细胞培养方法及能产生可变脉冲电场的细胞培养装置制造方法及图纸

本发明专利技术为一种细胞培养方法及能产生可变脉冲电场的细胞培养装置，一箱体，在箱体的一侧侧壁设有加热管和O

Cell culture method and cell culture device capable of producing variable pulse electric field

The invention relates to a cell culture method and a cell culture device capable of producing a variable pulse electric field. A box body is provided with a heating tube and O on one side wall of the box body

【技术实现步骤摘要】
细胞培养方法及能产生可变脉冲电场的细胞培养装置
本专利技术细胞培养领域，具体地来讲为一种细胞培养方法及能产生可变脉冲电场的细胞培养装置。
技术介绍
癌症是危害人类健康的主要疾病。肿瘤的传统疗法以及新近发展起来的以微创消融为特征的热消融物理疗法，由于受适应症、禁忌症、治疗副作用、热效应等因素的限制，使得其临床应用存在一定的局限性。近年来，随着脉冲生物电学作用机理及其相关技术的不断研究和发展，脉冲电场以其独特的非热生物医学效应引起了世界各国研究人员的广泛关注，并逐渐应用到肿瘤的治疗中，在临床应用中也取得了较为满意的治疗效果。电穿孔是指在外加电场的作用下，利用微秒、纳秒甚至皮秒级电脉冲使细胞膜通透性发生改变，而形成纳米级的细小孔道的过程，利用直流脉冲发生器提供。它可以独立地改变脉冲振幅，长度，输送脉冲数和输送的频率。研究已经证明，随着振幅的增加，细胞膜被通透化的面积也随之增加。随着跨膜电位的改变，脂质双层结构被破坏，并且创建细小的，暂时性的疏水性或亲水性的孔道，以允许微分子和大分子进出细胞，而当电场撤离后，细胞重新恢复自然状态，被称为可逆电穿孔。使用更强的电场可引起细胞膜永久通透，从而导致细胞死亡，这个过程被称为不可逆电穿孔。这种技术早在18世纪50年代已被发现，在过去的30年，电穿孔技术已被实际应用在食品加工处理，药物制剂及医学领域。基于可逆电穿孔理论应用于医疗领域主要在于电化学疗法和基因电转染。2005年不可逆电穿孔作为一种新的肿瘤组织消融技术被引入，不同于其它消融方法，不可逆电穿孔不受作用周围血管血流的影响，因此对大血管边缘的细胞仍有消融作用，并且治疗后的炎症反应可减少疤痕的形成。不可逆电穿孔对实体瘤的消融作用已被Lee等学者证实。目前在欧洲国家已应用于临床，如胰腺癌，前列腺癌等疾病的临床治疗。然而目前不可逆电穿孔对细胞的作用机制的研究仍较为初步，相关知识了解还十分有限，对于电场处理后细胞不同转归结局的原因、电场的最佳处理条件、以及体内外实验可能引起的治疗效果的差异等尚不明确。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种细胞培养方法及能产生可变脉冲电场的细胞培养装置，能够产生可变的脉冲电场，通过计算机控制，实现对脉冲电场的电场强度、电场频率、电场极性、作用时间可调，弥补了传统装置只能进行外界细胞处理的局限。本专利技术是这样实现的，一种能产生可变脉冲电场的细胞培养装置，该装置包括：一箱体，在所述箱体的一侧侧壁设有加热管和O3通入孔，在箱体对应加热管的另一侧壁设有降温管和CO2通入孔，在箱体后壁装有温度传感器，CO2传感器和O3传感器分别用于检测温度、CO2气体浓度和O3气体浓度，在箱体顶部装有电极装置及步进电机、以及照明用的LED灯，所述电极装置为具备多个电极针的阵列式电极，通过选择不同的电极针实现电极间距的控制，通过所述步进电机调节电极装置的位置；在箱体内电极装置的下方设有可固定培养皿的载物台，载物台上装有位置传感器用于检测电极装置与载物台之间的距离；设置有CO2发生装置以及O3发生装置分别通过管线与CO2通入孔和O3通入孔分别向培养装置内通入CO2、O3；设置控制系统包括一上位机对一主控模块进行参数设置，并通过主控模块接收温度传感器、CO2传感器、O3传感器、位置传感器检测的信号，通过主控模块对脉冲、温度、CO2浓度、O3浓度和以及电极装置与载物台之间的距离进行控制。