CN108865883B - 用于外加直流电场下观察细胞生物学行为的装置 - Google Patents

Abstract

用于外加直流电场下观察细胞生物学行为的装置，包括容器，容器的两侧分别固定连接气管的一端，气管的内壁一端分别固定安装气体分离膜，气管的另一端分别固定连接气罐的一侧，每个气管分别同时与对应的气罐、容器内部相通，气管的底部分别固定连接竖管的上端，竖管的下端分别固定连接筒体的顶面，每个竖管分别同时与对应的气管、筒体内部相通。如容器内的温度过低，温度传感器检测到低温信号并控制线圈电路导通，线圈通电后交变电流产生磁场，球阀为导磁性金属材质，球阀受到电磁感应升温，气体从球阀内穿过时能够吸收其散发的热能，吸收热能的气体进入容器内，从而能够提升容器内的温度。

Description

用于外加直流电场下观察细胞生物学行为的装置

技术领域

本发明属于细胞生物学领域领域，具体地说是一种用于外加直流电场下观察细胞生物学行为的装置。

背景技术

直流电场对组织形成、炎症反应以及神经损伤修复等均具有影响。因此在体外对细胞进行直流电场下的行为学观测就成为一种必要的研究手段。直流电场的生物效应研究正日益受到人们的重视，其研究意义重大，目前尚处于起步阶段，主要是在细胞水平上对直流电场下细胞的生物学行为进行研究。但现有的外加直流电场下观察细胞生物学行为的装置中无法快速有效的调节培养容器内的培养环境，且细胞生长所需的外部生长环境调节装置大都单独存在，导致设备运行成本过高，设备的占用空间较大。

发明内容

本发明提供一种用于外加直流电场下观察细胞生物学行为的装置，用以解决现有技术中的缺陷。

本发明通过以下技术方案予以实现：

用于外加直流电场下观察细胞生物学行为的装置，包括容器，容器的两侧分别固定连接气管的一端，气管的内壁一端分别固定安装气体分离膜，气管的另一端分别固定连接气罐的一侧，每个气管分别同时与对应的气罐、容器内部相通，气管的底部分别固定连接竖管的上端，竖管的下端分别固定连接筒体的顶面，每个竖管分别同时与对应的气管、筒体内部相通，筒体内分别设有活塞，活塞的外周分别与对应的筒体的内壁接触配合，活塞能够分别沿对应的筒体上下滑动，筒体内分别固定安装带有动力装置的凸轮，凸轮的偏心处分别通过铰接轴铰接连接连杆的下端，连杆的上端分别铰接连接对应的活塞的底面，容器内固定安装温度传感器，每个气管的内壁两侧分别固定安装球阀，球阀均为金属材质，气管的两侧分别缠绕线圈，线圈分别与电源、温度传感器电路连接，每个气管内的球阀分别位于对应的竖管的两侧，球阀的外周分别与对应的气管的内壁固定连接，球阀的一侧分别开设第一通孔，第一通孔分别与对应的气管的中心线共线，第一通孔的顶面分别开设第二通孔，第二通孔分别与对应的第一通孔内部相通，气管的顶面两侧分别开设第三通孔，第三通孔分别与对应的第二通孔内部相通，且第三通孔与第二通孔的孔径相同，第三通孔内分别设有柱塞，柱塞的外周分别与对应的第三通孔的内壁接触配合，柱塞能够分别沿对应的第三通孔上下滑动，柱塞的下部能够分别插入至对应的第一通孔内，且柱塞的外周能够分别与对应的第一通孔的内壁接触配合，柱塞的顶面分别固定连接齿条的下端，齿条相互平行，气管的顶面两侧分别设有基于齿条的导向装置，齿条能够分别沿对应的导向装置竖向运动，气管的顶面分别通过轮架安装带有动力装置的转盘，转盘的两侧分别固定安装弧形齿条，弧形齿条能够分别与对应的齿条啮合。

