生物反应器是组织工程研究的重要平台之一,它可以模拟在体环境进行组织培养和三维样本检测和评价。血管组织工程生物反应器是组织工程血管构建的重要工具,可以为血管组织的体外培养提供稳定的、与生物体内相似的环境。在血流动力学对血管壁细胞作用的研究中,发现适宜的力学刺激有利于管壁细胞增殖分化,分泌细胞外基质,增加血管强度,使管壁各层细胞更好地发挥其功能。因此,如何为组织工程血管提供适宜的力学环境,如何建立一种仿生理状态的血管组织体外应力培养系统,是血管组织工程生物反应器需要解决的关键问题。虚拟仪器是计算机系统与仪器系统相结合的产物。它利用计算机系统的强大硬件功能,结合相应的软件,能够根据血管组织工程生物反应器的特点灵活设计。虚拟仪器与传统仪器相比,最大特点是它的灵活性,它可以很方便地通过选择不同的硬件配置和改变软件来实现各种测控功能。本论文在血流动力学研究的基础上,研发一种基于虚拟仪器技术的血管组织工程生物反应器。论文研究的主要内容如下:1.分析现有血管组织工程生物反应器的工作原理与特点,提出系统设计要求,并完成血管组织工程生物反应器设计。2.建立血管组织工程生物反应器循环灌注系统,系统可以模拟定常流和搏动流,又能调节压力和剪切应力的大小、频率,为血管组织工程研究提供多种力学刺激条件。3.通过分析确定血管组织工程生物反应器的测控对象,选用传感器、信号调理模块、USB-6009数据采集卡及计算机,并利用LabVIEW软件开发平台,组建和开发了血管组织工程生物反应器的测量和控制系统,通过控制软件完成数据采集、信号处理及过程控制。4.论文设计了多通道信号连续采样的程序,采用中值滤波和样本平均来提高信号的采集精度。通过前面板可以看到当前培养室温度和CO₂浓度及其变化趋势,培养腔管内压力变化和储液罐内培养液的pH值。5.设计步进电机控制系统。以MSP430单片机作为控制系统内核,数据采集卡的数字I/O口作为控制系统与上位机的通信接口,实现步进电机的PC控制。控制系统还具有独立功能,能够在没有上位PC的情况下工作,通过按钮调节电机转速并显示。6.编写传感器标定程序,对传感器进行标定和测试后,采用LabVIEW 8.5编写的测控软件对整个系统进行实际测试。初步实验表明,血管组织工程生物反应器的测量和控制系统达到设计要求,可以为血管组织工程提供了良好的研究平台,测控软件操作界面友好、功能强大。在定常流和搏动流工作状态下,系统运行状况良好,生物反应器性能稳定,实验条件控制方便。