基于介电弹性体驱动器的动态细胞培养装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于介电弹性体驱动器的动态细胞培养装置及方法，其中装置包括一容器、一支架模块和一温度控制机构；容器包括一容器本体、一盖体、一高压电源正极接口、一高压电源负极接口和一二氧化碳输入接口；内腔的底部形成一水槽；支架模块悬置固定于内腔内，支架模块包括一支架本体和一介电弹性体薄膜驱动器安装结构，介电弹性体薄膜驱动器安装结构包括一第一电极件和一第二电极件，第一电极件与高压电源正极接口电连接，第二电极件与高压电源负极接口电连接。本发明专利技术的一种基于介电弹性体驱动器的动态细胞培养装置及方法，将标准的细胞培养环境和介电弹性体驱动器技术结合起来，可实现培养过程中给细胞施加拉伸、压缩等机械刺激。

【技术实现步骤摘要】
基于介电弹性体驱动器的动态细胞培养装置及方法
本专利技术涉及细胞培养装置领域，尤其涉及一种基于介电弹性体驱动器的动态细胞培养装置及方法。
技术介绍
介电弹性体是一种可在高电压下发生形变的新型电敏感材料，因其柔软轻巧、有较高的机电转换效率、不易疲劳损坏等独特优点，目前已在软体机器人、软体驱动器、航空航天和医疗卫生等领域展开应用研究。基于该材料制成的促动器具有结构简单、成本低、形变能力强、动态响应快等特点，加之部分材料具有非细胞毒性、良好的生物相容性等优点，可用于给细胞提供机械刺激来对细胞的生长进行诱导，但此应用需要在标准的细胞培养条件下开展。现有的细胞培养箱几乎都体型庞大，质量较重，便携性差，造价昂贵，且不便给予介电弹性体驱动技术需要的高电压供应，因此不能满足在培养过程中给细胞施加机械刺激的需要。
技术实现思路
针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种基于介电弹性体驱动器的动态细胞培养装置及方法，将标准的细胞培养环境和介电弹性体驱动器技术结合起来，可实现培养过程中给细胞施加拉伸、压缩等机械刺激。为了实现上述目的，本专利技术提供一种基于介电弹性体驱动器的动态细胞培养装置，包括一容器、一支架模块和一温度控制机构；所述容器包括一容器本体、一盖体、一高压电源正极接口、一高压电源负极接口和一二氧化碳输入接口；所述盖体可开启地固定于所述容器本体顶部，所述高压电源正极接口、所述高压电源负极接口和所述二氧化碳输入接口固定于所述容器本体的外表面，所述二氧化碳输入接口与所述容器本体的一内腔导通，所述内腔的底部形成一水槽；所述支架模块悬置固定于所述内腔内，所述支架模块包括一支架本体和一介电弹性体薄膜驱动器安装结构，所述介电弹性体薄膜驱动器安装结构包括一第一电极件和一第二电极件，所述第一电极件与所述高压电源正极接口电连接，所述第二电极件与所述高压电源负极接口电连接。优选地，所述支架本体采用绝缘材料且中部形成一驱动器容纳槽，所述介电弹性体薄膜驱动器安装结构包括所述驱动器容纳槽；所述第一电极件固定于所述驱动器容纳槽的内侧壁，所述第二电极件通过一弹性件固定于所述驱动器容纳槽的内侧壁并与所述第一电极件位置对置；所述第二电极件邻近所述第一电极件的一侧下凹形成一弧面；所述弧面与所述第二电极件的两侧面之间分别形成一平面。优选地，所述驱动器容纳槽的底面形成多个第一通孔。优选地，所述支架本体两端分别形成一开口，两所述开口至所述驱动器容纳槽之间分别形成一电路通道；所述第一电极件通过穿设于一所述电路通道内的第一导电件与所述高压电源正极接口电连接；所述第二电极件通过穿设于另一所述电路通道内的第二导电件与所述高压电源负极接口电连接。优选地，所述容器还包括一发热片隔层，所述发热片隔层固定于所述容器本体，且所述发热片隔层与所述容器本体之间配合形成一发热片放置层，所述发热片放置层位于所述水槽的上方；所述温度控制机构包括一温度传感器、一控制器和至少一发热片，所述发热片和所述温度传感器连接所述控制器；所述温度传感器设置于所述内腔内并邻近所述介电弹性体薄膜驱动器安装结构；所述发热片设置于所述发热片放置层内。