CN108130275A - 一种可施加三维磁场的细胞培养皿 - Google Patents
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Abstract
一种可施加三维磁场的细胞培养皿，包括培养皿，培养皿顶部设有培养皿盖，培养皿固定设置在垂直磁场发生片上，垂直磁场发生片用于生成竖直方向的磁场，垂直磁场发生片下方设有承片台，垂直磁场发生片与承片台之间活动连接，承片台设置在底座上，承片台两侧的底座上设有磁铁槽，磁铁槽内设有电磁铁，电磁铁用于生成水平方向的磁场。采用上述结构，能够对培养皿施加多角度的磁场，从而更好的研究磁场对细胞的影响。
Description
技术领域
本发明涉及细胞培养装置领域，特别是一种可施加三维磁场的细胞培养皿。
背景技术
细胞培养是指在体外条件下模拟体内正常的生理环境和营养条件，分离培养机体细胞或建立细胞系，并使细胞在培养容器中长期生长、增殖的方法。细胞培养是在人工条件下进行的，具有易于调控和便于观察的优点，在分子遗传学、分子生物学、现代医学、生物化学等领域具有重要的应用价值。例如，通过羊膜穿刺获取脱落于羊水中的胎儿细胞，经过细胞培养后进行染色体分析，可诊断胎儿是否患有遗传性疾病，为优生优育提供技术保障。近年研究发现，外场刺激（如电场、重力场、光场、磁场等）可能引起培养细胞的应激反应，从而影响其增殖、分化及形态、结构、功能，甚至影响其内部细胞器的构造。深入研究外场对细胞的影响，在物质代谢、染色体变异、遗传物质表达与调控等研究中具有重要的现实意义。研究外场对细胞的影响，不仅对细胞培养技术提出了新的挑战，同时也对细胞培养装置提出了新的要求。
磁场，作为物质客观存在的一种特殊形态，弥散在广阔的物理空间中。研究表明，特定磁场可能产生显著的细胞生物学效应，例如：麦粒赭虫在弱磁场辐照数天后，细胞分裂速度会显著加快；稳态磁场可以降低大鼠松果体环磷酸腺苷体统中cAMP的含量；低频磁场或静态稳恒磁场对白血病细胞株（Jurkat Clone E6-1）的增殖有显著影响等。尽管目前已经开展了一些类似研究，但由于细胞种类之间差异较大，而磁场参数的可调性强，使得人们在认识磁场的细胞生物学效应上还有巨大的探索空间。目前此类实验研究中，细胞培养与磁场发生往往采用分立装置，既不利于实验操作，又不便于实验对照。
综上所述，提供一种可施加三维磁场的细胞培养皿装置，将为研究磁场的细胞生物学效应提供极大方便，具有重要应用价值。目前国内尚未发现类似装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可施加三维磁场的细胞培养皿，能够对培养皿施加多角度的磁场，从而更好的研究磁场对细胞的影响。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种可施加三维磁场的细胞培养皿，包括培养皿，培养皿顶部设有培养皿盖，培养皿固定设置在垂直磁场发生片上，垂直磁场发生片用于生成竖直方向的磁场，垂直磁场发生片下方设有承片台，垂直磁场发生片与承片台之间活动连接，承片台设置在底座上，承片台两侧的底座上设有磁铁槽，磁铁槽内设有电磁铁，电磁铁用于生成水平方向的磁场。
优选的方案中，所述的垂直磁场发生片底面上设有紧固杆，承片台的中心上设有紧固杆固定孔，紧固杆插入设置在紧固杆固定孔中。
优选的方案中，所述的紧固杆上设有螺纹段，紧固杆的螺纹段上设有螺帽，螺帽设置在承片台底面下方的紧固杆上，所述的螺帽外壁上设有防滑把手。
优选的方案中，所述的垂直磁场发生片侧壁上设有标记线，所述的承片台侧壁上设有角方位标线。
优选的方案中，所述的底座分为底座上层和底座下层，底座上层和底座下层为两个截面直径不同的圆柱结构，且底座上层的截面直径小于底座下层的截面直径，所述的承片台固定设置在底座上层上；
