CN110853468B - 一种高压电脉冲实验装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医学实验器材领域，特别是一种高压电脉冲实验装置及其使用方法。现有电脉冲实验装置放电间距不可调，细胞在电击实验前后作转移会干扰影响检测结果。本发明提供一种高压电脉冲实验装置及其使用方法，包括实验台与电极杯，电极杯包括绝缘杯体和杯盖以及杯体内两正对放电片，实验台包括底板和固定其上的检测盒，检测盒顶壁上开有安放口，两放电片可相向或相背平移改变放电间距，杯体底面在对应两个放电片中间嵌设检测电路，检测盒内腔所在的底板上设有可对接检测电路的检测接口，电极杯放入安放口内时两导电片与同侧放电片电连接。本发明可调节放电间距且无需转移直接检测，检测更准确而且无干扰。

Description

一种高压电脉冲实验装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及医学实验器材领域，特别是一种高压电脉冲实验装置及其使用方法。

背景技术

电脉冲对生物组织的生物电效应研究表明，不同物理参数的脉冲电场在不同间距施加，会对组成细胞的细胞膜、细胞质、细胞核分别产生不同的生物学影响；对应不同大小的肿瘤，实践治疗中往往需要设置不同的脉冲电场施加间距和物理参数，以便更有效的覆盖肿瘤区域，达到治疗后不复发的效果。目前利用电脉冲研究细胞生物性的实验装置采用固定外形尺寸的电极杯，电脉冲对电极杯两侧的导电面通电，对电极杯内预置的细胞施加电场，这类试样装置无法调节改变脉冲电场施加的间距，大大限制了电脉冲研究细胞生物效应的实验内容和范围，不同电场间距实验只能选用不同固定尺寸的电击杯做对应实验；细胞在电脉冲实验前需要从培养箱转移至电极杯内，电脉冲施加结束后细胞再从电极杯转移至专业设备中进行检测以评价效果，这一转移过程很难排除转移破坏等外源性干扰因素及细胞自身代谢等内源性干扰的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有电脉冲实验装置无法调节改变脉冲电场施加间距，只能用不同规格的电极杯多次实验测量十分麻烦，同时细胞在电击实验前后要进行转移，转移过程会产生破坏干扰影响检测评价结果，本发明提供一种高压电脉冲实验装置及其使用方法，所述高压电脉冲实验装置所用的电极杯可根据实验需要灵活调节改变放电间距；电极杯无需移动能直接在实验台上检测，评价对细胞电击效果，同时还能实时验证施加电场的波形是否准确。

