一种场强频率实时可调的细胞培养系统技术方案

本发明专利技术提出一种场强频率实时可调的细胞培养系统，包括电极和细胞电场仪，其特征在于两电极片形状、大小、材质相同，表面镀锡，并在其圆心处有SMA信号连接口，连接细胞电场仪的输出端，在两电极板间放入培养皿可进行细胞培养；所述细胞电场仪输出端为正弦波信号，输出端口与电极片连接后，可在两电极间产生匀强电场，实现电极间输出信号频率可调节和电极间输出场强值可调节，最后将当前两电极间场强值实时显示。通过在两电极间实现场强值可调和输出信号频率可调，可达到在特定场强和特定频率下培养细胞的目的，装置体积小，方便放置恒温箱等狭小空间中，适宜于长时间细胞培养。适宜于长时间细胞培养。适宜于长时间细胞培养。

【技术实现步骤摘要】
一种场强频率实时可调的细胞培养系统


[0001]本专利技术涉及一种细胞培养系统，尤其涉及场强频率实时可调的细胞培养系统。

技术介绍

[0002]在培养细胞的研究过程中，对培养环境的要求十分严苛。培养环境作为是影响细胞培养的一个关键因素，直接关系着细胞培养能不能达到最佳的培养效果。近年来，一些研究表明中频率、中电场可能对正常的细胞无害，甚至可能是有益的。利用该环境对细胞组织进行培养是一种新兴的癌症治疗方法。电刺激对细胞的生长、增殖、黏附等有明显的影响，电场已被证实能够参与调控细胞周期分布、凋亡、自噬、分化、系统免疫等过程。Novocure的体外研究报告称中频(100
‑
300kHz)，中振幅(1
‑
3V/cm)电场，对多形性胶质母细胞瘤有抗分裂作用。
[0003]目前，市面上的细胞培养装置体积大，不易携带移动，不易在小型培养箱中使用，且存在的设备多使用脉冲电场产生场强，且频率调节也只存在于低频。
[0004]为此需要一种场强频率实时可调的细胞培养系统，可以利用交流信号产生中频、中振幅电场，实现体积小、方便移动，也可同时实现中频、中振幅场强的可调节。因此，一个中频可调节并且中振幅场强可调节的细胞培养系统将具有广泛的商业应用价值。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术中的局限，本专利技术提出一种场强频率实时可调的细胞培养系统，本专利技术主要特征在于细胞培养系统可实时调节两输出电极间所加信号频率和场强值，营造一种场强、频率可调的细胞培养环境，与此同时该细胞培养系统小巧轻便，可放置恒温箱等小型装置中。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0007]一种场强频率实时可调的细胞培养系统，其特征在于：该系统包括电极和细胞电场仪，其中：
[0008]所述电极包括两个电极片，两电极片形状、大小、材质相同，表面镀锡，并在其圆心处有SMA信号连接口，连接细胞电场仪的输出端，两个电极片以镀锡表面相向平行摆放，分别置于培养皿上下两侧各1cm处，从而在两电极片之间产生电场用以细胞培养；
[0009]所述细胞电场仪包括电路模块与壳体，电路模块通过螺丝固定在壳体内，实现幅值和频率均可调整的电场并显示当前场强值；所述电路模块包括电源管理模块、MCU模块、拨码开关模块、滤波模块、增益可调的运算放大模块、功率放大模块、幅度检测模块以及LCD显示模块，其中通过拨码开关控制单片机输出不同频率的方波信号，该方波信号通过滤波模块生成同频率的正弦波信号，正弦波信号通过增益可调的运算放大模块和功率放大模块生成幅度10
‑
30V可调的正弦波输出信号，该正弦波输出信号加在两电极片上，可在电极间产生场强，通过幅度检测模块，检测输出信号峰值，并通过MCU模块AD采样计算场强大小并在LCD显示模块显示。
[0010]进一步地，所述电极片的面积可根据培养皿横向面积而定；所述电极片形状可以是圆形、方形、矩形。
[0011]进一步地，所述增益可调的运算放大模块，通过调节运算放大模块反馈回路上滑动变阻器接入电路的阻值大小实现增益可调。
[0012]进一步地，所述幅度检测模块包括衰减模块、峰值检测模块，所述衰减模块将功率放大模块输出信号的幅度衰减到MCU模块可进行AD采样的范围，所述峰值检测模块实现对输出信号的幅度检测，并接至MCU模块AD采样输入端。
[0013]进一步地，所述通过拨码开关控制单片机输出不同频率的方波信号，具体实现为拨码开关拨动不同位置控制单片机不同IO口置高或置低，并触发不同的定时时间，从而使得单片机输出不同频率的方波信号，可调频率范围为100kHz
‑
300kHz。
[0014]进一步地，计算场强大小的方法为：在两电极片镀锡表面平行摆放且间距为4cm时，在两电极片上加峰峰值为10V的正弦波信号，可在两极片间产生1V/cm的场强，当两电极片的间距为d，输出端正弦波信号电压峰峰值为V
pp
时，可以通过下式计算两电极片间的场强值E。