所述的底座下层顶面上设有内环形围栏和外环形围栏，内环形围栏和外环形围栏通过围栏支撑杆固定设置在底座下层的顶面上，内环形围栏和外环形围栏上设有竖直的支撑板，支撑板底部设有与内环形围栏和外环形围栏匹配的弧形卡口，支撑板底部通过弧形卡口咬合固定在内环形围栏和外环形围栏上；
所述的磁铁槽设置在支撑板顶部。
优选的方案中，所述的磁铁槽为“U”形槽结构，电磁铁固定设置在磁铁槽内，磁铁槽的内底面上设有凹槽，凹槽内设有电磁铁导线，所述的磁铁槽外侧壁下沿上设有刻度线。
优选的方案中，所述的磁铁槽侧壁上设有螺栓插槽，螺栓插槽内设有水平向的紧固螺栓，紧固螺栓的紧固端穿过螺栓插槽伸入磁铁槽内与电磁铁接触，实现电磁铁在磁铁槽内的定位。
优选的方案中，所述的承片台顶面上设有环形的滚珠槽，滚珠槽内设有滚珠，滚珠与垂直磁场发生片底面接触。
优选的方案中，所述的培养皿外壁上设有至少两个均匀分布的卡口插片，所述的承片台两侧的底座上层顶面上设有贴壁立柱，贴壁立柱顶部设有与卡口插片匹配的卡口。
优选的方案中，所述的承片台上设有至少一个第一导线孔，所述的底座上层设有至少一个第二导线孔，所述的贴壁立柱上设有斜穿线孔，所述的底座下层侧壁上设有第三导线孔。
优选的方案中，所述的垂直磁场发生片5顶面上设有多个平行设置的金属条37，金属条37两端为电极36，电极36通过导线38与电源连接；
优选的方案中，所述的垂直磁场发生片5顶面上设置多个垂直交叉设置金属条37，金属条37两端为电极36，电极36通过导线38与电源连接；
优选的方案中，所述的垂直磁场发生片5顶面上设有多个磁块39。
本发明所提供的一种可施加三维磁场的细胞培养皿，通过采用上述结构，具有以下有益效果：
（1）实现了对培养皿内的细胞施加三维磁场的目的，从而更加便于研究磁场对细胞的影响；
（2）磁场的强弱以及方向能够自行调节，从而能够研究不同方向、大小的磁场力对培养皿内的细胞的影响。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明垂直磁场发生片顶部的滚珠结构示意图。
图3为本发明的磁铁槽结构示意图。
图4-6为本发明不同的垂直磁场发生片顶面示意图。
图中：培养皿盖1，培养皿2，卡口插片3，垂直磁场磁力线4，垂直磁场发生片5，标记线6，紧固杆7，螺纹段8，螺帽9，防滑把手10，第一导线孔11，紧固杆固定孔12，滚珠13，承片台14，卡口15，斜穿线孔16，贴壁立柱17，角方位标线18，水平磁场磁力线19，电磁铁20，磁铁槽21，刻度线22，支撑板23，第二导线孔24，内环形围栏25，外环形围栏26，底座上层27，围栏支撑杆28，第三导线孔29，底座下层30，紧固螺栓31，凹槽32，电磁铁导线33，螺栓插槽34，弧形卡口35，电极36，金属条37，导线38，磁块39，滚珠槽40。
具体实施方式
实施例1：
如图1中，一种可施加三维磁场的细胞培养皿，包括培养皿2，培养皿2顶部设有培养皿盖1，培养皿2固定设置在垂直磁场发生片5上，垂直磁场发生片5用于生成竖直方向的磁场，磁场线如图1中垂直磁场磁力线4所示，垂直磁场发生片5下方设有承片台14，垂直磁场发生片5与承片台14之间活动连接，承片台14设置在底座上，承片台14两侧的底座上设有磁铁槽21，磁铁槽21内设有电磁铁20，电磁铁20用于生成水平方向的磁场，磁场线如图1中水平磁场磁力线19所示。
优选的方案中，所述的垂直磁场发生片5底面上设有紧固杆7，承片台14的中心上设有紧固杆固定孔12，紧固杆7插入设置在紧固杆固定孔12中。
优选的方案中，所述的紧固杆7上设有螺纹段8，紧固杆7的螺纹段8上设有螺帽9，螺帽9设置在承片台14底面下方的紧固杆7上，所述的螺帽9外壁上设有防滑把手10。
优选的方案中，所述的垂直磁场发生片5侧壁上设有标记线6，所述的承片台14侧壁上设有角方位标线18。
优选的方案中，所述的培养皿2外壁上设有至少两个均匀分布的卡口插片3，所述的承片台14两侧的底座上层27顶面上设有贴壁立柱17，贴壁立柱17顶部设有与卡口插片3匹配的卡口15。
实施例2：