本发明解决技术问题采用的技术方案：一种高压电脉冲实验装置，包括实验台与电极杯，所述电极杯包括绝缘杯体和绝缘杯盖以及设于杯体内的两块正对放电片，其特征是所述实验台包括底板和固定其上的检测盒，所述检测盒由沿水平面环绕一圈的绝缘侧壁与连接侧壁上沿的绝缘顶壁以及底板围成，所述顶壁上开有可放入电极杯的安放口；所述两个放电片可相向或相背平移改变放电间距，所述两个放电片对应的杯体侧壁上各设有一个可调节放电片平移的调距机构以及一个接电片，所述两个放电片各自与同侧杯体侧壁上的一个接电片电连接，杯体底面在对应两个放电片中间位置嵌设检测电路，所述检测电路包括电路板和设于其上的检测芯片，检测盒内腔所在的底板上设有可对接电路板的检测接口，所述检测盒内腔中设有可与两个接电片弹性接触的两个导电片，两个导电片各自与临近侧壁上固定的一个高压插座电连接，所述电极杯放入安放口内时两个导电片弹性抵触对应的临近接电片。本发明将电极杯内的两个放电片改为可活动的，通过调距机构实现两个放电片相向或相背平移调节两者间距，使用一个电极杯就可以做各种不同间距的放电实验，放电时通过放电片-接电片-导电片-高压插座进行导电连接，两个高压插座外接电脉冲发生装置；同时在电极杯的底面嵌设检测电路并在检测盒所在底板上设置匹配检测接口，每次电极杯安放如检测盒中时检测电路都能与检测接口对接，通过检测电路可以即时检测施加电场的波形是否准确以及细胞实验效果，检测接口通过数据线连电脑，排除了原来实验前后将细胞转移所带来的破坏等外源性干扰因素及细胞自身代谢等内源性干扰的影响，提高实验结果的检测精度和有效性。此外，电路板上的检测芯片可以是同时具备电场波形监测和细胞监测两个功能的单芯片，或者分别监测电场波形和细胞的两个独立芯片。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明采用如下技术措施：所述放电片水平向外延伸且延伸段移动设于电极杯侧壁上的调距孔道中，所述调距机构包括横置穿设调距孔道内的螺钉和套于其上的弹簧，螺钉一侧的螺纹端向内穿入放电片的延伸段，延伸段的连接端设有相配的内螺纹，螺钉另一侧的帽端伸出于接电片外，所述弹簧两端分别抵触放电片的延伸段端部与接电片，所述调距孔道内壁和放电片的延伸段之间设密封圈，所述密封圈嵌设在调距孔道内壁开设的环槽内。调距机构通过螺钉和放电片延伸段螺纹配合，通过螺钉原地转动使其一头的放电片平移调节放电片和螺钉的相对位置，并利用弹簧推动放电片使其定位，进而确定放电片位置，调节两个放电片对应的两处调距机构就可以调节定位两放电片间距；密封圈的作用是封闭杯体内腔，避免实验过程中灌入电极杯内的实验液体流入调距孔道与放电片延伸段的配合间隙内，在不同实验时流出影响实验效果，为提高密封效果密封圈优选嵌设在调距孔道朝杯体内腔的一侧。

所述放电片的延伸段和调距孔道的截面形状为相配的多边形。通过多边形匹配限制延伸段转动，进而确保放电片在螺钉转动驱动下只能平移活动；限制延伸段转动的形状可以是常见的正方形或矩形以及其它如三角形、五边形等能够限制转动的任意多边形状。

所述杯体的内腔上大下小并在变径处设斜面过渡。杯体内腔上大下小并在变径处通过斜面过渡，这样设计的目的是方便定量灌入杯体中的液体并确保液体会下流集中到杯体内腔下部，所述液体是用于配套存放待电击的细胞，为方便观察定量灌入液体，杯体容腔内壁上可以预设刻度线；杯体内腔上大下小可以使杯体下部有足够壁厚设置调解通道安装螺钉。

所述检测盒呈长条形，检测盒的侧壁由两块沿盒体长度方向延伸的侧板和连接在侧板两端的两块端面板拼接闭合而成，检测盒的顶壁为外缘与侧板及端面板相连的顶板，所述高压插座穿设固定于同侧的端面板上，高压插座由穿设固定端面板上的绝缘外层和其内侧的导电内层组成，端面板上设有和高压插座相配的插孔，所述导电片设于临近高压插座内端的导电层上。检测盒由两块侧板、两块端面板以及一块顶板在底板上拼接而成，分体的多板拼接方便生产，可以根据需要生产不同大小的板灵活组装不同大小的检测盒；导电的高压插座插接安装在端面板上的插孔内并固定端面板上，高压插座表面为绝缘外层，绝缘外层内是导电内层，导电内层和导电片电连接。

所述插孔内在高压插座和端面板的对接处设置螺母，所述螺母套置于高压插座的绝缘外层上并顶住端面板内壁，高压插座的绝缘外层上设有和螺母相配的外螺纹，高压插座外端的绝缘外层上设有一环形凸台顶住端面板外壁。通过螺母和高压插座外端环形凸台配合实现高压插座插接固定在端面板上，具体是螺母通过螺纹配合套置固定高压插座的绝缘外层上抵住端面板内壁，高压插座外端环形凸台抵住端面板外壁，两者共同作用使高压插座限位固定端面板上。