如上所述的用于外加直流电场下观察细胞生物学行为的装置，所述的容器的两侧分别固定连接紫外灯管的一端，气管分别从对应的紫外灯管内穿过，紫外灯管分别与电源电路连接，且气管的一端均为螺旋结构。

如上所述的用于外加直流电场下观察细胞生物学行为的装置，所述的导向装置包括倒L型杆和C型座，齿条的前后两面分别开设竖向的滑槽，气管的顶部两侧分别固定连接倒L型杆的一端，倒L型杆的另一端分别固定连接C型座的一侧，C型座的另一侧开口，C型座的开口侧分别朝向对应的齿条，C型座的两个开口端分别同时位于对应的滑槽内，且C型座能够分别沿对应的滑槽上下滑动。

如上所述的用于外加直流电场下观察细胞生物学行为的装置，所述的筒体的内侧顶部分别固定连接通管的一端，通管的外周分别固定安装开关阀，通管的另一端分别固定连接雾化装置的外侧顶部，通管内分别固定安装单向阀，每个通管能够分别同时与对应的雾化装置、筒体内部相通；容器内固定安装湿度传感器。

如上所述的用于外加直流电场下观察细胞生物学行为的装置，所述的雾化装置之间设有连接板，连接板的两侧分别固定连接对应的雾化装置的内侧顶部，连接板的顶面与容器的底面接触配合。

如上所述的用于外加直流电场下观察细胞生物学行为的装置，所述的气管均为保温型非金属材料。

本发明的优点是：本发明位于左侧的气罐内装有氧气，左侧的气管内的气体分离膜仅允许氧气通过，位于右侧的气罐内装有二氧化碳，右侧的气管内的气体分离膜仅允许二氧化碳通过，本发明使用时启动凸轮的动力装置，凸轮能够在筒体内转动，凸轮转动时能够带动连杆的下端随之转动，由于连杆的上端与活塞铰接连接，从而能够带动活塞竖直往复运动，同时启动转盘的动力装置，两个转盘的转动方向相同，转盘能够循环交替正反转，当转盘均逆时针转动时，由于弧形齿条与齿条啮合，每个气管左侧的柱塞向下运动，每个气管左侧的第一通孔闭合，每个气管右侧的柱塞向上运动，每个气管右侧的第一通孔导通，同时活塞均向下运动，左侧的活塞向下运动能够使容器内的氧气通过对应的气管、竖管进入左侧的筒体内，右侧的活塞向下运动能够使气罐内的二氧化碳通过对应的气管、竖管进入右侧的筒体内，当活塞运动至最底部时转盘反转，转盘顺时针转动能够使柱塞反向运动，此时每个气管左侧的第一通孔导通，每个气管右侧的第一通孔闭合，且活塞开始向上运动，左侧的活塞向上运动能够使筒体内的氧气通过对应的竖管、气管进入左侧的气罐内，右侧的活塞向上运动能够使筒体内的二氧化碳通过对应的竖管、气管进入容器内，通过调节转盘的起始工作状态能够改变容器内气体的运动状态，如起始时转盘均顺时针转动，则抽取容器内的二氧化碳，同时向容器内补充氧气。如容器内的温度过低，温度传感器检测到低温信号并控制线圈电路导通，线圈通电后交变电流产生磁场，球阀为导磁性金属材质，球阀受到电磁感应升温，气体从球阀内穿过时能够吸收其散发的热能，吸收热能的气体进入容器内，从而能够提升容器内的温度。本发明容器的上部开口，容器顶面可拆卸安装容器盖，容器内设有培养基室，培养基室内设有细胞爬片，在细胞爬片上培养细胞，在培养基室中加入细胞培养基，将表面有细胞贴壁生长的细胞爬片插入培养基室内的观察室，将培养基室放入容器内，盖上容器盖，通过显微镜观察，培养基室连接盐桥、电极交换瓶、电极和电源，需要的情况下连接培养基更换管道，设定电源电压，打开电源，进行观察；还能够设定监测电压为额定电压，采用电源自动调节输出电压大小的模式进行观察。本发明在培养动物细胞时通过改变转盘的起始工作状态，向容器内补充氧气，同时抽取容器内的二氧化碳并充入对应的气罐内，在培养植物细胞时通过改变转盘的起始工作状态，向容器内补充二氧化碳，同时抽取容器内的氧气并充入对应的气罐内，从而能够延长气罐内气体的使用寿命，甚至通过在容器内交替培养动物细胞和植物细胞，无需再向气罐内补充气体，能够降低实验成本，通过凸轮、连杆和活塞的相互配合，能够使容器内保持在合适的气体环境，使容器内的细胞能够正常生长，且能够通过线圈加热球阀，并通过气体吸收球阀的热能后转入容器内，进而调节容器的温度条件，柱塞的外周始终与第三通孔的内壁接触配合，能够避免气体泄漏，通过简单的结构即可同时实现容器内的温度、气体环境调节，构思巧妙，将温度调节装置和气体调节装置有机结合，能够减少外加直流电场观察细胞生物学行为装置的占用空间，且通过气体携带的热能调节容器内的温度，能够使容器内的空间温度更为均匀，容器内的细胞处于相同的生长环境，从而能够排除温度差异对细胞生长造成影响，进而能够使实验结果更加准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图；图2是图1的A向视图的放大图；图3是图1的Ⅰ局部放大图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

