CN110016436A - 一种电环境生物培养系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电环境生物培养系统，所述系统包括电环境培养皿，所述电环境培养皿能够将外部电信号施加到培养皿内的培养液中；培养皿架，所述培养皿架包括不少于一个用于放置电环境培养皿的皿孔，每个所述皿孔内有不少于一个导电机构，所述导电机构能够将电信号引导至所述电环境培养皿；温度控制单元，所述温度控制单元包括不少于一个温度监控装置和温度调节装置，所述温度控制单元能够对所述电环境培养皿的温度进行监测和调节。

Description

一种电环境生物培养系统

技术领域

本发明属于、医疗实验器材技术领域，具体涉及一种电环境生物培养系统。

背景技术

培养皿是一种用于微生物或细胞培养的实验室器皿，由一个平面圆盘状的底和一个盖组成，一般用玻璃或塑料制成。

培养皿材质基本上分为两类，主要为塑料和玻璃的，可以用于植物、微生物和细胞的培养。

现有的培养皿一般为绝缘材质制造，不便于对培养皿内的培养液进行电刺激。

发明内容

本发明提供一种电环境生物培养系统，以解决现有技术中的培养皿无法对培养液的生长标本进行电刺激的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的第一方面提供电环境培养皿，所述电环境培养皿能够将外部电信号施加到电环境培养皿内的培养液中，所述电环境培养皿的形状包括但不限于杯状、盘状、瓶状和管状以及圆形、多边形、球形、多面体；

培养皿架，所述培养皿架包括不少于一个放置电环境培养皿的皿孔，每个所述皿孔内有不少于一个导电机构，所述导电机构能够将电信号引导至所述电环境培养皿；

温度控制单元，所述温度控制单元包括不少于一个温度监控装置和温度调节装置，所述温度控制单元能够对所述电环境培养皿的温度进行监测和调节。

进一步地，所述电环境培养皿包括皿壁、皿底和皿盖，其中，皿壁、皿底或皿盖中的至少一处设有能够将电信号施加到培养液中的电信号施加介质单元，所述电信号施加介质单元的一个面接触培养液，另一个面是导电的电极，所述电极与培养皿架的触点接触。

进一步地，所述电信号施加介质，具备介电常数大于500和电阻率低于10KΩ.m10KΩ.m中的一项或多项；当然，所述电环境培养皿也可以整体由具备介电常数大于500和电阻率低于10KΩ.m10KΩ.m中的一项或多项的材料制成，在其外壁涂上导电层做为电极。所述电环境培养皿的皿壁、皿底、皿盖的导电材料的电阻率≈培养液的电阻率、介电常数≈培养液的介电常数，培养液和所述导电材料在电参数方面等效为一个整体。

进一步地，所述电环境培养皿的皿壁，优选地，所述皿壁的不少于两个面是透明的。在实际运用中，使用显微镜观察培养皿中细胞生长情况，要求皿的底和盖为透明的，便于光线通过，因此电环境培养皿的皿壁、皿底和皿盖中不少于一对的对称面为透明的，以保证方便观察。

进一步地，所述培养皿架中的每个导电机构包括触点、电缆引入和接续装置和导线，所述导线通过所述电缆引入装置与接续装置、接续装置与触点间，由所述导线连接。在本发明的优选实施方式中，导电机构包括电缆引入装置、导线、电路接续装置、触点、皿孔，电缆引入装置通过导线与所述电路接续装置连接，电路接续装置通过导线与每个所述触点连接；所述电环境培养皿放置于所述皿孔中，所述触点与所述电环境培养皿电极接触并呈导电状态，外部电信号通过所述电缆引入装置、导线、电路接续装置、导线、触点、培养皿电极，施加到培养液中。

进一步地，所述温度监控装置包括温度监控单元和温度感应单元，所述温度监控装置安装于培养皿架的内部或单独设置，所述温度感应单元可设置于皿孔内或单独设置。本发明可选用多种探测温度的方式，例如探头接触式或红外感应式的，当使用红外感应式的时候，也可将温度监控装置设置在培养皿架以外而单独存在。

进一步地，所述电环境生物培养系统还包括散热装置，所述散热装置包括不少于一个风扇、控制电路，所述控制电路能够接收所述温度监控装置中的发送的信号，并通过控制电路开启或关闭所述风扇。在本发明的优选实施方式中，散热装置还包括若干个位于培养皿架外壳的散热孔，以启动或关闭通风扇的方式对培养液的温度进行控制。