[0015][0016]本专利技术的显著特征在于提出了的一种场强频率实时可调的细胞培养系统，通过场强调节和频率调节，可以为细胞培养设定一种特定频率和特定场强的生长环境，与此同时频率和场强值实时可调并显示，该细胞培养系统小巧轻便，可放置恒温箱等小型装置中。
附图说明
[0017]图1为本专利技术细胞培养系统示意图。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术所提技术方案更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本专利技术进行详细描述和介绍，但以下实施例只是描述性的，不是限制性的。
[0019]一种场强频率实时可调的细胞培养系统，参见附图1，包括电极和细胞电场仪。所述电极包括两个电极片，两电极片形状、大小、材质相同，表面镀锡，并在其圆心处有SMA信号连接口。所述细胞电场仪包括电路模块与壳体，电路模块通过螺丝固定在壳体内，实现幅值和频率均可调整的电场并显示当前场强值；所述电路模块包括电源管理模块、MCU模块、拨码开关模块、滤波模块、增益可调的运算放大模块、功率放大模块、幅度检测模块以及LCD显示模块，其中通过拨码开关控制单片机输出不同频率的方波信号，该方波信号通过滤波模块生成同频率的正弦波信号，正弦波信号通过增益可调的运算放大模块和功率放大模块生成幅度10
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30V可调的正弦波输出信号，该正弦波输出信号加在两电极片上，可在电极间产生场强，通过幅度检测模块，检测输出信号峰值，并通过MCU模块AD采样计算场强大小并在LCD显示模块显示。
[0020]电源管理模块采用MPS公司的MP1584降压转换芯片，在电源管理电路中MP1584将外部直流电源输入的电压分别转换为MCU、LCD、滤波、可调增益运算放大、功率放大等模块所需要的电压，通过开关为各个模块上电。
[0021]MCU模块和拨码开关模块可实现细胞电场仪输出端信号频率可调节功能，其中，MCU模块采用TI公司的MSP430F5528型号的微控制器，内置12位AD转换模块和数据处理模块。拨码开关拨动不同位置控制单片机输出不同频率的方波信号，每个子开关都与MCU不同IO口相连，当拨码开关不同子开关被拨下时，相应IO口状态位被置低，当MCU检测到IO口被置低时，就会通过TIMER定时器配置不同的定时时间进而产生不同IO口对应的特定频率的方波信号，并将方波信号通过一个特定IO口输出，本实施例是100kHz、150kHz、200kHz、250kHz、300kHz五种频率方波输出。
[0022]滤波模块、增益可调的运算放大模块、功率放大模块可实现细胞电场仪输出端信号电压可调节功能，经拨码开关选择输出特定频率的方波信号进入滤波模块，滤波模块采用TI公司的双运放芯片OPA1612，一端搭建截止频率为300kHz的低通滤波电路，另一端搭建截止频率为10kHz的高通电路，利用低通滤波将方波信号中的高频谐波滤除，使得滤波模块输出正弦波信号。正弦波信号进入增益可调的运算放大模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种场强频率实时可调的细胞培养系统，其特征在于：该系统包括电极和细胞电场仪，其中：所述电极包括两个电极片，两电极片形状、大小、材质相同，表面镀锡，并在其圆心处有SMA信号连接口，连接细胞电场仪的输出端，两个电极片以镀锡表面相向平行摆放，分别置于培养皿上下两侧各1cm处，从而在两电极片之间产生电场用以细胞培养；所述细胞电场仪包括电路模块与壳体，电路模块通过螺丝固定在壳体内，实现幅值和频率均可调整的电场并显示当前场强值；所述电路模块包括电源管理模块、MCU模块、拨码开关模块、滤波模块、增益可调的运算放大模块、功率放大模块、幅度检测模块以及LCD显示模块，其中通过拨码开关控制单片机输出不同频率的方波信号，该方波信号通过滤波模块生成同频率的正弦波信号，正弦波信号通过增益可调的运算放大模块和功率放大模块生成幅度10
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30V可调的正弦波输出信号，该正弦波输出信号加在两电极片上，可在电极间产生场强，通过幅度检测模块，检测输出信号峰值，并通过MCU模块AD采样计算场强大小并在LCD显示模块显示。2.根据权利要求1所述的一种场强频率实时可调的细胞培养系统，其特征在于，所述电极片的面积可根据培养皿横向面积而定；所述电极片形状可以是圆形、方形、矩形。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽敏，李昱，杨奕，徐鲲，张雅慧，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：