用于外加直流电场下观察细胞生物学行为的装置，如图所示，包括容器1，容器1的两侧分别固定连接气管2的一端，气管2的内壁一端分别固定安装气体分离膜，气体分离膜的侧面面积等于气管2的内壁面积，气管2的另一端分别固定连接气罐3的一侧，每个气管2分别同时与对应的气罐3、容器1内部相通，气管2的底部分别固定连接竖管4的上端，竖管4的下端分别固定连接筒体5的顶面，每个竖管4分别同时与对应的气管2、筒体5内部相通，筒体5内分别设有活塞6，活塞6的外周分别与对应的筒体5的内壁接触配合，活塞6能够分别沿对应的筒体5上下滑动，筒体5内分别固定安装带有动力装置的凸轮7，动力装置为电机，凸轮7的偏心处分别通过铰接轴铰接连接连杆8的下端，连杆8的上端分别铰接连接对应的活塞6的底面，容器1内固定安装温度传感器，每个气管2的内壁两侧分别固定安装球阀9，球阀9均为金属材质，气管2的两侧分别缠绕线圈，线圈分别与电源、温度传感器电路连接，每个气管2内的球阀9分别位于对应的竖管4的两侧，球阀9的外周分别与对应的气管2的内壁固定连接，球阀9的一侧分别开设第一通孔10，第一通孔10分别与对应的气管2的中心线共线，第一通孔10的顶面分别开设第二通孔11，第二通孔11分别与对应的第一通孔10内部相通，气管2的顶面两侧分别开设第三通孔12，第三通孔12分别与对应的第二通孔11内部相通，且第三通孔12与第二通孔11的孔径相同，第三通孔12内分别设有柱塞13，柱塞13的外周分别与对应的第三通孔12的内壁接触配合，柱塞13能够分别沿对应的第三通孔12上下滑动，柱塞13的下部能够分别插入至对应的第一通孔10内，且柱塞13的外周能够分别与对应的第一通孔10的内壁接触配合，柱塞13的顶面分别固定连接齿条14的下端，齿条14相互平行，气管2的顶面两侧分别设有基于齿条14的导向装置，齿条14能够分别沿对应的导向装置竖向运动，气管2的顶面分别通过轮架安装带有动力装置的转盘15，动力装置为正反转电机。正反转电机内设有控制器，控制器与正反转电机电路连接，控制器能够分别控制对应的正反转电机循环交替正反转，转盘15的两侧分别固定安装弧形齿条16，弧形齿条16能够分别与对应的齿条14啮合。本发明位于左侧的气罐3内装有氧气，左侧的气管2内的气体分离膜仅允许氧气通过，位于右侧的气罐3内装有二氧化碳，右侧的气管2内的气体分离膜仅允许二氧化碳通过，本发明使用时启动凸轮7的动力装置，凸轮7能够在筒体5内转动，凸轮7转动时能够带动连杆8的下端随之转动，由于连杆8的上端与活塞6铰接连接，从而能够带动活塞6竖直往复运动，同时启动转盘15的动力装置，两个转盘15的转动方向相同，转盘15能够循环交替正反转，当转盘15均逆时针转动时，由于弧形齿条16与齿条14啮合，每个气管2左侧的柱塞13向下运动，每个气管2左侧的第一通孔10闭合，每个