所述杯体采用透明材料制作或者杯体侧壁设有可观察两放电片间距的透明窗，且杯体侧壁上设有距离刻度。采用透明材料制作杯体，或者杯体侧壁设透明窗，目的都是为了观察测量两放电片间距，方便定距离调节，距离刻度用于方便读数。

高压电脉冲实验装置使用方法，包括将依序进行的以下步骤：

（1）调节电极杯内两个放电片的间距至实验间距；

（2）在电极杯内放入细胞和培养液；

（3）将电极杯放入检测盒的安放口内；

（4）通过电脉冲发生装置对电极杯施加高压电脉冲，并同步检测电脉冲波形与细胞电击效果检测，将电脉冲波形数据和细胞检测数据发送给电脑。

本发明提供了一种高压电脉冲实验装置，所述高压电脉冲实验装置的电极杯可以根据实验需要调节改变电场施加间距，进行不同放电间距的细胞电击实验；电场施加结束后电极杯无需转移就能可以直接在实验台上检测并将数据传送给电脑，检测速度更快，检测结果更准确且无转移干扰，同时还能即时监测施加电场波形。

附图说明

图1：本发明使用示意图。

图2：本发明所述电极杯立体示意图。

图3：图2所示电极杯中两放电片大间距示意图。

图4：图2所示电极杯中两放电片小间距示意图。

图5：本发明所述实验台立体示意图。

图6：图5所示实验台剖视图。

图中：1.电极杯、1-1.杯盖、1-2.杯体、1-3.接电片、1-4.检测电路、1-5.螺钉、1-6.弹簧、1-7.密封圈、1-8.放电片、1-9.延伸段、1-10.调距孔道、1-11.斜面、2.实验台、2-1.顶板、2-2.底板、2-3.高压插座、2-4.端面板、2-5.侧板、2-6.螺母、2-7.导电片、3.检测盒、3-1.安放口、4.检测接口、5.电脉冲发生装置、6.电脑、7.电源线、8.数据线、9.距离刻度、10.环形凸台。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

如图1～6所示，一种高压电脉冲实验装置，包括实验台2与电极杯1，所述电极杯包括绝缘杯体1-2和绝缘杯盖1-1以及设于杯体内的两块正对放电片1-8，所述杯盖1-1上设有手捏的凸柄，杯体1-2采用透明材料制作，且杯体1-2侧壁上设有距离刻度9，如图所示杯体1-2的内腔上大下小并在变径处设斜面1-11过渡，实验台2包括底板2-2和固定其上的检测盒3，所述检测盒3由沿水平面环绕一圈的绝缘侧壁与连接侧壁上沿的绝缘顶壁以及底板2-2围成，本实施例中固定检测盒3呈长条形，检测盒3的侧壁由两块沿盒体长度方向延伸的侧板2-5和连接在侧板2-5两端的两块端面板2-4拼接闭合而成，检测盒3的顶壁为外缘与侧板2-5及端面板2-4相连的顶板2-1，所述顶壁即顶板2-1上开有可放入电极杯1的安放口3-1；所述两个放电片1-8可相向或相背平移改变放电间距，所述两个放电片1-8对应的杯体1-2侧壁上各设有一个可调节放电片1-8平移的调距机构以及一个接电片1-3，放电片1-8水平向外延伸且延伸段1-9移动设于电极杯1侧壁上的调距孔道1-10中，放电片1-8的延伸段1-9和调距孔道1-10的截面形状为相配的四边形，调距机构包括横置穿设调距孔道1-10内的螺钉1-5和套于其上的弹簧1-6，螺钉1-5一侧的螺纹端向内穿入放电片1-8的延伸段1-9，延伸段1-9的连接端设有相配的内螺纹，螺钉1-5另一侧的帽端伸出于接电片1-3外，所述弹簧1-6两端分别抵触放电片1-8的延伸段1-9端部与接电片1-3，延伸段接弹簧的端部设置一个凹孔，弹簧一端抵在该凹孔内，所述调距孔道1-10内壁和放电片1-8的延伸段1-9之间设密封圈1-7，所述密封圈1-7嵌设在调距孔道1-10内壁开设的环槽内，两个放电片1-8各自与同侧杯体1-2侧壁上的一个接电片1-3电连接，杯体1-2底面在对应两个放电片1-8中间位置嵌设检测电路1-4，所述检测电路1-4包括电路板和设于其上的检测芯片，检测盒3内腔所在的底板2-2上设有可对接电路板的检测接口4，检测盒3内腔中设有可与两个接电片1-3弹性接触的两个导电片2-7，两个端面板2-4上各自穿设固定一个高压插座2-3，每个高压插座2-3由穿设固定端面板2-4上的绝缘外层和其内侧的导电内层组成，端面板2-4上设有和高压插座2-3相配的插孔，插孔内在高压插座2-3和端面板2-4的对接处设置螺母2-6，该螺母2-6套置于高压插座2-3的绝缘外层上并顶住端面板2-4内壁，高压插座2-3的绝缘外层上设有和螺母相配的外螺纹，高压插座2-3外端的绝缘外层上设有一环形凸台10住端面板2-4外壁，所述两个导电片2-7分别设于临近的高压插座2-3内端的导电层上，所述电极杯1放入安放口3-1内时两个导电片2-7弹性抵触对应的临近接电片1-3。