进一步地，所述控制系统还包括通过主控模块控制的：脉冲产生模块，与电极装置连接产生脉冲信号；温度控制模块，驱动加热管与降温管的内水流的循环；CO2浓度调节模块，给箱体通入浓度为5％的CO2并维持培养环境；O3浓度调节模块，为装置及进行电场处理前后杀菌消毒。进一步地，所述脉冲产生模块包括：PWM脉冲控制单元、电脉冲驱动单元、脉冲测量单元以及大功率可调高压直流电源，其中所述PWM脉冲控制单元产生电脉冲信号，大功率可调高压直流电源包括电源模块3、MOSFET开关和电极装置，大功率可调高压直流电源为电极装置提供高压电源，由PWM脉冲控制单元产生的脉冲信号，经电脉冲驱动单元通过控制MOSFET开关的开通与关断在电极装置上产生高压脉冲信号，同时将输出的脉冲电场信号通过脉冲测量单元反馈至主控模块通过上位机存储及显示，所述上位机通过操作控制界面可选择电极装置的电极针编号，调整电场间距。进一步地，所述主控模块通过读取放置在箱体体内部温度传感器的温度数据，并与设定温度比较后，通过一双路选择开关，选择温度控制模块的工作状态，当温度低于设定值时，通过外部控制电路会启动加热管对箱体内进行升温操作；当温度低于设定值时，通过外部控制电路会启动水泵，水流通过水泵开关进入降温管，吸收箱体内的热量，对装置内进行降温操作。进一步地，主控模块通过放置在箱体内的CO2传感器读取箱体内的CO2浓度值，在与设定值进行比较后，通过CO2浓度调节模块控制CO2阀门，通过CO2通入孔使箱体内的CO2浓度基本维持在恒定值，当箱体内CO2浓度高于设定值时，关闭CO2阀门，停止CO2通入孔对箱体输入CO2，使得箱体内的CO2浓度下降；当箱体内CO2浓度低于设定值时，开启CO2阀门，通过CO2通入孔对箱体输入CO2，使得箱体内的CO2浓度上升。进一步地，主控模块通过放置在箱体内的O3传感器读取箱体内的O3浓度值，在与设定值进行比较后，控制O3阀门，通过O3通入孔使箱体内的O3浓度基本维持在恒定值。当箱体内O3浓度高于设定值时，关闭O3阀门，停止O3通入孔对箱体输入O3，使得箱体内的O3浓度下降；当箱体内O3浓度低于设定值时，开启O3阀门，通过O3通入孔25对箱体输入O3，使得箱体内的O3浓度上升。进一步地，主控模块通过放置在箱体内内的位置传感器读取电极装置与载物台间距离，在与设定值进行比较后，控制步进电机，使电极装置与载物台距离到达设定值，伸缩至放置于载外物台上的培养皿中。当距离达到设定值时，LED灯点亮，电脉冲驱动单元导通，将电脉冲信号输出至电极装置，完成脉冲电场处理实验。一种细胞培养方法，该方法包括：通过上位机发送信号给主控模块，设定O3浓度为15～30ppm，杀菌时间为20～30分钟，开启O3浓度调节模块，对箱体内载物台、电极装置及其余空间杀菌：通过O3传感器，实时检测箱体内O3的浓度，并与设定的O3浓度值进行比较，通过控制O3浓度调节模块中的O3阀门实现对箱体内的O3浓度控制，使箱体内O3浓度与设定值间误差不超过1ppm，直至设定杀菌时间结束；通过上位机发送信号给主控模块，设定箱体内温度为36～37℃，开启温度控制模块，通过温度传感器，实时检测箱体内的温度，并与设定的温度值进行比较，通过温度控制模块的双路开关启动加热管或降温管使箱体温度与设定值误差不超过±0.5℃，维持细胞培养环境；通过上位机发送信号给主控模块，设定箱体内CO2百分浓度为5％，开启CO2浓度调节模块，通过CO2传感器，实时检测箱体内CO2的浓度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能产生可变脉冲电场的细胞培养装置，其特征在于，该装置包括：/n一箱体，在所述箱体的一侧侧壁设有加热管和O