气管2右侧的柱塞13向上运动，每个气管2右侧的第一通孔10导通，同时活塞6均向下运动，左侧的活塞6向下运动能够使容器1内的氧气通过对应的气管2、竖管4进入左侧的筒体5内，右侧的活塞6向下运动能够使气罐3内的二氧化碳通过对应的气管2、竖管4进入右侧的筒体5内，当活塞6运动至最底部时转盘15反转，转盘15顺时针转动能够使柱塞13反向运动，此时每个气管2左侧的第一通孔10导通，每个气管2右侧的第一通孔10闭合，且活塞6开始向上运动，左侧的活塞6向上运动能够使筒体5内的氧气通过对应的竖管4、气管2进入左侧的气罐3内，右侧的活塞6向上运动能够使筒体5内的二氧化碳通过对应的竖管4、气管2进入容器1内，通过调节转盘15的起始工作状态能够改变容器1内气体的运动状态，如起始时转盘15均顺时针转动，则抽取容器1内的二氧化碳，同时向容器1内补充氧气。如容器1内的温度过低，温度传感器检测到低温信号并控制线圈电路导通，线圈通电后交变电流产生磁场，球阀9为导磁性金属材质，球阀9受到电磁感应升温，气体从球阀9内穿过时能够吸收其散发的热能，吸收热能的气体进入容器1内，从而能够提升容器1内的温度。本发明容器1的上部开口，容器1顶面可拆卸安装容器盖，容器1内设有培养基室，培养基室内设有细胞爬片，在细胞爬片上培养细胞，在培养基室中加入细胞培养基，将表面有细胞贴壁生长的细胞爬片插入培养基室内的观察室，将培养基室放入容器内，盖上容器盖，通过显微镜观察，培养基室连接盐桥、电极交换瓶、电极和电源，需要的情况下连接培养基更换管道，设定电源电压，打开电源，进行观察；还能够设定监测电压为额定电压，采用电源自动调节输出电压大小的模式进行观察。本发明在培养动物细胞时通过改变转盘15的起始工作状态，向容器1内补充氧气，同时抽取容器1内的二氧化碳并充入对应的气罐3内，在培养植物细胞时通过改变转盘15的起始工作状态，向容器1内补充二氧化碳，同时抽取容器1内的氧气并充入对应的气罐3内，从而能够延长气罐3内气体的使用寿命，甚至通过在容器1内交替培养动物细胞和植物细胞，无需再向气罐3内补充气体，能够降低实验成本，通过凸轮7、连杆8和活塞6的相互配合，能够使容器1内保持在合适的气体环境，使容器1内的细胞能够正常生长，且能够通过线圈加热球阀9，并通过气体吸收球阀9的热能后转入容器1内，进而调节容器1的温度条件，柱塞13的外周始终与第三通孔12的内壁接触配合，能够避免气体泄漏，通过简单的结构即可同时实现容器1内的温度、气体环境调节，构思巧妙，将温度调节装置和气体调节装置有机结合，能够减少外加直流电场观察细胞生物学行为装置的占用空间，且通过气体携带的热能调节容器1内的温度，能够使容器1内的空间温度更为均匀，容器1内的细胞处于相同的生长环境，从而能够排除温度差异对细胞生长造成影响，进而能够使实验结果更加准确。

