步，所述容纳体包括：上盖板和下盖板，且上盖板的一侧通过一连接卡罩与拉伸机构相连，下盖板的一侧通过另一连接卡罩与拉伸机构相连；上盖板和下盖板均为弹性橡胶材料；所述上盖板的内表面上间隔设置有若干第一凸起部；以及所述下盖板的内表面上间隔设置有若干第二凸起部。

进一步，所述拉伸机构包括：分别对称设置在所述容纳体相对两侧的丝杆机构；所述丝杆机构包括：丝杆电机、传动轴、丝杆和螺母；其中所述丝杆穿设所述螺母，且一端通过所述传动轴与所述丝杆电机相连；所述丝杆的另一端与所述卡罩相连；各丝杆电机适于分别驱动相应的丝杆以远离或朝向卡罩的方向移动，以从凝胶的相对两侧拉伸或挤压上盖板和下盖板，上盖板和下盖板产生形变进而通过与凝胶表面接触的微凸起沟槽结构对凝胶进行拉伸或挤压；其中，剪切应力是通过一侧丝杆和另一侧丝杆分别拉上盖板和下盖板，使得凝胶的上部分和下部分分别向相反方向拉长而实现。

进一步，所述扭转机构通过一上夹板位于所述上盖板上，且包括：扭转电机和扭转组件；其中所述扭转组件包括：壳体，中心齿轮，与该中心齿轮相啮合的若干行星齿轮，以及与各行星齿轮相啮合的外围轮圈；所述扭转电机的输出轴与所述中心齿轮相连；所述外围轮圈固定在所述上夹板上；所述中心齿轮的齿轮轴和各行星齿轮的齿轮轴固定在所述壳体上；所述扭转电机适于驱动中心齿轮带动各行星轮转动，以带动所述外围轮圈转动，从而通过上夹板带动上盖板转动，进而对凝胶施加扭切应力。

进一步，所述扭转机构通过一上夹板位于所述上盖板上，且包括：扭转电机和扭转组件；其中所述扭转组件包括：壳体，中心齿轮，与该中心齿轮相啮合的若干行星齿轮，以及与各行星齿轮相啮合的外围轮圈；所述扭转电机的输出轴与所述中心齿轮相连；各行星齿轮的齿轮轴固定在所述上夹板上；所述中心齿轮的齿轮轴和外围轮圈固定在所述壳体上；所述扭转电机适于驱动中心齿轮带动各行星齿轮公转运动，以带动各行星齿轮的轴架运动，进而通过上夹板带动上盖板转动，从而对凝胶施加扭切应力；以及所述上夹板的直径小于外围轮圈的直径。

本发明的有益效果是，本发明采用力刺激方式进行心肌细胞体外功能测试与调控的方法通过力刺激加载装置使得上盖板和下盖板产生弹性形变，进而通过与凝胶表面接触的微凸起沟槽结构对凝胶进行拉伸或挤压。对包裹心肌细胞的整体凝胶施加力刺激，使群体细胞的细胞膜上的力敏感离子通道感受3D微环境中的静态和动态力学刺激，以调控大量群体细胞的伸展、迁移及其他生理功能，之后根据需要在细胞群体所在的整体凝胶中挑选部分具有特定形态的细胞（比如伸展和迁移程度高的细胞）所在的局部凝胶，对该局部凝胶同时施加拉伸应力、挤压应力、扭切应力及探针式电极的耦合刺激，使心肌细胞能够通过细胞膜上的各类敏感离子通道感受特定的局部力-电耦合式刺激，激活细胞膜上的机械力和电信号感应分子，然后通过细胞内的信号转导和其他的生物化学响应， 进而实现对细胞的结构和功能起到调控作用。对整体凝胶采用力刺激而不耦合电刺激是因为整体凝胶尺寸相对大，整体特征尺度大，在常规电压下不易产生其三维分布可控的电场；而对于特定的局部凝胶，由于特征尺度明显更小，无需高电压（成本低且安全）且局部小尺度下的电场分布可认为近似均匀，便于控制和分析，这都为调控细胞生理功能提供了更为稳定的方法。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例采用力刺激方式进行心肌细胞体外功能测试与调控的方法的步骤图；

