CN204369903U - 具有红光辐照功能的细胞培养装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种具有红光辐照功能的细胞培养装置，包括带有若干培养穴的培养皿，其特征是：所述培养皿的培养穴上方设有红光辐照装置，所述红光辐照装置包括光路单元、安装块和控制电路板，所述安装块上设有与培养穴数量及位置对应的光照圆孔，所述光照圆孔内置有光路单元，所述光路单元包括发光二极管光源和凸透镜，发光二极管通过凸透镜发出光强均匀的平行光束。有益效果：采用LED灯可以产生直径细的光柱，和培养皿上的培养穴的直径一致，利于照射。且LED电压和光强关系固定，易于控制，便于产生不同的光强，以研究不同光强对细胞生长的关系。
Description
技术领域
本实用新型属于细胞培养装置，尤其涉及一种具有红光辐照功能的细胞培养装置。
背景技术
细胞培养是在人工条件下，使细胞在体外存活、生长、繁殖的和传代，处于良好生长和功能状态的细胞，是进行细胞水平科学研究和细胞工程产品研发和生产的基础。因此，细胞培养是生物医学研究和生物医药工程的关键技术。细胞培养的关键是给细胞提供适宜其生长的环境，除必需的营养、适宜的pH、严格的无菌条件、渗透压、培养器皿、温度和二氧化碳等条件外，采用理化刺激(力学刺激、电磁辐照、氧分压等)方式，可促进细胞生长，维持细胞处于良好的功能状态。
发明专利公告号CN101603005 B“一种对细胞施加力学刺激的细胞培养装置”利用真空室对弹性膜上贴壁生长的单层细胞或黏附的三维细胞培养块产生多种形式的拉伸刺激。发明专利公告号CN102181364 B一种单轴旋转在线剪切体外细胞培养装置在实现二维模拟微重力效应的同时，也具备对细胞加载流动剪切应力的功能，用于研究细胞在微重力环境下对力学刺激的响应。发明专利公告号CN101298592 B，一种细胞三维力学加载装置提供的三维力学加载装置包括机械部分和电磁部分,机械部分产生周向应力,电磁部分的交变磁场产生Z轴方向的细胞拉伸,使细胞处于三维力场中,更好的模拟在体细胞的力学环境。发明专利公告号CN103087911 A)“一种为工频弱磁场生物效应实验提供稳定均匀磁场环境的方法”利用受控电流通过亥姆霍兹线圈产生稳定均匀的磁场，用于细胞培养。发明专利公告号CN1115407 C“复合场三维细胞培养装置”利用机电装置产生力学刺激，利用亥姆霍兹线圈产生磁场，以提高细胞代谢，促进其分泌功能。发明专利公告号CN102443534B“细胞间断缺氧模拟实验设备”设计了一种对体外培养的细胞进行低氧刺激的装置。
除了以上刺激方式外，红光也是一种对细胞生长有显著影响的刺激方式,适度的红光辐照可促进细胞或干细胞增殖或分化，例如彭飞等人(激光生物学报，2011，vol20，No.3)研究红光对骨髓间充质干细胞成骨分化的影响，台湾学者研究了红光辐射对于鼠骨髓间充质干细胞增殖和成骨分化的影响，也有学者研究红光辐照对牙髓细胞的影响。以上研究都是在细胞水平上研究红光辐照的效应，所用辐照设备光强调节范围小，照射强度不均匀，操作不方便，自动化程度低。
发光二极管的光谱性能好，能量范围适中，已经成为一种理想的用于辐照体外培养细胞的红光光源。现有的细胞培养器皿通常由塑料或玻璃加工而成，仅仅为细胞生长提供无菌的环境，功能单一。
实用新型内容
本实用新型是为了克服现有技术中的不足，提供一种具有红光辐照功能的细胞培养装置，与现有样式的培养皿配套使用，整套装置可以放置在培养箱内，实现了方便地设定红光辐照的强度和时间，照射野内光强均匀，适合体外培养细胞的光学效应研究。
本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种具有红光辐照功能的细胞培养装置，包括带有若干培养穴的培养皿，其特征是：所述培养皿的培养穴上方设有红光辐照装置，所述红光辐照装置包括光路单元、安装块和控制电路板，所述安装块上设有与培养穴数量及位置对应的光照圆孔，所述光照圆孔内置有光路单元，所述光路单元包括发光二极管光源和凸透镜，所述发光二极管与控制电路板连接，所述凸透镜固定在光照圆孔内以及发光二极管的下方，发光二极管通过凸透镜发出光强均匀的平行光束。
所述发光二极管与凸透镜中心线重合，发光点位于凸透镜后焦平面上。
所述发光二极管选用发红光的砷化镓二极管，红光波长在640-670nm，光源视角大于120°。
所述光路单元单个培养穴一一对应照射，或一个光路单元同时照射多个培养穴。
所述安装块采用不透光材料或材料表面设有不透光涂层。
所述控制电路板包括微控制器、若干个电压调节模块、显示屏模块和按钮，所述微控制器分别与电压调节模块和显示屏模块和按钮连接，所述电压调节模块与发光二极管连接。
所述控制电路板上设有铝基板散热结构。
有益效果：与现有技术相比，采用LED灯相比小的红灯泡，体积小，可以产生直径细的光柱，和培养皿上的培养穴的直径一致，利于照射。且LED电压和光强关系固定，易于控制，便于产生不同的光强，以研究不同光强对细胞生长的关系。红光辐照的强度和时间可以方便地设定，操作简单，照射野内光强均匀，适合体外培养细胞的光学效应研究。本实用新型将LED红光发光装置和细胞培养器皿结合起来，可以更精确地研究红光辐照模式(辐照光强和辐照时间的组合)和细胞生长的分子水平(例如基因)效应之间的关系，
附图说明
图1是本实用新型与培养皿安装结构示意图；
图2是本实用新型安装块的结构示意图；
图3是图2的俯视图；
图4是大直径透镜辐照多个培养穴的结构示意图；