具体而言，为了防止细菌进入容器1内，本实施例所述的容器1的两侧分别固定连接紫外灯管17的一端，气管2分别从对应的紫外灯管17内穿过，紫外灯管17分别与电源电路连接，且气管2的一端均为螺旋结构。螺旋结构能够延长气体在气管2内的行进路径，从而更有利于紫外灯管17对气管2内的气体进行杀菌处理，进一步保证气体的无菌性，避免容器1内的无菌环境受到破坏。

具体的，为了能够简单有效的对齿条14进行支撑，本实施例所述的导向装置包括倒L型杆18和C型座19，齿条14的前后两面分别开设竖向的滑槽20，气管2的顶部两侧分别固定连接倒L型杆18的一端，倒L型杆18的另一端分别固定连接C型座19的一侧，C型座19的另一侧开口，C型座19的开口侧分别朝向对应的齿条14，C型座19的两个开口端分别同时位于对应的滑槽20内，且C型座19能够分别沿对应的滑槽20上下滑动。如图1或2所示，C型座19分别通过倒L型杆18固定安装在气管2上，通过C型座19和滑槽20之间的相互配合，能够保证齿条14稳定运动，增强本发明的运行稳定性。

进一步的，为了调节容器1内的湿度条件，本实施例所述的筒体5的内侧顶部分别固定连接通管21的一端，通管21的外周分别固定安装开关阀，通管21的另一端分别固定连接雾化装置22的外侧顶部，通管21内分别固定安装单向阀，每个通管21能够分别同时与对应的雾化装置22、筒体5内部相通；容器1内固定安装湿度传感器。通过湿度传感器监测容器1内的湿度，当容器1内的湿度低于标准湿度时，实验人员打开通管21上的开关阀，且由于通管21内设有单向阀，当活塞6向下运动时，雾化装置22内的水雾进入筒体5内，当活塞6向上运动时，水雾通过竖管4进入气管2内，继而进入容器1内，从而能够调节容器1内的湿度，且该结构与筒体5连接，能够省去雾化装置22水雾推动装置的安装，简化结构，能够减少本发明的占用空间，降低本发明的生产和使用成本。

更进一步的，如图1所示，本实施例所述的雾化装置22之间设有连接板23，连接板23的两侧分别固定连接对应的雾化装置22的内侧顶部，连接板23的顶面与容器1的底面接触配合。该结构能够对容器1进行有效支撑，且由于雾化装置22通过通管21固定连接筒体5，筒体5通过竖管4固定连接气管2，气管2与容器1固定连接，容器1与连接板23之间不会移位，本发明移动时不用担心容器1和气管2之间的连接断裂，从而能够提高本发明的结构稳定性。