图2是本发明实施例采用力刺激方式进行心肌细胞体外功能测试与调控的方法中的力刺激加载装置的结构示意图（省略部分支撑组件）；

图3是本发明实施例采用力刺激方式进行心肌细胞体外功能测试与调控的方法的力刺激加载装置另一角度的结构示意图（省略拉伸机构）；

图4是本发明实施例通过左边丝杠和右边丝杆分别拉上盖板和下盖板使凝胶上下两部分分别向相反方向拉伸进而实现剪切应变的示意图（省略部分支撑组件）；

图5是本发明实施例同时在x方向加载剪切应力Fτ的示意图并在y方向加载拉伸应力Fp的操作方法示意图；

图6是本发明实施例采用力刺激方式进行心肌细胞体外功能测试与调控的方法的力刺激加载装置的扭转组件（省略壳体）的结构示意图；

图7是本发明实施例采用力刺激方式进行心肌细胞体外功能测试与调控的方法的力刺激加载装置的扭转状态示意图。

其中：

上盖板1，第一凸起部11，旋转中心12，卡罩13，凝胶2，心肌细胞21，下盖板3，第二凸起部31，丝杆电机40、50，传动轴41、51，丝杆42、52，支架43、53，下夹板60，上夹板70，扭转组件80，中心齿轮81，行星齿轮82，行星轮82的轴架821，外围轮圈83，扭转电机84，支杆91，横杆92，支杆93。

具体实施方式

现在结合附图对本发明的结构作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，本实施例1提供了一种采用力刺激方式进行心肌细胞体外功能测试与调控的方法，包括：步骤S1，对包裹心肌细胞的整体凝胶施加力刺激，以采集心肌细胞的伸展和迁移数据；步骤S2，根据步骤S1采集的数据，有选择地取整体凝胶的局部，并对局部凝胶施加力-电耦合式刺激，以采集心肌细胞收缩力和收缩频率数据；以及步骤S3，降解凝胶得到细胞悬液，以采集细胞悬液的参数数据。

进一步，步骤S1中对包裹心肌细胞的整体凝胶施加力刺激，以采集心肌细胞的伸展和迁移数据的方法包括：采用力刺激加载装置对整体凝胶施加预设的应变加载，包括拉伸应力、挤压应力、剪切应力或扭切应力中的一种或几种，并持续力加载4h-72h时间后，通过定时间隔显微摄像技术检测心肌细胞的伸展和迁移情况，并记录心肌细胞的伸展和迁移数据，以用于为力学刺激对心肌成纤维细胞的迁移、分化以及心肌细胞外基质分泌能力影响评估提供数据。

可选地，加载时间例如为24h。

进一步，步骤S2中取整体凝胶的局部，并对局部凝胶施加力-电耦合式刺激，以采集心肌细胞收缩力和收缩频率数据的方法包括：采用力刺激加载装置对局部凝胶同时施加预设的拉伸应力、挤压应力和扭切应力，并持续力加载4h-72h时间，并同时采用插入式微电极插入局部凝胶内对心肌细胞进行电刺激，通过力-电耦合式加载方式检测心肌细胞收缩力和收缩频率，并记录心肌细胞收缩力和收缩频率数据。

具体的，采用力刺激加载装置对局部凝胶同时施加预设的拉伸应力、挤压应力和扭切应力加载，使得心肌细胞膜产生应变，细胞膜上的力敏感离子通道会影响心肌细胞的状态和功能；同时在x方向加载剪切应力Fτ的示意图并在y方向加载拉伸应力Fp的操作方法如图5所示。

同时，可以采用插入式微电极插入凝胶内对心肌细胞进行电刺激，实施力-电耦合式刺激，观测心肌细胞收缩力及收缩频率。

进一步，步骤S3中降解凝胶得到细胞悬液，以采集细胞悬液的参数数据的方法包括：对局部凝胶和整体凝胶的剩余部分分别进行降解，将心肌细胞从凝胶内洗脱出来，得到细胞悬液，然后根据得到的细胞悬液检测细胞悬液的参数数据；其中参数数据包括：细胞膜上的多种黏着斑蛋白的再分布情况，以及GATA-4、fi-actin，β-MHC、NKx2.5、Cx43、cTnT蛋白的表达量。

具体的，在对整体凝胶进行力刺激、对局部凝胶进行力-电耦合式刺激，并记录相关的数据后，通过凝胶的降解将心肌细胞从凝胶内洗脱出来，得到细胞悬液，根据得到的细胞悬液，检测细胞膜上的多种黏着斑蛋白 (如integrin，talin和vinculin)的再分布情况，并检测GATA-4、fi-actin、β-MHC、NKx2.5、Cx43、cTnT 蛋白的表达量。

