CN112280675A - 设有驻极体的细胞培养装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物技术领域，设有驻极体的细胞培养装置，包括用于细胞培养的培养装置本体、为培养装置本体提供电场环境的电场产生装置，所述电场产生装置设有两个电极，至少一个所述电极为驻极体材料制成的电极。本专利采用驻极体材料制成的电极，具有受外电场作用后，极化状态不随外电场去除而完全消失的特点。当发生背景技术中所说的那两种情况时，驻极体电极因极化状态不会完全消失，所以可以有效抑制或减缓电场的变化程度，从而保证或延长电场对细胞增殖的促进作用，减少或阻止电场对细胞增殖的抑制作用。

Description

设有驻极体的细胞培养装置

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及细胞培养装置。

背景技术

电场可以影响细胞增殖的速度，这种影响包括促进和抑制。在实验室进行细胞培养时，一般会通过增加有促进作用的电场，来加快细胞培养装置内的细胞增殖速度。

但是，目前增加电场时所使用的电介质多为含有固有电偶极子的电介质。这种电介质在外电场的作用下会沿外电场的方向取向，即被极化。而且这种极化是与外电场同时存在、同时消失的。也就是说一旦不小心断电，电场瞬间消失，而且一旦供电不稳定，电场会快速发生波动。当电场发生上面两种情况的时候，电场对细胞增殖的作用变得不再确定，不排除且极有可能是抑制作用。

发明内容

本发明的目的在于提供设有驻极体的细胞培养装置，以解决上述问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

设有驻极体的细胞培养装置，包括用于细胞培养的培养装置本体、为培养装置本体提供电场环境的电场产生装置，所述电场产生装置设有两个电极，其特征在于，至少一个所述电极为驻极体材料制成的电极。

本专利采用驻极体材料制成的电极，具有受外电场作用后，极化状态不随外电场去除而完全消失的特点。当发生背景技术中所说的那两种情况时，驻极体电极因极化状态不会完全消失，所以可以有效抑制或减缓电场的变化程度，从而保证或延长电场对细胞增殖的促进作用，减少或阻止电场对细胞增殖的抑制作用。

优选，所述电场产生装置包括外壳，所述外壳的右侧向内凹陷，形成用于容纳所述培养装置本体的第一容纳腔。可以，两个电极中的一个固定在所述第一容纳腔的底部、一个固定在所述第一容纳腔的顶部。也可以，两个电极中的一个固定在所述第一容纳腔的顶部，另一个固定在所述培养装置本体的底部。

优选，所述培养装置本体可以是培养皿、96孔板等。

优选，所述电极可以是无机压电材料材料制成的呈针状或棒状或圆片状或圆柱状或线状的电极。也可以是PVDF压电薄膜制成的呈膜状的电极。

附图说明

图1为一种结构下，第一容纳腔的底部的部分结构示意图；

图2为另一种结构下，第一容纳腔的底部的部分结构示意图；

图3为另一种结构下，第一容纳腔的底部的部分结构示意图；

图4为另一种结构下，第一容纳腔的底部的部分结构示意图；

图4为另一种结构下，第一容纳腔的底部的部分结构示意图；

图5为一种结构下，第一容纳腔的顶部的部分结构示意图；

图6为另一种结构下，第一容纳腔的顶部的部分结构示意图；

图7为另一种结构下，第一容纳腔的顶部的部分结构示意图；

图8为另一种结构下，第一容纳腔的顶部的部分结构示意图；

图9为培养装置主体的一种结构示意图；

图10为培养装置主体的另一种结构示意图；

图11为转轴的一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

设有驻极体的细胞培养装置，包括用于细胞培养的培养装置本体、为培养装置本体提供电场环境的电场产生装置，电场产生装置设有两个电极，至少一个电极为驻极体材料制成的电极。本专利采用驻极体材料制成的电极，具有受外电场作用后，极化状态不随外电场去除而完全消失的特点。当发生背景技术中所说的那两种情况时，驻极体电极因极化状态不会完全消失，所以可以有效抑制或减缓电场的变化程度，从而保证或延长电场对细胞增殖的促进作用，减少或阻止电场对细胞增殖的抑制作用。