更进一步的，为了防止气体的温度向外散发，本实施例所述的气管2均为保温型非金属材料。该结构能够将气体的热能封锁在气管2内，避免热量散失，且能够使线圈保持较低的温度，能够延长线圈的使用寿命。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.用于外加直流电场下观察细胞生物学行为的装置，其特征在于：包括容器（1），容器（1）的两侧分别固定连接气管（2）的一端，气管（2）的内壁一端分别固定安装气体分离膜，气管（2）的另一端分别固定连接气罐（3）的一侧，每个气管（2）分别同时与对应的气罐（3）、容器（1）内部相通，位于左侧的气罐（3）内装有氧气，左侧的气管（2）内的气体分离膜仅允许氧气通过，位于右侧的气罐（3）内装有二氧化碳，右侧的气管（2）内的气体分离膜仅允许二氧化碳通过，气管（2）的底部分别固定连接竖管（4）的上端，竖管（4）的下端分别固定连接筒体（5）的顶面，每个竖管（4）分别同时与对应的气管（2）、筒体（5）内部相通，筒体（5）内分别设有活塞（6），活塞（6）的外周分别与对应的筒体（5）的内壁接触配合，活塞（6）能够分别沿对应的筒体（5）上下滑动，筒体（5）内分别固定安装带有动力装置的凸轮（7），凸轮（7）的偏心处分别通过铰接轴铰接连接连杆（8）的下端，连杆（8）的上端分别铰接连接对应的活塞（6）的底面，容器（1）内固定安装温度传感器，每个气管（2）的内壁两侧分别固定安装球阀（9），球阀（9）均为金属材质，气管（2）的两侧分别缠绕线圈，线圈分别与电源、温度传感器电路连接，每个气管（2）内的球阀（9）分别位于对应的竖管（4）的两侧，球阀（9）的外周分别与对应的气管（2）的内壁固定连接，球阀（9）的一侧分别开设第一通孔（10），第一通孔（10）分别与对应的气管（2）的中心线共线，第一通孔（10）的顶面分别开设第二通孔（11），第二通孔（11）分别与对应的第一通孔（10）内部相通，气管（2）的顶面两侧分别开设第三通孔（12），第三通孔（12）分别与对应的第二通孔（11）内部相通，且第三通孔（12）与第二通孔（11）的孔径相同，第三通孔（12）内分别设有柱塞（13），柱塞（13）的外周分别与对应的第三通孔（12）的内壁接触配合，柱塞（13）能够分别沿对应的第三通孔（12）上下滑动，柱塞（13）的下部能够分别插入至对应的第一通孔（10）内，且柱塞（13）的外周能够分别与对应的第一通孔（10）的内壁接触配合，柱塞（13）的顶面分别固定连接齿条（14）的下端，齿条（14）相互平行，气管（2）的顶面两侧分别设有基于齿条（14）的导向装置，齿条（14）能够分别沿对应的导向装置竖向运动，气管（2）的顶面分别通过轮架安装带有动力装置的转盘（15），转盘（15）的两侧分别固定安装弧形齿条（16），弧形齿条（16）能够分别与对应的齿条（14）啮合。

2.根据权利要求1所述的用于外加直流电场下观察细胞生物学行为的装置，其特征在于：所述的容器（1）的两侧分别固定连接紫外灯管（17）的一端，气管（2）分别从对应的紫外灯管（17）内穿过，紫外灯管（17）分别与电源电路连接，且气管（2）的一端均为螺旋结构。

3.根据权利要求1所述的用于外加直流电场下观察细胞生物学行为的装置，其特征在于：所述的导向装置包括倒L型杆（18）和C型座（19），齿条（14）的前后两面分别开设竖向的滑槽（20），气管（2）的顶部两侧分别固定连接倒L型杆（18）的一端，倒L型杆（18）的另一端分别固定连接C型座（19）的一侧，C型座（19）的另一侧开口，C型座（19）的开口侧分别朝向对应的齿条（14），C型座（19）的两个开口端分别同时位于对应的滑槽（20）内，且C型座（19）能够分别沿对应的滑槽（20）上下滑动。

4.根据权利要求1所述的用于外加直流电场下观察细胞生物学行为的装置，其特征在于：所述的筒体（5）的内侧顶部分别固定连接通管（21）的一端，通管（21）的外周分别固定安装开关阀，通管（21）的另一端分别固定连接雾化装置（22）的外侧顶部，通管（21）内分别固定安装单向阀，每个通管（21）能够分别同时与对应的雾化装置（22）、筒体（5）内部相通；容器（1）内固定安装湿度传感器。

5.根据权利要求4所述的用于外加直流电场下观察细胞生物学行为的装置，其特征在于：所述的雾化装置（22）之间设有连接板（23），连接板（23）的两侧分别固定连接对应的雾化装置（22）的内侧顶部，连接板（23）的顶面与容器（1）的底面接触配合。

6.根据权利要求1所述的用于外加直流电场下观察细胞生物学行为的装置，其特征在于：所述的气管（2）均为保温型非金属材料。

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