图5是控制电路板的连接框图；
图6是公知培养皿的结构示意图；
图7是图6的俯视图。
图中：1、培养皿，2、培养穴，3、安装块，4、光照圆孔，5、发光二极管光源，6、控制电路板，7、凸透镜，8、铝基板散热结构。
具体实施方式
以下结合较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式详述如下：实施例
详见附图1-5，本实用新型提供了一种具有红光辐照功能的细胞培养装置，包括带有若干培养穴2的培养皿1，所述培养皿的培养穴上方设有红光辐照装置，所述红光辐照装置包括光路单元、安装块3和控制电路板6，所述安装块上设有与培养穴数量及位置对应的光照圆孔4，所述光照圆孔内置有光路单元，所述光路单元包括发光二极管光源5和凸透镜7，所述发光二极管与控制电路板连接，所述凸透镜固定在光照圆孔内以及发光二极管的下方，发光二极管通过凸透镜发出光强均匀的平行光束。所述发光二极管与凸透镜中心线重合，发光点位于凸透镜后焦平面上。所述发光二极管选用发红光的砷化镓二极管，红光波长在640-670nm，光源视角大于120°。所述光路单元单个培养穴一一对应照射，或一个光路单元同时照射多个培养穴。所述安装块采用不透光材料或材料表面设有不透光涂层(图中未示)。所述控制电路板包括微控制器、若干个电压调节模块、显示屏模块和按钮，所述微控制器分别与电压调节模块和显示屏模块和按钮连接，所述电压调节模块与发光二极管连接。所述控制电路板上设有铝基板散热结构8。光路单元的个数由培养皿上需要辐照的培养穴的个数确定。为了适应培养箱内的高湿环境，电池引线端采用密封处理，电路板采用涂层处理。电路板为了散发LED产生的热量，采用铝基板散热结构。
工作原理
根据细胞培养所要求的辐射光强的范围，选择电流和光强符合要求的红光LED，例如产生100-400mW光辐射功率的LED，矩心波长在640-670nm范围，表面树脂粘贴封装。凸透镜直径根据照射野的大小来确定，其焦距决定了安装块的光路孔的长度，也即安装块的高度。如图1所示，每个凸透镜的照射野对应一个培养穴；如图4所示，另外一个实施例，选择的大直径的透镜，辐照的培养穴较多，对于照射野周边的培养穴，其内的细胞部分被辐照，部分没有受到辐射，在光学效应研究中，根据具体的应用目标，可以对其分析，也可以作为无用样本舍弃。由于大直径凸透镜的焦距增加了，所以安装块的高度相应增加。
如图5所示，以MCU(中央控制芯片)为核心元件，控制LED辐照模式，整个电路部分由3.5V锂电池供电，MCU可由多个型号供选择，例如MSP430F5418单片机，电压调节模块可以为可调输出电压的线性电压调节芯片，例如max1793，其输出的电流满足LED的要求，在电流通断瞬间，无电流脉冲现象。为了达到准确设置辐照光强的目的，利用光强计，建立LED电压-光强函数关系，函数关系用一次函数表达如下：
φ＝k·V+b
其中φ为辐照的光强，V为LED电压(即电压调节模块的输出电压)，k、b为待确定的系数，利用两组(φ，V)值可以确定系数，多则不限。确定好的系数存入MCU中，依据设置的光强值控制输出电压。
上述参照实施例对该一种具有红光辐照功能的细胞培养装置进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本实用新型总体构思下的变化和修改，应属本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种具有红光辐照功能的细胞培养装置，包括带有若干培养穴的培养皿，其特征是：所述培养皿的培养穴上方设有红光辐照装置，所述红光辐照装置包括光路单元、安装块和控制电路板，所述安装块上设有与培养穴数量及位置对应的光照圆孔，所述光照圆孔内置有光路单元，所述光路单元包括发光二极管光源和凸透镜，所述发光二极管与控制电路板连接，所述凸透镜固定在光照圆孔内以及发光二极管的下方，发光二极管通过凸透镜发出光强均匀的平行光束。
2.根据权利要求1所述的具有红光辐照功能的细胞培养装置，其特征是：所述发光二极管与凸透镜中心线重合，发光点位于凸透镜后焦平面上。
3.根据权利要求1或2所述的具有红光辐照功能的细胞培养装置，其特征是：所述发光二极管选用发红光的砷化镓二极管，红光波长在640-670nm，光源视角大于120°。
4.根据权利要求1所述的具有红光辐照功能的细胞培养装置，其特征是：所述光路单元单个培养穴一一对应照射，或一个光路单元同时照射多个培养穴。
5.根据权利要求1所述的具有红光辐照功能的细胞培养装置，其特征是：所述安装块采用不透光材料或材料表面设有不透光涂层。
6.根据权利要求1所述的具有红光辐照功能的细胞培养装置，其特征是：所述控制电路板包括微控制器、若干个电压调节模块、显示屏模块和按钮，所述微控制器分别与电压调节模块和显示屏模块和按钮连接，所述电压调节模块与发光二极管连接。
7.根据权利要求1所述的具有红光辐照功能的细胞培养装置，其特征是：所述控制电路板上设有铝基板散热结构。
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| CN109735450A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-05-10 | 中国医学科学院生物医学工程研究所 | 一种用于细胞培养箱的低能量光源搁板 |
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