电场产生装置包括外壳，外壳的右侧向内凹陷，形成用于容纳培养装置本体的第一容纳腔。可以，两个电极中的一个固定在第一容纳腔的底部、一个固定在第一容纳腔的顶部。也可以，两个电极中的一个固定在第一容纳腔的顶部，另一个固定在培养装置本体的底部。培养装置本体可以是培养皿、96孔板等。电极可以是无机压电材料材料制成的呈针状或棒状或圆片状或圆柱状或线状的电极。也可以是PVDF压电薄膜制成的呈膜状的电极。

关于固定在第一容纳腔的底部的电极

具体实施例1

第一容纳腔的底部包括位于下方的第一基板1、位于上方的第一防护板2。第一基板1上等间距的固定有多个呈柱状的无机压电材料材料制成的第一子电极3。第一子电极3构成固定在第一容纳腔的底部的电极。第一子电极3的顶端插入第一防护板2内。可以，第一子电极3的顶端位于第一防护板2内，也可以与第一防护板2的上端面齐平，还可以由第一防护板2穿出。第一子电极3的底端通过导电材料制成的第一连接板44连接电场产生装置的电能输出模块。第一连接板4可以由无机压电材料材料制成，也可以是PVDF压电薄膜，还可以是普通的导电板。

可以，参照图1，第一连接板4嵌入在第一基板1内，第一子电极3的底端抵在第一连接板4上。第一防护板2在第一子电极3对应的位置上设有开口朝下的盲孔，第一子电极3的顶端抵在盲孔的底上。利用第一防护板2将第一子电极3压紧在连接板上。

还可以，参照图2，第一连接板4嵌入在第一基板1内，第一子电极3的底端焊接在第一连接板4上。第一防护板2在第一子电极3对应的位置上设有上下贯穿的通孔，第一子电极3的顶端与第一防护板2的上端面齐平或者由第一防护板2穿出。从而保证第一防护板2表面的平整，方便培养装置本体的放入。同时，使得第一子电极3与培养装置本体的距离达到最小，有利于改善电场的作用效果。

还可以，参照图3，第一基板1的下部设有开口朝下的凹陷，第一基板1在凹陷对应的位置上开有上下贯穿的通孔，第一子电极3由位于上方的第一部分和位于下方的第二部分构成，第一部分的外径小于通孔的孔径，第二部分的外径大于通孔的孔径，第一子电极3自第一基板1的下方插入第一基板1的通孔内。凹陷的开口被连接板封住。第一防护板2在第一子电极3对应的位置上设有上下贯穿的通孔，第一子电极3的顶板由第一防护板2穿出。该结构下，培养装置本体被第一子电极3架起，有利于保持培养装置本体四周的空气流通。更关键的是，第一子电极3在受到培养装置本体的作用力后，才会压紧在连接板上，这样与连接板良好连接的第一子电极3围成的形状可以根据培养基本体的形状而变化。可以在第一子电极3的底端与连接板之间设绝缘材料制成的弹簧5。利用绝缘材料制成的弹簧5，可以有效隔离不被使用的第一子电极3，从而避免电能浪费。可以第一子电极3的第二部分的下部设有开口朝下的环形槽，弹簧的上部嵌入环形槽内，弹簧的下端抵在第一连接板4上。也可以在第一连接板4与第一子电极3对应的位置上设有开口朝上的环形槽，弹簧的下部嵌入环形槽内，弹簧的上端抵在第一子电极3上。还可以第一子电极3的第二部分的下部设有开口朝下的环形槽的同时，在第一连接板4与第一子电极3对应的位置上设有开口朝上的环形槽。还可以在第一连接板4与第一子电极3对应的位置上设有向上的凸起，弹簧的下部套在凸起的外侧，弹簧的上端抵在第一子电极3上。还可以，第一子电极3的第二部分的下部设有开口朝下的环形槽的同时，在第一连接板4与第一子电极3对应的位置上设有向上的凸起。