进一步，所述采用力刺激方式进行心肌细胞体外功能测试与调控的方法还包括：步骤S4，取多块整体凝胶，对各块整体凝胶分别重复步骤S1-S3，且对每块整体凝胶和从各整体凝胶取得的局部凝胶施加不同的预设应变。

具体的，为了采集足够的检测数据，改变施加在整体凝胶上的应变力预设值和改变施加在局部凝胶上的拉伸应力、挤压应力和扭切应力预设值，取多块整体凝胶，并对各块整体凝胶重复步骤S1-S3。

进一步，如图2至图4，以及图6至图7所示，所述力刺激加载装置包括：容纳体、拉伸机构和扭转机构；其中所述容纳体适于容纳包裹心肌细胞21的凝胶2，且采用非刚性材料；所述拉伸机构适于从容纳体的相对两侧拉伸或挤压容纳体，以对凝胶2施加拉伸应力、剪切应力或挤压应力；以及所述扭转机构适于扭转容纳体，以对凝胶2施加扭切应力。

具体的，本实施例的力刺激加载装置通过拉伸机构和扭转机构能够同时对包裹心肌细胞21的凝胶2施加拉伸应力、剪切应力或挤压应力、扭切应力。

作为本实施例中容纳体的第一种实施方式：

如图2和图3所示，所述容纳体包括：上盖板1和下盖板3，且上、下盖板的两侧分别通过一卡罩13相连；上盖板1和下盖板3均为弹性橡胶材料；所述上盖板1的内表面上间隔设置有若干第一凸起部11；以及所述下盖板3的内表面上间隔设置有若干第二凸起部31。

具体的，上盖板1和下盖板3的材料例如但不限于采用聚二甲基硅氧烷(pdms)或者聚四氟乙烯；所述卡罩13也例如但不限于采用聚二甲基硅氧烷(pdms)或者聚四氟乙烯；第一凸起部11例如但不限于为矩形齿；第二凸起部31也例如但不限于采用矩形齿；所述凝胶2被夹持在第一、第二凸起部之间，通过第一、第二凸起部的配合，便于凝胶2分别与上、下盖板的粘合，且能大大减小凝胶滑动偏移，确保力能够均匀施加到凝胶上。

作为本实施例中容纳体的第二种实施方式：

如图4所示，所述容纳体包括：上盖板1和下盖板3，且上盖板1的一侧通过一连接卡罩与拉伸机构相连，下盖板3的一侧通过另一连接卡罩与拉伸机构相连；上盖板1和下盖板3均为弹性橡胶材料；所述上盖板1的内表面上间隔设置有若干第一凸起部11；以及所述下盖板3的内表面上间隔设置有若干第二凸起部31。

进一步，所述拉伸机构包括：分别对称设置在所述容纳体相对两侧的丝杆机构；所述丝杆机构包括：丝杆电机（40；50）、传动轴（41；51）、丝杆（42；52）和螺母；其中所述丝杆（42；52）穿设所述螺母，且一端通过所述传动轴（41；51）与所述丝杆电机（40；50）相连；所述丝杆（42；52）的另一端与所述卡罩13相连；各丝杆电机（40；50）适于分别驱动相应的丝杆（42；52）以远离或朝向卡罩13的方向移动，以从凝胶2的相对两侧拉伸或挤压所述凝胶2；以及各丝杆电机（40；50）适于分别驱动相应的丝杆（42；52）以远离相应连接卡罩的方向移动，从两侧分别拉伸上盖板1和下盖板3，以对位于容纳体内的凝胶2施加剪切应力。

具体的，所述丝杆机构采用微型丝杆机构，并由一控制模块控制；所述丝杆电机（40；50）采用微型伺服电机，以提高拉伸或挤压精度；各丝杆电机（40；50）分别驱动相应的丝杆以远离或朝向卡罩13的方向移动，实现从凝胶2的相对两侧拉伸或挤压所述凝胶2，进一步确保拉伸应力或挤压应力均匀施加在凝胶2上；各丝杆电机（40；50）分别驱动相应的丝杆以远离相应连接卡罩的方向移动，从两侧分别拉伸上盖板1和下盖板3，以对位于容纳体内的凝胶2施加剪切应力。