实验时，检测盒两端的两个高压插座2-3通过两根电源线7接高压电脉冲发生装置5，本实施例中优选为高压纳秒脉冲发生装置，检测接口4通过数据线8接电脑6，其中高压电脉冲发生装置和电脑均为现有技术，具体的高压电脉冲发生装置可以是纳秒脉冲发生装置或微妙脉冲发生装置等有高压电脉冲输出的设备，实验时按如下步骤：（1）调节电极杯内两个放电片的间距至实验间距，具体是旋转杯体两侧的螺钉并利用弹簧定位限定两个放电片位置，达到实验需要的两放电片间距（从图3到图4状态）；（2）在电极杯内放入细胞和培养液；（3）将电极杯放入检测盒的安放口内，检测盒内两个导电片弹性接触杯体两端的两个接电片；（4）通过电脉冲发生装置对电极杯施加高压电脉冲，具体是打开纳秒脉冲发生装置对电极杯施加高压脉冲电场，检测电脉冲波形与细胞电击效果检测，将电脉冲波形数据和细胞检测数据发送给电脑。本实验装置能根据实验需要调节改变电场施加间距，进行不同放电间距的细胞电击实验，并并同步检测施加电场的波形是否准确以及细胞实验效果，检测接口通过数据线直连电脑，排除了原来实验前后将细胞转移所带来的破坏等外源性干扰因素及细胞自身代谢等内源性干扰的影响，提高实验结果的检测精度和有效性。

Claims (8)

1.一种高压电脉冲实验装置，包括实验台(2)与电极杯(1)，所述电极杯包括绝缘杯体(1-2)和绝缘杯盖(1-1)以及设于杯体(1-2)内的两块正对放电片(1-8)，其特征是所述实验台(2)包括底板(2-2)和固定其上的检测盒(3)，所述检测盒(3)由沿水平面环绕一圈的绝缘侧壁与连接侧壁上沿的绝缘顶壁以及底板(2-2)围成，所述顶壁上开有可放入电极杯(1)的安放口(3-1)；两个放电片(1-8)可相向或相背平移改变放电间距，所述两个放电片(1-8)对应的杯体(1-2)侧壁上各设有一个可调节放电片(1-8)平移的调距机构以及一个接电片(1-3)，所述两个放电片(1-8)各自与同侧杯体(1-2)侧壁上的一个接电片(1-3)电连接，杯体(1-2)底面在对应两个放电片(1-8)中间位置嵌设检测电路(1-4)，所述检测电路(1-4)包括电路板和设于其上的检测芯片，检测盒(3)内腔所在的底板(2-2)上设有可对接电路板的检测接口(4)，所述检测盒(3)内腔中设有可与两个接电片(1-3)弹性接触的两个导电片(2-7)，两个导电片(2-7)各自与临近侧壁上固定的一个高压插座(2-3)电连接，所述电极杯(1)放入安放口(3-1)内时两个导电片(2-7)弹性抵触对应的临近接电片(1-3)。