在实施例1的基础上，所述的底座分为底座上层27和底座下层30，底座上层27和底座下层30为两个截面直径不同的圆柱结构，且底座上层27的截面直径小于底座下层30的截面直径，所述的承片台14固定设置在底座上层27上；
所述的底座下层30顶面上设有内环形围栏25和外环形围栏26，内环形围栏25和外环形围栏26通过围栏支撑杆28固定设置在底座下层30的顶面上，内环形围栏25和外环形围栏26上设有竖直的支撑板23，支撑板23底部设有与内环形围栏25和外环形围栏26匹配的弧形卡口35，支撑板23底部通过弧形卡口35咬合固定在内环形围栏25和外环形围栏26上；
所述的磁铁槽21设置在支撑板23顶部。
在采用上述结构的基础上，通过调节支撑板23在环形围栏25、26上的位置，从而能够调节两个水平磁场的水平磁场磁力线19的方向，当两个水平磁场所产生的水平磁场磁力线19的夹角不为180°时，整个装置产生三维磁场，并且水平方向的两个磁场之间夹角可以任意调节，便于研究不同磁场条件下的细胞变化。
实施例3：
如图3，所述的磁铁槽21为“U”形槽结构，电磁铁20固定设置在磁铁槽21内，磁铁槽21的内底面上设有凹槽32，凹槽32内设有电磁铁导线33，所述的磁铁槽21外侧壁下沿上设有刻度线22。
优选的方案中，所述的磁铁槽21侧壁上设有螺栓插槽34，螺栓插槽34内设有水平向的紧固螺栓31，紧固螺栓31的紧固端穿过螺栓插槽34伸入磁铁槽21内与电磁铁20接触，实现电磁铁20在磁铁槽21内的定位。
实施例4：
如图2，在实施例1的基础上，所述的承片台14顶面上设有环形的滚珠槽40，滚珠槽40内设有滚珠13，滚珠13与垂直磁场发生片5底面接触。
实施例5：
在实施例1、2、3的基础上，所述的承片台14上设有至少一个第一导线孔11，所述的底座上层27设有至少一个第二导线孔24，所述的贴壁立柱17上设有斜穿线孔16，所述的底座下层30侧壁上设有第三导线孔29。
垂直磁场发生片5的导线依次由第一导线孔11、第二导线孔24和第三导线孔29穿过，电磁铁20的电磁铁导线33依次由斜穿线孔16、第二导线孔24和第三导线孔29穿过
所述的垂直磁场发生片5顶面上设有用于图形化磁场的结构；
该结构可以是多个平行设置的金属条37，金属条37两端为电极36，电极36通过导线38与电源连接（如图4）；
可以是多个垂直交叉设置金属条37，金属条37两端为电极36，电极36通过导线38与电源连接（如图5）；
也可以是多个磁块39（如图6）。
在垂直磁场发生片5顶面上设置了上述用于图形化磁场的结构之后，可以通过观察图形化后的磁场，进行垂直方向磁场的调节。
采用前两种结构时的导线38连接外部电源，电源电压0-220V，直流供电。
采用磁块39时，采用溅射的Fe/Ni永磁合金方块阵列产生磁场。
实施例6：
在实施例1-5的基础上：
承片台14、贴壁立柱17为丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物塑料材质；
磁铁槽21采用聚乙烯塑料材质，整个水平磁场发生机构采用可拆卸式结构。
电磁铁20可以更换为磁体，磁体采用长方体稀土永磁体，尺寸为2×2×4厘米。
整个装置的工作过程如下：
将装置安放在细胞培养操作箱内。将垂直磁场发生片5下端的紧固杆7穿过承片台14中央的紧固杆固定孔12，旋转垂直磁场发生片5至设计角度，利用螺帽9将垂直磁场发生片5紧固在承片台14上，将垂直磁场发生片6的导线第一导线孔11、第二导线孔24，最后从底座下层30侧壁的第三导线孔29穿出，与外部电源相连，调节电源大小、交直流形式，以获得设计磁场；
将水平磁场发生部件（即磁铁槽21部分）对称咬合固定在底座的环形围栏25、26上，磁铁槽21数目依据具体实验设计而定，调节磁铁槽21位置，获取不同方向的磁场；若磁铁采用电磁铁时，可以实现磁场大小的调节，将导线从斜穿线孔16、第二导线孔24，最后从底座下层30侧壁的第三导线孔29穿出，与外部电源连接；
此后，将玻璃培养皿2通过卡口插片3插入贴壁立柱17上端的卡口上；