本发明具有如下优点：

所述电环境生物培养系统，能够将多种电信号施加到培养液中，本发明不但适合向培养液施加交流信号，也可以向培养液施加直流信号；能够将电信号均匀地施加到培养液中，由于在施加信号时采用了高介电常数的材料做信号施加介质，避免了由于培养液直接接触低电阻材料而在产生的等电势区的情况，保持在培养液中产生均匀的施加效果；能够同时对多个培养皿施加电信号，培养皿架可以同时为多个电环境培养皿，可能一次做多个样本实验，提高实验效率和实验结果的科学性；另外，本发明还具备有多种施加电信号的模式，能够对培养液的温度进行监控，保证标本生长条件温度的可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。本说明书所举实例中的所述电环境培养皿均以六边结构为例，均以培养人类细胞为例，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，包括但不限于其他多边形、圆形以及球形、多面体形，培养标本的包括但不限于细胞，培养环境温度不限于36～37℃；对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明的电环境生物培养系统的结构示意图；

图2为本发明一个实施方式中的电环境培养皿的结构示意图；

图3为本发明一个实施方式中的电环境培养皿的电路示意图；

图4为本发明的一个实施方式中的温控装置构成示意图。

附图标记：

1-电环境培养皿； 2-培养皿架； 11-电极；

12-皿壁； 13-高介电常数瓷片； 14-皿底；

101-培养液； 21-皿孔； 22-触点；

23-散热孔； 24-电缆引入装置； 25-导线；

26-风扇； 27-温度监控装置； 28-温度感应装置。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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做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。

其中，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1和2所示，本发明的第一方面提供电环境培养皿(1)，所述电环境培养皿(1)能够将外部电信号施加到电环境培养皿内的培养液(101)中，所述电环境培养皿(1)的形状包括但不限于杯状、盘状、瓶状和管状以及圆形、多边形、球形、多面体；

培养皿架(2)，所述培养皿架包括不少于一个放置电环境培养皿的皿孔(21)，每个所述皿孔内有不少于一个导电机构，所述导电机构能够将电信号引导至所述电环境培养皿。

进一步地，所述电环境培养皿包括皿壁(12)、皿底(14)和皿盖，其中，皿壁(12)、皿底(14)或皿盖中的至少一处设有能够将电信号施加到培养液中的电信号施加介质单元，所述电信号施加介质单元的一个面接触培养液，另一个面是导电的电极(11)，所述电极(11)与培养皿架的触点(22)接触。

图3是本申请一个实施方式中的电环境培养皿的电路示意图，如图3所示，导线(25)将电源连接至触点(22)处，培养皿的外壁不少于一处附着高介电常数材料瓷片(13)，瓷片的一个面紧密贴附于培养皿外壁，另一个面涂有银层为电极(11)，可通过电极(11)、瓷片(13)、培养皿壁(12)将电信号施加到培养液中。整个培养皿中，电场示意线(102)如图所示。

如图4所示，是本申请的散热装置，所述散热装置包括不少于一个风扇(26)、控制电路，所述控制电路能够接收所述温度监控装置中的发送的信号，并通过控制电路开启或关闭所述风扇(26)；

本申请的散热装置包括温度控制单元，所述温度控制单元包括不少于一个温度监控装置(27)和温度调节装置(28)，所述温度控制单元能够对所述电环境培养皿的温度进行监测和调节。

以高介电常数材料为电信号施加介质的实施例：

电信号施加介质为高介电常数材料，以介电陶瓷为代表，介电陶瓷本身为不导电，但其介电常数高，适用于施加交变的电信号。

实施例1

培养皿的整体为高介电常数的介电陶瓷制成，皿外壁不少于一处的局部涂有一定面积导电层为电极，导电层一般为导电性较好的金属银，内壁的瓷质材料与培养液接触，电极、介电陶瓷层与培养液三者形成电容效应，交流信号可顺利通过介电陶瓷层而施加到培养液中。例如在培养皿外壁两个对称的局部涂有电极，将培养皿放置于培养皿架的皿孔中，如图1，皿孔中的触点与电极接触，在两个触点间，电极、皿壁、培养液、皿壁、电极构成了交流回路，电信号由其中一个触点通过电极、介电陶瓷层、培养液、介电陶瓷层、电极到达另一个触点，从而在培养液中形成电环境(如图3所示)。