2.根据权利要求1所述的高压电脉冲实验装置，其特征是所述放电片(1-8)水平向外延伸且延伸段(1-9)移动设于电极杯(1)侧壁上的调距孔道(1-10)中，所述调距机构包括横置穿设调距孔道(1-10)内的螺钉(1-5)和套于其上的弹簧(1-6)，螺钉(1-5)一侧的螺纹端向内穿入放电片(1-8)的延伸段(1-9)，延伸段(1-9)的连接端设有相配的内螺纹，螺钉(1-5)另一侧的帽端伸出于接电片(1-3)外，所述弹簧(1-6)两端分别抵触放电片(1-8)的延伸段(1-9)端部与接电片(1-3)，所述调距孔道(1-10)内壁和放电片(1-8)的延伸段(1-9)之间设密封圈(1-7)，所述密封圈(1-7)嵌设在调距孔道(1-10)内壁开设的环槽内。

3.根据权利要求2所述的高压电脉冲实验装置，其特征是所述放电片(1-8)的延伸段(1-9)和调距孔道(1-10)的截面形状为相配的多边形。

4.根据权利要求1所述的高压电脉冲实验装置，其特征是所述杯体(1-2)的内腔上大下小并在变径处设斜面(1-11)过渡。

5.根据权利要求1所述的高压电脉冲实验装置，其特征是所述检测盒(3)呈长条形，检测盒(3)的侧壁由两块沿盒体长度方向延伸的侧板(2-5)和连接在侧板(2-5)两端的两块端面板(2-4)拼接闭合而成，检测盒(3)的顶壁为外缘与侧板(2-5)及端面板(2-4)相连的顶板(2-1)，所述高压插座(2-3)穿设固定于同侧的端面板(2-4)上，高压插座(2-3)由穿设固定端面板(2-4)上的绝缘外层和其内侧的导电内层组成，端面板(2-4)上设有和高压插座(2-3)相配的插孔，所述导电片(2-7)设于临近高压插座(2-3)内端的导电层上。

6.根据权利要求5所述的高压电脉冲实验装置，其特征是所述插孔内在高压插座(2-3)和端面板(2-4)的对接处设置螺母(2-6)，所述螺母(2-6)套置于高压插座(2-3)的绝缘外层上并顶住端面板(2-4)内壁，高压插座(2-3)的绝缘外层上设有和螺母相配的外螺纹，高压插座(2-3)外端的绝缘外层上设有一环形凸台(10)顶住端面板(2-4)外壁。

7.根据权利要求1所述的高压电脉冲实验装置，其特征是所述杯体(1-2)采用透明材料制作或者杯体(1-2)侧壁设有可观察两放电片间距的透明窗，且杯体(1-2)侧壁上设有距离刻度。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的高压电脉冲实验装置使用方法，包括将依序进行的以下步骤：

(1)调节电极杯内两个放电片的间距至实验间距；

(2)在电极杯内放入细胞和培养液；

(3)将电极杯放入检测盒的安放口内；

(4)通过电脉冲发生装置对电极杯施加高压电脉冲，并同步检测电脉冲波形与细胞电击效果检测，将电脉冲波形数据和细胞检测数据发送给电脑。