【技术特征摘要】
1.一种能产生可变脉冲电场的细胞培养装置，其特征在于，该装置包括：
一箱体，在所述箱体的一侧侧壁设有加热管和O3通入孔，
在箱体对应加热管的另一侧壁设有降温管和CO2通入孔，
在箱体后壁装有温度传感器，CO2传感器和O3传感器分别用于检测温度、CO2气体浓度和O3气体浓度，
在箱体顶部装有电极装置及步进电机、以及照明用的LED灯，所述电极装置为具备多个电极针的阵列式电极，通过选择不同的电极针实现电极间距的控制，通过所述步进电机调节电极装置的位置；
在箱体内电极装置的下方设有可固定培养皿的载物台，载物台上装有位置传感器用于检测电极装置与载物台之间的距离；
设置有CO2发生装置以及O3发生装置分别通过管线与CO2通入孔和O3通入孔分别向培养装置内通入CO2、O3；
设置控制系统包括一上位机对一主控模块进行参数设置，并通过主控模块接收温度传感器、CO2传感器、O3传感器、位置传感器检测的信号，通过主控模块对脉冲、温度、CO2浓度、O3浓度和以及电极装置与载物台之间的距离进行控制。


2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制系统还包括通过主控模块控制的：
脉冲产生模块，与电极装置连接产生脉冲信号；
温度控制模块，驱动加热管与降温管的内水流的循环；
CO2浓度调节模块，给箱体通入浓度为5％的CO2并维持培养环境；
O3浓度调节模块，为装置及进行电场处理前后杀菌消毒。


3.按照权利要求2所述的装置，其特征在于，所述脉冲产生模块包括：PWM脉冲控制单元、电脉冲驱动单元、脉冲测量单元以及大功率可调高压直流电源，其中所述PWM脉冲控制单元产生电脉冲信号，大功率可调高压直流电源包括电源模块、MOSFET开关和电极装置，大功率可调高压直流电源为电极装置提供高压电源，由PWM脉冲控制单元产生的脉冲信号，经电脉冲驱动单元通过控制MOSFET开关的开通与关断在电极装置上产生高压脉冲信号，同时将输出的脉冲电场信号通过脉冲测量单元反馈至主控模块通过上位机存储及显示，所述上位机通过操作控制界面可选择电极装置的电极针编号，调整电场间距。


4.按照权利要求2所述的装置，其特征在于，所述主控模块通过读取放置在箱体体内部温度传感器的温度数据，并与设定温度比较后，通过一双路选择开关，选择温度控制模块的工作状态，当温度低于设定值时，通过外部控制电路会启动加热管对箱体内进行升温操作；当温度低于设定值时，通过外部控制电路会启动水泵，水流通过水泵开关进入降温管，吸收箱体内的热量，对装置内进行降温操作。


5.按照权利要求2所述的装置，其特征在于，主控模块通过放置在箱体内的CO2传感器读取箱体内的CO2浓度值，在与设定值进行比较后，通过CO2浓度调节模块控制CO2阀门，通过CO2通入孔使箱体内的CO2浓度基本维持在恒定值，当箱体内CO2浓度高于设定值时，关闭CO2阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：林婷婷，王倩，徐奡澍，胡智能，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22