实施例2

培养皿壁不少于一处的局部为高介电常数的介电陶瓷，构成皿壁的一部分，其中，一个面为皿内壁的一部分，直接与培养液接触，另一个面为皿外壁的一部分，涂有银层为电极，电极、介电陶瓷片与培养液三者形成电容效应，交流信号可顺利通过介电陶瓷而施加到培养液中。例如培养皿壁的两个对称的面上镶嵌了附有银层为电极的介电陶瓷，将培养皿放置于培养皿架的皿孔中，电极与皿孔内的触点接触，在两个触点间，电极、介电陶瓷、培养液、介电陶瓷、电极构成了交流回路，电信号由其中一个触点通过电极、介电陶瓷层、培养液、介电陶瓷层、电极到过另一个触点，从而在培养液中形成电环境。

实施例3

培养皿壁不少于一处的局部为高介电常数的介电陶瓷，其中，一个面为皿内壁，直接与培养液接触，另一个面涂有银层，不与培养液接触，银层通过导体裸露于皿外壁，银层、介电陶瓷片与培养液三者形成电容效应，交流信号可顺利通过介电陶瓷而施加到培养液中。例如培养皿内壁的两个对称的面上镶嵌了介电陶瓷，将培养皿放置于培养皿架的皿孔中，裸露于皿外壁的导体与触点接触，在两个触点间，裸露于皿外壁的导体、银层、介电陶瓷、培养液构成了交流回路，电信号由其中的一个触点通过裸露于皿壁外的导体、银层、介电陶瓷层、培养液、介电陶瓷层、银层到达另一个触点，从而在培养液中形成电环境。

以导电性材料为电信号施加介质的实施例：

电信号施加介质为导电材料，以金属钛为代表，钛为目前生物兼容性最好的常见金属，导电性能较好，能满足需求，适用于施加直流信号。

实施例4

培养皿壁不少于一处的局部为片状的钛构成，其中，钛片的一个面为皿内壁，直接与培养液接触，另一个面裸露于皿外壁，可直接连接信号源将电信号施加到培养液中。例如培养皿内壁的两个对称的面上镶嵌了钛片，将培养皿放置于培养皿架的皿孔中，钛片与皿孔中触点接触，在两个触点间，钛片、培养液、钛片构成了交流回路，电信号由其中一个触点通过钛片、培养液、钛片到达另一个触点，从而在培养液中形成电环境。

实施例5

培养皿的内壁由不少于一处的局部为片状的钛片构成，其中，钛片的一个面为皿内壁，直接与培养液接触，另一个面附着于培养皿内壁，钛片与裸露于皿外壁的导体连接，可通过裸露于皿外壁的导体直接将电信号施加到培养液中。例如培养皿内壁的两个对称的面上附着了钛片和两个裸露于皿外壁的导体，将培养皿放置到培养皿架的皿孔中，两个裸露于皿外壁的导体与皿孔中内触点接触，在两个触点间，导体、钛片、培养液、钛片、导体构成了交流回路，电信号由其中一个触点、裸露于皿外壁的导体、钛片、培养液、钛片、裸露于皿外壁的导体到达另一个触点，从而在培养液中形成电环境。

以电阻率与培养液电阻率相近的材料为电信号施加介质的实施例：

电信号施加介质为导电系数与培养液相近的材料，以导电塑料为代表，导电性能可以在注塑过程中添加不同比例的导电颗粒的方式调节，使其导电性能接近于培养液。用这种材料制成的培养皿装盛培养液，培养皿和培养液在电性能是面可以等效为一个整体，即为一个培养皿形状的培养液体。

实施例6

培养皿的整体为导电系数与培养液相近的导电塑料制成，外壁在不加使用处理的情况下，可直接施加电信号。例如直接将培养皿放置在培养皿架的皿孔中，两个对称的外壁与皿孔内的触点接触，在两个触点间，皿壁、培养液、皿壁构成了交流回路，电信号由一个触点通过其中的一个电极、皿壁、培养液、皿壁、另一个电极到达另一个触点，从而在培养液中形成电环境。

实施例7

培养皿的整体为导电系数与培养液相近的导电塑料制成，外壁附着不少于一处金属层为电极，可通过电极将电信号施加到培养液中。例如在培养皿外壁的两个对称的面各附着金属电极，将培养皿放置在培养皿架的皿孔中，两个对称面的金属电极与皿孔内的触点接触，在两个触点间，电极、培养液、电极构成了交流回路，电信号通过其中的一个触点、其中一个电极、皿壁、培养液、皿壁、另一个电极到达别一个触点，从而在培养液中形成电环境。

