本发明专利技术提供了一种可施加参数化电场的体外实验装置，包括：培养皿(8)，用于容纳体外培养的生物组织；偶数个电极板(14)，设置于培养皿(8)的内壁，用于向培养液施加电场；和结构支架(15)，用于固定培养皿(8)和若干电极板(14)。本发明专利技术与现有技术相比，所具有的优势在于：设定适于细胞生长的培养基温度范围，根据培养基温度变化智能调节产热量，使得产热与散热平衡时的温度落在设定范围内，益于细胞培养；依据所设置的不同的环境温度，可施加不同参数的电场；培养皿采用热导率高的材质，在降温过程中可加快散热。可加快散热。可加快散热。
【技术实现步骤摘要】
一种可施加参数化电场的体外实验装置及其温度控制方法
[0001]本专利技术属于体外实验器材领域，具体涉及一种将参数化电场施加于单细胞生物、离体组织或细胞的体外实验研究装置及其温度控制方法。
技术介绍
[0002]肿瘤治疗电场(TTFields)是一种成熟的通过干扰细胞有丝分裂从而抑制细胞增殖的治疗手段。这种低强度、中频、交变电场被用于干预治疗多种肿瘤疾病，是一种临床上有效的癌症治疗方法。国内外已有许多基础研究证实了TTFields的生物学效应。细胞实验研究结果表明TTFields可以调控肿瘤细胞内生化分子表达，干扰肿瘤细胞的分裂周期，抑制肿瘤细胞的增殖以及促进肿瘤细胞凋亡。动物实验研究结果表明TTFields能够有效的抑制荷瘤小鼠体内的肿瘤血管新生并抑制其体内肿瘤的生长。目前国内外的临床研究结果，也证实了TTFields对肿瘤治疗的积极作用。
[0003]当治疗患者时，TTFields通过由多个具有高介电常数的陶瓷片制成的换能器阵列将电场耦合到患者体内。但是在体外研究中，常用生物培养装置的材料主要是塑料或玻璃等绝缘材料，TTFields无法在生物培养装置外部透过绝缘材料将电场耦合到期望电场作用的培养在装置中的单细胞生物、离体组织或细胞上。因此如何在常用生物培养装置内部产生分布较为均匀的电场便成为一个需要解决的问题。此外生物组织体外培养对温度条件的要求比较苛刻(通常需维持在36
‑
37℃之间)，而电场作用在培养基上会产生大量的热，从而导致温度升高。此前的很多体外研究结果没有考虑到产热的影响，生物组织在非正常温度环境下培养，因此实验结果缺少参考价值和可比性。因此开发一种能够将参数化的TTFields电场(电场强度和频率可调)均匀施加在体外培养的生物组织上且保持培养基温度恒定的体外实验电极板，对于TTFields作用机制的挖掘研究有着十分重要的作用。
技术实现思路
[0004]为弥补现存体外实验电极板的缺点，本专利技术提供一种可施加参数化电场的体外实验装置及其温度控制方法，该可施加参数化电场的体外实验装置直接将TTFields电场施加在单细胞生物、离体组织或细胞上，从而影响其生长。在TTFields体外实验中，可以根据设置的外界温度自动调节培养皿内部电场强度，从而使得培养基温度保持在适于样品培养的温度范围内，从而对TTFields治疗进行参数化研究。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的第一实施例提供了一种可施加参数化电场的体外实验装置，包括：
[0006]培养皿(8)，用于容纳体外培养的生物组织；
[0007]偶数个电极板(14)，设置于培养皿(8)的内壁，用于向培养液施加电场；
[0008]结构支架(15)，用于固定培养皿(8)和若干电极板(14)。
[0009]根据本专利技术的一个方面，所述电极板(14)包括电路板(5)、导电端子(9)、电极(12)、介电层(6)和热敏传感器(7)，其中
[0010]所述导电端子(9)被配置为从外部接收电信号并传递至所述电极(12)，并将所述热敏传感器(7)所感测的信号传递至外部；
[0011]所述电极(12)被配置为从导电端子(9)接收电信号，并将电信号施加于所述介电层(6)；和
[0012]所述热敏传感器(7)被配置为感测环境温度并传递至所述导电端子(9)。
[0013]根据本专利技术的一个方面，所述结构支架(15)包括电极插板(1)、支撑柱(3)和底座(4)，所述支撑柱(3)将所述电极插板(1)支撑于所述底座(4)上，以容纳所述培养皿(8)，所述电极板(14)通过所述导电端子(9)与所述电极插板(1)电连接。
[0014]根据本专利技术的一个方面，所述偶数个电极板(14)在培养皿(8)中形成两两相对放置。
[0015]根据本专利技术的一个方面，所述导电端子9、电极12、介电层6和热敏传感器7在所述电路板5上。
[0016]根据本专利技术的一个方面，所述电极12为电路板5上的部分裸露的导电部分，所述介电层6贴附于所述电极12表面。
[0017]根据本专利技术的一个方面，所述电极12与所述介电层6之间还可以包括其他导电层13。
[0018]根据本专利技术的一个方面，所述介电层6的介电常数大于1000。
[0019]根据本专利技术的一个方面，所述介电层6的介电常数为24000。
[0020]根据本专利技术的一个方面，结构支架15还包括顶板2，所述顶板2设置有过孔，所述电极板14可以穿过所述过孔并放入所述培养皿8。