优选地，所述发热片隔层形成有多个第二通孔。优选地，还包括一CO2浓度检测机构，所述CO2浓度检测机构包括设置于所述内腔的至少一CO2浓度传感器。优选地，所述容器本体、所述盖体、所述支架模块和/或所述发热片隔层采用透明材料。本专利技术的一种基于本专利技术所述的基于介电弹性体驱动器的动态细胞培养装置的细胞培养方法，包括步骤：S1：将所述基于介电弹性体驱动器的动态细胞培养装置放置于一水平面；S2：在所述水槽中加水并使得水位低于所述发热片放置层的底面；S3：通过所述二氧化碳输入接口向所述内腔通入浓度为5％vol的二氧化碳气体；S4：预运行所述温度控制机构和所述CO2浓度检测机构一固定时间段；S5：将附着好待培养细胞的一介电弹性体薄膜驱动器放置于所述驱动器容纳槽内并夹设于所述第一电极件和所述第二电极件之间，所述介电弹性体薄膜驱动器远离所述待培养细胞的一端的电极连接所述第一电极件，所述介电弹性体薄膜驱动器邻近所述待培养细胞的一端的电极连接所述第二电极件接触；S6：通过所述高压电源正极接口和所述高压电源负极接口接通一高压电源，并按照实际需要对所述待培养细胞施加对应的电压刺激。优选地，还包括步骤：观测所述水槽内的水的水量，保持所述水槽内有水。本专利技术由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：温度控制机构用于使容器内腔保持适宜待培养细胞培养的恒定温度。CO2浓度检测机构用于内腔气体环境的检测/监测作用，当检测到内腔内的二氧化碳浓度不满足5％vol时，可结合外部额外的器件对内腔的供气进行调整。支架模块用于介电弹性体薄膜驱动器的安装固定。通过容器、支架模块和温度控制机构的配合，将标准的细胞培养环境和介电弹性体驱动器技术结合，可实现通过介电弹性体薄膜驱动器给细胞施加机械刺激的效果。弧面、平面和弹性件的配合，使得第二电极件能够与不同形状和大小的介电弹性体薄膜驱动器进行适配。第一通孔和第二通孔的采用，可加强装置内的热气流动，促使温度分布均匀。另外，由于采用绝缘材料制成的支架本体和第一通孔的结构相互配合，当介电弹性体薄膜驱动器的薄膜被击穿时，介电弹性体薄膜驱动器内的液体可通过第一通孔自驱动器容纳槽流出，从而可有效防止短路的情况发生。容器本体、盖体、支架模块和/或所以发热片隔层采用透明材料；使得装置可配合显微镜使用，达到在刺激过程中便捷地对细胞进行原位观察的效果。附图说明图1为本专利技术实施例的基于介电弹性体驱动器的动态细胞培养装置的立体图；图2为本专利技术实施例的基于介电弹性体驱动器的动态细胞培养装置的外观侧视图；图3为本专利技术实施例的去除支架模块后的基于介电弹性体驱动器的动态细胞培养装置的剖面图；图4为本专利技术实施例的支架模块的第一方向的结构示意图；图5为本专利技术实施例的支架模块的第二方向的结构示意图；图6为本专利技术实施例的第二电极件的结构示意图；图7为本专利技术实施例的细胞培养方法的流程图。具体实施方式下面根据附图1～图7，给出本专利技术的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本专利技术的功能、特点。