实施例8

培养皿的整体为导电系数与培养液相近的导电塑料制成，外壁不少于一处附着高介电常数材料瓷片，瓷片的一个面紧密贴附于培养皿外壁，另一个面涂有银层为电极，可通过电极、瓷片、培养皿壁将电信号施加到培养液中。例如在培养皿外壁的两个对称的面各附着一面有电极的瓷片，将培养皿放置在培养皿架的皿孔中，两个银层电极与皿孔内的触点接触，在两个触点间，电极、瓷片、皿壁、培养液、皿壁、瓷片、电极构成了交流回路，电信号通过其中的一个触点、其中一个电极、瓷片、皿壁、培养液、皿壁、另一个瓷片、电极到达别一个触点，从而在培养液中形成电环境。

实施例9

本发明所提供的一种电环境生物培养系统，所述培养皿架由电缆继续引入装置、导线、电路接续装置、触点、皿孔等组成，电缆引入装置通过导线与所述电路接续装置连接，电路接续装置通过导线与每个所述触点连接；当电环境培养皿放置于所述皿孔中后，皿内的触点与电环境培养皿电极接触并呈导电状态，外部电信号通过电缆引入装置、导线、电路接续装置、导线、触点、培养皿电极，施加到培养液中，在培养液中形成的电场线如图所示，给培养液内的生物体形成了带电的生长环境。

实施例10

本发明所提供的一种电环境生物培养系统，所述温度监控装置安装于培养皿架的内部或单独设置，本实施例是放置于培养皿加内，设置有若干个温度感应装置用以感应电环境培养皿的温度，能够对不少于一个放置于所述培养皿架皿孔中的电环境培养皿的温度进行监测，发出非正常温度信号或在非正常温度下发出启动或关闭散热装置的指令。所述散热装置，若干个风扇和若干个位于培养皿架外壳的散热孔。

在电环境生物培养系统的运用中，往往因对培养液施加了电信号，而导致培养液温度升高，从而使生物生长的环境温度不在培养规范内，对实验数据的真实性和合理产生影响。为了保证生物生长在一个标准的温度环境内，必须要对培养液的温度进行控制。当电信号施加到培养液以后，由于电能的作用，培养液的温度会升高，温度感应装置感应到培养液温度将在达到温度上限的信息传递给温度监控装置，温度监控装置即启动风扇，对培养皿进行通风散热，使培养液的温度降下来。当培养液的温度降下来以后，温度感应装置即将培养液温度回来正常范围内的信息传递给温度监控装置，温度监控装置即关闭风扇。

Claims (8)

1.一种电环境生物培养系统，其特征在于，所述系统包括：

电环境培养皿，所述电环境培养皿能够将外部电信号施加到培养皿内的培养液中；

培养皿架，所述培养皿架包括不少于一个用于放置电环境培养皿的皿孔，每个所述皿孔内有不少于一个导电机构，所述导电机构能够将电信号引导至所述电环境培养皿；

温度控制单元，所述温度控制单元包括不少于一个温度监控装置和温度调节装置，所述温度控制单元能够对所述电环境培养皿的温度进行监测和调节。

2.根据权利要求1所述的电环境生物培养系统，其特征在于，所述电环境培养皿包括皿壁、皿底和皿盖，其中，皿壁、皿底或皿盖中的至少一处设有能够将电信号施加到培养液中的电信号施加介质单元，所述电信号施加介质单元的一个面接触培养液，另一个面是导电的电极，所述电极与培养皿架的触点接触。

3.根据权利要求1-2中任意一项所述的电环境生物培养系统，其特征在于，所述电信号施加介质的性质满足：介电常数大于500和/或电阻率低于10KΩ.m10KΩ.m。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的电环境生物培养系统，其特征在于，所述电环境培养皿，整体由具备介电常数大于500和/或电阻率低于10KΩ.m10KΩ.m中的一项或多项的材料制成。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的电环境生物培养系统，其特征在于，所述电环境培养皿的皿壁的立体形状为杯状、盘状、瓶状或管状，优选地，所述皿壁的不少于两个面是透明的。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的电环境生物培养系统，其特征在于，所述培养皿架中的每个导电机构包括触点、电缆引入和接续装置和导线，所述导线通过所述电缆引入和接续装置连接所述触点和电源。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的电环境生物培养系统，其特征在于，所述温度监控装置包括温度监控单元和温度感应单元，所述温度监控装置安装于培养皿架的内部或单独设置，所述温度感应单元设置于皿孔内或单独设置。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的电环境生物培养系统，其特征在于，所述电环境生物培养系统还包括散热装置，所述散热装置包括不少于一个风扇、控制电路，所述控制电路能够接收所述温度监控装置中的发送的信号，并通过控制电路开启或关闭所述风扇。