上面各方案中，也可以不设连接板，第一子电极3直接通过导线连接电场产生装置的电能输出模块。

具体实施例2

参照图4，第一容纳腔的底部包括位于下方的第一基板1、位于上方的第一防护板2。第一基板1和第一防护板2之间设有无机压电材料材料制成导电层6。或者，设有PVDF压电薄膜。导电层6、PVDF压电薄膜构成固定在第一容纳腔的底部的电极。该结构简单，生产方便，而且电场更加均匀。可以不设第一防护板2。也可以在第一防护板2上设置镂空结构，从而使电极部分外露，一方面，可以减少第一防护板2对电场的损耗，另一方面，可以将培养装置主体架起，保证培养装置主体的通风效果。

关于固定在第一容纳腔的顶部的电极

具体实施例1

第一容纳腔的顶部包括位于上方的第二基板7、位于下方的第二防护板8。第二基板7上等间距的固定有多个呈柱状的无机压电材料材料制成的第二子电极9。第二子电极9构成固定在第一容纳腔的顶部的电极。第二子电极9的底端插入第二防护板8内。可以，第二子电极9的底端位于第二防护板8内，也可以与第二防护板8的下端面齐平，还可以由第二防护板8穿出。第二子电极9的顶端通过导电材料制成的第二连接板10连接电场产生装置的电能输出模块。第二连接板10可以由无机压电材料材料制成，也可以是PVDF压电薄膜，还可以是普通的导电板。

可以，参照图5，第二连接板10嵌入在第二基板7内，第二子电极9的顶端抵在第二连接板10上。第二防护板8在第二子电极9对应的位置上设有开口朝上的盲孔，第二子电极9的底端抵在盲孔的底上。利用第二防护板8将第二子电极9压紧在连接板上。

还可以，参照图6，第二连接板10嵌入在第二基板7内，第二子电极9的顶端焊接在第二连接板10上。第二防护板8在第二子电极9对应的位置上设有上下贯穿的通孔，第二子电极9的底端与第二防护板8的下端面齐平或者由第二防护板8穿出。从而减少第二防护板8对电场的损耗。

还可以，参照图7，第二子电极9的顶端焊接在第二连接板10上。第二基板7在第二子电极9对应的位置上设有上下贯穿的通孔，第二连接板10坐在第二基板7上，第二子电极9插入通孔内。从而更换第二基板7和第二子电极9。

上面各方案中，也可以不设连接板，第一子电极3直接通过导线连接电场产生装置的电能输出模块。

具体实施例2

参照图8，第一容纳腔的顶部包括位于上方的第二基板7、位于下方的第二防护板8。第二基板7和第二防护板8之间设有无机压电材料材料制成导电层11。或者，设有PVDF压电薄膜。导电层11、PVDF压电薄膜构成固定在第二容纳腔的顶部的电极。该结构简单，生产方便，而且电场更加均匀。可以不设第二防护板8。也可以在第二防护板8上设置镂空结构，从而使电极部分外露，从而减少第二防护板8对电场的损耗。

关于固定在培养装置本体的底部

培养装置本体可以是培养皿、96孔板等。通常，培养装置主体都设有用于盛放细胞的第二容纳腔12，第二容纳腔12的开口朝上。

具体实施例1

参照图9，第二容纳腔12的下方嵌入有呈螺旋状环绕的螺旋电极13，以螺旋电极作为固定在培养装置本体底部的电极。从而使电场均匀。螺旋电极位于外侧的那端通过导线连接连接电场产生装置的电能输出模块。从而方便电路的连接。可以在培养装置本体的侧壁上设有usb接口，螺旋电极位于外侧的那端连接usb接口，通过usb接口连接外部的导线。

具体实施例2

参照图10，第二容纳腔12的下方嵌入至少三个驻极体微针14，以驻极体微针作为固定在培养装置本体底部的电极。驻极体微针可以呈螺旋状环绕设置，也可以呈辐射状辐射设置，也可以呈矩阵状等间距设置，也可以逐行交错的交错设置。驻极体微针的底部抵在第三连接板上，第三连接板固定在培养基本体的下表面上。第三连接板通过导线连接连接电场产生装置的电能输出模块。从而方便电路的连接。可以在培养装置本体的侧壁上设有usb接口，第三连接板连接usb接口，通过usb接口连接外部的导线。第三连接板可以是无机压电材料材料制成导电层、PVDF压电薄膜、普通电极板。