培养皿2内加入细胞培养基和培养细胞，盖上培养皿盖1，观察细胞在磁场辐照下的生长状态。
Claims (10)
1.一种可施加三维磁场的细胞培养皿，包括培养皿（2），其特征是：培养皿（2）顶部设有培养皿盖（1），培养皿（2）固定设置在垂直磁场发生片（5）上，垂直磁场发生片（5）用于生成竖直方向的磁场，垂直磁场发生片（5）下方设有承片台（14），垂直磁场发生片（5）与承片台（14）之间活动连接，承片台（14）设置在底座上，承片台（14）两侧的底座上设有磁铁槽（21），磁铁槽（21）内设有电磁铁（20），电磁铁（20）用于生成水平方向的磁场。
2.根据权利要求1所述的一种可施加三维磁场的细胞培养皿，其特征在于：所述的垂直磁场发生片（5）底面上设有紧固杆（7），承片台（14）的中心上设有紧固杆固定孔（12），紧固杆（7）插入设置在紧固杆固定孔（12）中。
3.根据权利要求2所述的一种可施加三维磁场的细胞培养皿，其特征在于：所述的紧固杆（7）上设有螺纹段（8），紧固杆（7）的螺纹段（8）上设有螺帽（9），螺帽（9）设置在承片台（14）底面下方的紧固杆（7）上，所述的螺帽（9）外壁上设有防滑把手（10）。
4.根据权利要求2所述的一种可施加三维磁场的细胞培养皿，其特征在于：所述的垂直磁场发生片（5）侧壁上设有标记线（6），所述的承片台（14）侧壁上设有角方位标线（18）。
5.根据权利要求1所述的一种可施加三维磁场的细胞培养皿，其特征在于：所述的底座分为底座上层（27）和底座下层（30），底座上层（27）和底座下层（30）为两个截面直径不同的圆柱结构，且底座上层（27）的截面直径小于底座下层（30）的截面直径，所述的承片台（14）固定设置在底座上层（27）上；
所述的底座下层（30）顶面上设有内环形围栏（25）和外环形围栏（26），内环形围栏（25）和外环形围栏（26）通过围栏支撑杆（28）固定设置在底座下层（30）的顶面上，内环形围栏（25）和外环形围栏（26）上设有竖直的支撑板（23），支撑板（23）底部设有与内环形围栏（25）和外环形围栏（26）匹配的弧形卡口（35），支撑板（23）底部通过弧形卡口（35）咬合固定在内环形围栏（25）和外环形围栏（26）上；
所述的磁铁槽（21）设置在支撑板（23）顶部。
6.根据权利要求5所述的一种可施加三维磁场的细胞培养皿，其特征在于：所述的磁铁槽（21）为“U”形槽结构，电磁铁（20）固定设置在磁铁槽（21）内，磁铁槽（21）的内底面上设有凹槽（32），凹槽（32）内设有电磁铁导线（33），所述的磁铁槽（21）外侧壁下沿上设有刻度线（22）。
7.根据权利要求6所述的一种可施加三维磁场的细胞培养皿，其特征在于：所述的磁铁槽（21）侧壁上设有螺栓插槽（34），螺栓插槽（34）内设有水平向的紧固螺栓（31），紧固螺栓（31）的紧固端穿过螺栓插槽（34）伸入磁铁槽（21）内与电磁铁（20）接触，实现电磁铁（20）在磁铁槽（21）内的定位。
8.根据权利要求6所述的一种可施加三维磁场的细胞培养皿，其特征在于：所述的承片台（14）顶面上设有环形的滚珠槽（40），滚珠槽（40）内设有滚珠（13），滚珠（13）与垂直磁场发生片（5）底面接触。
9.根据权利要求5所述的一种可施加三维磁场的细胞培养皿，其特征在于：所述的培养皿（2）外壁上设有至少两个均匀分布的卡口插片（3），所述的承片台（14）两侧的底座上层（27）顶面上设有贴壁立柱（17），贴壁立柱（17）顶部设有与卡口插片（3）匹配的卡口（15）。
10.根据权利要求9所述的一种可施加三维磁场的细胞培养皿，其特征在于：所述的承片台（14）上设有至少一个第一导线孔（11），所述的底座上层（27）设有至少一个第二导线孔（24），所述的贴壁立柱（17）上设有斜穿线孔（16），所述的底座下层（30）侧壁上设有第三导线孔（29）。
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