进一步，各螺母分别位于一支架（43；53）上。

作为本实施例的扭转机构的第一种实施方式：

所述扭转机构通过一上夹板70位于所述上盖板1上，且包括：扭转电机84和扭转组件80；其中所述扭转组件80包括：壳体，中心齿轮81，与该中心齿轮81相啮合的若干行星齿轮82，以及与各行星齿轮82相啮合的外围轮圈83；所述扭转电机84的输出轴与所述中心齿轮81相连；所述外围轮圈83固定在所述上夹板70上；所述中心齿轮81的齿轮轴和各行星齿轮82的齿轮轴固定在所述壳体上；所述扭转电机84适于驱动中心齿轮81带动各行星轮82转动，以带动所述外围轮圈83转动，从而通过上夹板70带动上盖板1转动，进而对凝胶2施加扭切应力。

具体的，通过将外围轮圈83固定在所述上夹板70上，实现通过外围轮圈83的转动带动上盖板1转动，对凝胶2施加扭切应力，本实施方式的旋转直径较大。

作为本实施例的扭转机构的第二种实施方式：

所述扭转机构通过一上夹板70位于所述上盖板1上，且包括：扭转电机84和扭转组件80；其中所述扭转组件80包括：壳体，中心齿轮81，与该中心齿轮81相啮合的若干行星齿轮82，以及与各行星齿轮82相啮合的外围轮圈83；所述扭转电机84的输出轴与所述中心齿轮81相连；各行星齿轮82的齿轮轴固定在所述上夹板70上；所述中心齿轮81的齿轮轴和外围轮圈83固定在所述壳体上；所述扭转电机84适于驱动中心齿轮81带动各行星轮82转动，以带动所述各行星齿轮82的轴架821转动，进而通过上夹板70带动上盖板1转动，进而对凝胶2施加扭切应力。

具体的，通过将各行星齿轮82的齿轮轴固定在所述上夹板70上，实现通过各行星齿轮82的轴架821的转动带动上夹板70运动进而使得上盖板1转动，对凝胶2施加扭切应力，本实施方式的旋转直径较小，所述上夹板的直径小于外围轮圈的直径，且转向与第一种实施方式相反。

在实际应用中，根据生物样品的尺寸和所需加载的力的大小选择合适的扭转机构。

具体的，所述扭转机构也由所述控制模块控制；凝胶2围绕旋转中心12扭转，所述扭转电机84采用微型伺服电机，以提高扭转精度。

具体的，本实施例中，剪切应力是通过两丝杆分别拉上盖板和下盖板，使得凝胶的上部分和下部分分别向相反方向拉伸进而实现剪切应变；而扭切应力则是通过扭转电机、扭转组件和上夹板的配合动作实现。

具体的，本实施例中，加载的扭切应力与剪切应力不同，这里的扭切应力的作用范围是一个圆形区域，且实现的扭切应变是沿着环形的连续应变。

进一步，可以根据旋转圆形区域的大小而选用不同直径的上夹板70或者不同形状的上夹板70。

进一步，所述扭转电机84位于一支撑组件上；所述支撑组件包括：横杆92和分别位于所述横杆92两端的支杆（91；93）。

进一步，所述下盖板3的下方设有下夹板60。

综上所述，本采用力刺激方式进行心肌细胞体外功能测试与调控的方法通过力刺激加载装置对整体凝胶施加应力，根据细胞群体的响应情况，再对局部凝胶同时施加拉伸应力、挤压应力、扭切应力及耦合式电刺激，使心肌细胞能够通过细胞膜上的力敏感离子通道(如TRPV4，BK)感受细胞微环境中的静态和动态力学刺激，激活细胞膜上的电生理和细胞内的生物化学响应，这对调控心肌细胞的结构和功能起到非常重要的作用；另外，本申请中的力刺激加载装置通过拉伸机构和扭转机构能够同时对包裹心肌细胞的凝胶施加拉伸应力或挤压应力、扭切应力，即能同时对心肌细胞施加拉伸应力或挤压应力、扭切应力；本申请还通过上盖板上的第一凸起部与下盖板上的第二凸起部的配合，便于凝胶分别与上、下盖板的粘合，且能大大减小凝胶滑动偏移，确保力能够均匀施加到凝胶上，即均匀施加到心肌细胞上。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

采用力刺激方式进行心肌细胞体外功能测试与调控的方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。