上述两个实施例中，当培养装置本体是96孔板时，培养装置本体设有多个第二容纳腔，可以是设置一个整体的电极，所有的第二容纳腔均位于该电极的上方。也可以在每个第二容纳腔下各设有一个相对独立的电极，实现对每个容纳腔的分别电场控制。还可以同时设有一个整体的电极和多个相对独立的电极，然后根据细胞培养的要求，在两种电场控制方式下自由切换。

关于外壳

当培养装置主体上设有电极的时候，电场产生装置的第一容纳腔可以不设底。从而使第一容纳腔的结构更为简单。此时，优选电场产生装置外壳包括第一外壳、第二外壳，电能输出模块位于第一外壳内，电极位于第二外壳内。第一外壳的右侧壁上设有滑轨，第二外壳由水平部分和竖直部分构成，竖直部分的左侧壁上设有滑槽，竖直部分通过滑轨和滑槽，可沿第一外壳上下滑动。以水平部分作为电场产生装置的第一容纳腔的顶部。水平部分和竖直部分通过转轴连接。使用时，使用者可通过上下滑动调整水平部分与桌面的高度，从而使培养装置主体可以方便的放入并能优选保证电场的强度。待使用完毕后，可以通过转轴，将水平部分转动至竖直位置，从而减少设备的占地面积。

当电极位于第一容纳腔的底部时，第一容纳腔的结构优选呈抽屉状。从而方便培养装置主体的放入。可以，第一防护板的上端面上设有滑槽或滑轨结构，第一容纳腔还包括一个推拉板，推拉板的下端面上与滑槽或滑轨结构配套的结构。从而利用推拉板将容纳腔放置到位。

当电极位于第一容纳腔的顶部时，为了使电场更加均匀，可以第一容纳腔的顶部还包括顶板，顶板的上端面上固定有电机，电机的转轴穿过顶板，第二基板、第二防护板8呈圆盘状，第二基板、第二防护板8固定连接转轴，并可以随着转轴的转动而转动。从而使各子电极转动起来，从而消除因子电极布设不均匀造成的电场不均匀。同时，可驱动第一容纳腔内的气体流动，从而使培养装置主体处的气流顺畅。第二连接板10可以是呈圆盘状的整张板，第二连接板10也固定连接转轴。也可以第二连接板10由多个等间距排布的呈扇形状的子连接板构成。各子连接板可以分别连接电场产生装置的电能输出模块。允许输出相同或不同的电信号。当第二连接板由多个呈扇形状的子连接板构成时，参照图11，电极转轴的外侧壁上可以设有多条与轴向平行的开槽15，各开槽15等间距排布，分别连接其中一个子连接板，各开槽15的长度和深度均不同，且长度越长深度越深。各开槽的底部等高。转轴在各开槽的顶部均设有一个以转轴的中心为中线的环形凹槽16，各环形凹槽16的深度与所连接的开槽的深度相等，各开槽、各环形凹槽的槽底和槽壁上均覆盖有绝缘材料制成的绝缘层，环形凹槽内套设有一个呈环状的导电材料制成的导电环，导电环位于环形凹槽的绝缘层围成的第一容纳结构内，开槽内固定有一个呈条状的导电材料制成的导电条，导电体位于开槽的绝缘层围成的第二容纳结构内，导电条的上端固定连接与其位于同一深度的导电环，导电条的下端固定连接与其最近的那个子连接板。电机通过呈筒状的支架架设在顶板的上方，支架内在与环形凹槽对应的位置处设有导电卡爪，导电卡爪可接触连接对应的导电环，导电卡爪还通过导线连接电场产生装置的电能输出模块。从而完成供电。为了保证转轴的强度，可以在开槽内增设加强筋，加强筋将对应的导电条压紧在开槽的绝缘层上，加强筋加入到开槽内后，加强筋位于顶板上表面的上方的部分的外表面到转轴的中心轴线的距离不超过深度相邻的另一个深度较浅的开槽的槽底到转轴的中心轴线的距离。加强筋位于顶板上表面的下方的部分的外表面到转轴的中心轴线的距离等于转轴的最大外径。此时，如果第一容纳腔是有侧壁的，优选侧壁的内表面的轮廓是呈圆筒状的，而且侧壁的内侧设有开口朝内的呈螺旋状的螺旋凹槽。从而使内部的气流在螺旋凹槽的引导下流动。螺旋凹槽位于下方的部分上，其内间隔的设置挡板，挡板与螺旋凹槽内的气流方向呈一定夹角。从而使气流在挡板处的运动方向发生变化，折向位于中间的培养装置主体。从而进一步改善培养装置主体处的气流流通情况。挡板的底部与螺旋凹槽的槽底之间存在间隙，从而允许一部分气流继续沿着螺旋凹槽的螺旋方向运动。螺旋凹槽可以有多道，多道螺旋凹槽等间距并排。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.设有驻极体的细胞培养装置，包括用于细胞培养的培养装置本体、为培养装置本体提供电场环境的电场产生装置，所述电场产生装置设有两个电极，其特征在于，至少一个所述电极为驻极体材料制成的电极。