请参阅图1～图6，本专利技术实施例的一种基于介电弹性体驱动器的动态细胞培养装置，包括一容器1、一支架模块2、一温度控制机构(图中未示)和一CO2浓度检测机构(图中未示)；在其他实施例中，也可直接通入所需浓度(如：5％vol)的二氧化碳气体而不设置CO2浓度检测机构；容器1包括一容器本体11、一盖体12、一高压电源正极接口13、一高压电源负极接口14和一二氧化碳输入接口15；盖体12可开启地固定于容器本体11顶部，高压电源正极接口13、高压电源负极接口14和二氧化碳输入接口15固定于容器本体11的外表面，二氧化碳输入接口15与容器本体11的一内腔导通，内腔的底部形成一水槽111；支架模块2悬置固定于内腔内，支架模块2包括一支架本体21和一介电弹性体薄膜驱动器安装结构，介电弹性体薄膜驱动器安装结构包括一第一电极件221和一第二电极件222，第一电极件221与高压电源正极接口13电连接，第二电极件222与高压电源负极接口14电连接；温度控制机构设置于内腔内；CO2浓度检测机构包括设置于内腔的至少一CO2浓度传感器(图中未示)。温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于介电弹性体驱动器的动态细胞培养装置，其特征在于，包括一容器、一支架模块和一温度控制机构；所述容器包括一容器本体、一盖体、一高压电源正极接口、一高压电源负极接口和一二氧化碳输入接口；所述盖体可开启地固定于所述容器本体顶部，所述高压电源正极接口、所述高压电源负极接口和所述二氧化碳输入接口固定于所述容器本体的外表面，所述二氧化碳输入接口与所述容器本体的一内腔导通，所述内腔的底部形成一水槽；所述支架模块悬置固定于所述内腔内，所述支架模块包括一支架本体和一介电弹性体薄膜驱动器安装结构，所述介电弹性体薄膜驱动器安装结构包括一第一电极件和一第二电极件，所述第一电极件与所述高压电源正极接口电连接，所述第二电极件与所述高压电源负极接口电连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于介电弹性体驱动器的动态细胞培养装置，其特征在于，包括一容器、一支架模块和一温度控制机构；所述容器包括一容器本体、一盖体、一高压电源正极接口、一高压电源负极接口和一二氧化碳输入接口；所述盖体可开启地固定于所述容器本体顶部，所述高压电源正极接口、所述高压电源负极接口和所述二氧化碳输入接口固定于所述容器本体的外表面，所述二氧化碳输入接口与所述容器本体的一内腔导通，所述内腔的底部形成一水槽；所述支架模块悬置固定于所述内腔内，所述支架模块包括一支架本体和一介电弹性体薄膜驱动器安装结构，所述介电弹性体薄膜驱动器安装结构包括一第一电极件和一第二电极件，所述第一电极件与所述高压电源正极接口电连接，所述第二电极件与所述高压电源负极接口电连接。2.根据权利要求1所述的基于介电弹性体驱动器的动态细胞培养装置，其特征在于，所述支架本体采用绝缘材料且中部形成一驱动器容纳槽，所述介电弹性体薄膜驱动器安装结构包括所述驱动器容纳槽；所述第一电极件固定于所述驱动器容纳槽的内侧壁，所述第二电极件通过一弹性件固定于所述驱动器容纳槽的内侧壁并与所述第一电极件位置对置；所述第二电极件邻近所述第一电极件的一侧下凹形成一弧面；所述弧面与所述第二电极件的两侧面之间分别形成一平面。3.根据权利要求2所述的基于介电弹性体驱动器的动态细胞培养装置，其特征在于，所述驱动器容纳槽的底面形成多个第一通孔。4.根据权利要求3所述的基于介电弹性体驱动器的动态细胞培养装置，其特征在于，所述支架本体两端分别形成一开口，两所述开口至所述驱动器容纳槽之间分别形成一电路通道；所述第一电极件通过穿设于一所述电路通道内的第一导电件与所述高压电源正极接口电连接；所述第二电极件通过穿设于另一所述电路通道内的第二导电件与所述高压电源负极接口电连接。5.根据权利要求2～4任一项所述的基于介电弹性体驱动器的动态细胞培养装置，其特征在于，所述容器还包括一发热片隔层，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋杰，李智超，谷国迎，高超，邹江，陈飞飞，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31