[0021]根据本专利技术的一个方面，所述底座4上具有与所述培养皿8底部外壁形状和尺寸相同的凹槽，以固定所述培养皿8。
[0022]根据本专利技术的一个方面，所述培养皿8的材料为热导率高的材质。
[0023]根据本专利技术的一个方面，所述培养皿的材料为石英玻璃或陶瓷。
[0024]本专利技术的第二实施例提供了一种可施加参数化电场的体外实验装置的温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0025]设置温度控制单元控制的温度值，所述温度值用SV表示，温度监测单元在一个采样周期T内采集N个温度值并反馈回温度控制单元，用PV表示，温度控制单元接收到温度信息并进行PV关于时间t的线性拟合算法处理，满足以下公式：PV＝at
n
+C，
[0026]其中a、n、C为常数，温度动态平衡时PV＝SV，若PV不等于SV时，分为以下四种情况进行调整,
[0027](1)当a＝0时，PV＝C，培养皿内部温度已经恒定,若C<SV，增大电信号输出强度，增加产热量，直至C＝SV；若C>SV，减小电信号输出强度，减少产热量，直至C＝SV；
[0028](2)当a>0，n＝0时，PV＝a+C，此时处理同(1)；
[0029](3)当a>0，n>0或a<0，n<0时，PV＝at
n
+C，PV正呈上升趋势，此时培养皿内部温度处于上升状态，若PV<SV，此时缓慢增大电信号输出强度，缓慢增加产热量，使得PV增速放缓并趋于SV，直至PV＝SV；若PV>SV，此时减小电信号输出强度，减少产热量，使得PV下降并趋于SV，直至PV＝SV；
[0030](4)当a>0，n<0或a<0，n>0时，PV正呈下降趋势，此时培养皿内部温度处于下降状
态，若PV<SV，增大电信号输出强度，增加产热量，使得PV上升并趋于SV，直至PV＝SV；若PV>SV，此时缓慢减小电信号输出强度，缓慢减少产热量，使得PV降速放缓并趋于SV，直至PV＝SV。
[0031]本专利技术与现有技术相比，所具有的优势在于：
[0032]设定适于细胞生长的培养基温度范围，根据培养基温度变化智能调节产热量，使得产热与散热平衡时的温度落在设定范围内本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可施加参数化电场的体外实验装置，其特征在于，包括：培养皿(8)，用于容纳体外培养的生物组织；偶数个电极板(14)，设置于培养皿(8)的内壁，用于向培养液施加电场；和结构支架(15)，用于固定培养皿(8)和若干电极板(14)。2.根据权利要求1所述的可施加参数化电场的体外实验装置，其特征在于，所述电极板(14)包括电路板(5)、导电端子(9)、电极(12)、介电层(6)和热敏传感器(7)，其中所述导电端子(9)被配置为从外部接收电信号并传递至所述电极(12)，并将所述热敏传感器(7)所感测的信号传递至外部；所述电极(12)被配置为从导电端子(9)接收电信号，并将电信号施加于所述介电层(6)；和所述热敏传感器(7)被配置为感测环境温度并传递至所述导电端子(9)。3.根据权利要求2所述的可施加参数化电场的体外实验装置，其特征在于，所述结构支架(15)包括电极插板(1)、支撑柱(3)和底座(4)，所述支撑柱(3)将所述电极插板(1)支撑于所述底座(4)上，以容纳所述培养皿(8)，所述电极板(14)通过所述导电端子(9)与所述电极插板(1)电连接。4.根据权利要求1所述的可施加参数化电场的体外实验装置，其特征在于，所述偶数个电极板(14)在培养皿(8)中形成两两相对放置。5.根据权利要求3所述的可施加参数化电场的体外实验装置，其特征在于，所述导电端子(9)、电极(12)、介电层(6)和热敏传感器(7)在所述电路板(5)上。6.根据权利要求3所述的可施加参数化电场的体外实验装置，其特征在于，所述电极(12)为电路板(5)上的部分裸露的导电部分，所述介电层(6)贴附于所述电极(12)表面。7.根据权利要求2所述的可施加参数化电场的体外实验装置，其特征在于，所述电极(12)与所述介电层(6)之间还可以包括其他导电层(13)。8.根据权利要求2所述的可施加参数化电场的体外实验装置，其特征在于，所述介电层(6)的介电常数大于1000。9.根据权利要求8所述的可施加参数化电场的体外实验装置，其特征在于，所述介电层(6)的介电常数为24000。10.根据权利要求1所述的可施加参数化电场的体外实验装置，其特征在于，所述结构支架(15)还包括顶板(2)，所述顶板(2)上设置有过孔，所述电极板(14)可以穿...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵宇，王艳城，宋亚萨，冯晶晶，
申请(专利权)人：江苏海莱新创医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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