2.根据权利要求1所述的设有驻极体的细胞培养装置，其特征在于，所述电场产生装置包括外壳，所述外壳的右侧向内凹陷，形成用于容纳所述培养装置本体的第一容纳腔，所述第一容纳腔的顶部固定有其中一个电极；

剩下的一个电极固定在所述第一容纳腔的底部，或者固定在所述培养装置本体的底部。

3.根据权利要求2所述的设有驻极体的细胞培养装置，其特征在于，所述第一容纳腔的顶部包括位于上方的第二基板、位于下方的第二防护板；

所述第二基板上等间距的固定有多个呈柱状的无机压电材料材料制成的第二子电极，第二子电极构成固定在第一容纳腔的顶部的电极，所述第二子电极的底端插入所述第二防护板内。

4.根据权利要求3所述的设有驻极体的细胞培养装置，其特征在于，所述第二子电极的顶端通过导电材料制成的第二连接板连接所述电场产生装置的电能输出模块。

5.根据权利要求3所述的设有驻极体的细胞培养装置，其特征在于，第一容纳腔的底部包括位于下方的第一基板、位于上方的第一防护板；

所述第一基板上等间距的固定有多个呈柱状的无机压电材料材料制成的第一子电极，第一子电极构成固定在第一容纳腔的底部的电极，所述第一子电极的顶端插入所述第一防护板内。

6.根据权利要求5所述的设有驻极体的细胞培养装置，其特征在于，所述第一子电极的底端通过导电材料制成的第一连接板连接所述电场产生装置的电能输出模块。

7.根据权利要求3所述的设有驻极体的细胞培养装置，其特征在于，第一容纳腔的底部包括位于下方的第一基板、位于上方的第一防护板；

所述第一基板和所述第一防护板之间设有无机压电材料材料制成导电层，或者，设有PVDF压电薄膜；

所述导电层、所述PVDF压电薄膜构成固定在第一容纳腔的底部的电极。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的设有驻极体的细胞培养装置，其特征在于，所述培养装置本体是培养皿或96孔板；

培养装置主体都设有用于盛放细胞的第二容纳腔，所述第二容纳腔的开口朝上。

9.根据权利要求8所述的设有驻极体的细胞培养装置，其特征在于，所述第二容纳腔的下方嵌入有呈螺旋状环绕的螺旋电极，以所述螺旋电极作为固定在所述培养装置本体底部的电极，所述螺旋电极位于外侧的那端通过导线连接连接所述电场产生装置的电能输出模块。

10.根据权利要求8所述的设有驻极体的细胞培养装置，其特征在于，所述第二容纳腔的下方嵌入至少三个驻极体微针，以所述驻极体微针作为固定在所述培养装置本体底部的电极，驻极体微针的底部抵在第三连接板上，第三连接板固定在所述所述培养基本体的下表面上，所述第三连接板通过导线连接连接所述电场产生装置的电能输出模块。

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