体外细胞光刺激阵列装置监测系统制造方法及图纸

一种体外细胞光刺激阵列装置监测系统，用于监测在光刺激下的光敏感细胞的培养状态，包括控制模块、驱动模块、LED阵列及监测模块。通过控制模块控制驱动模块驱动LED阵列分组、定时照射培养皿中的光敏感细胞，并采用监测模块监测光敏感细胞在培养皿中的培养状态，且监测模块将培养状态反馈给控制模块，控制模块对LED阵列的分组定时照射进行调整，从而使培养皿中的培养状态处于设定的培养状态。由于采用LED阵列照射光敏感细胞，避免了因照射光源过大而导致整个培养系统体积过大。进一步地，采用监测模块监测各种体外细胞的培养状态，因而能够培养多种体外细胞。因此，上述体外阵列光刺激装置监测系统的体积小，适宜于监测体外细胞培养。

【技术实现步骤摘要】
体外细胞光刺激阵列装置监测系统
本专利技术涉及光电
，特别是涉及一种体外细胞光刺激阵列装置监测系统。
技术介绍
“光基因技术体系”技术(Optogenetic Technology)是最近三年在美国和德国首先开展起来的，整合了基因工程学、电生理学、光学和电子工程技术的一种全新的生物技术。该技术基于基因治疗的方法，利用病毒载体将一种从绿藻Chlamydomonas reinhardtii克隆出来的可以编码光敏感型阳离子通道蛋白的基因(ChR2)导入某一特定的细胞亚群中表达，此通道蛋白受到蓝光(472nm)刺激时，会使Na+离子进入细胞内引起胞膜去极化而兴奋细胞。此外，另有一种从绿藻提取出来的光调控的氯离子泵蛋白基因NpHR，其对黄光(593nm波长)敏感，将其克隆到某一细胞中表达后，在黄光刺激下该氯离子通道蛋白会使cr进入细胞而使胞膜复极化，从而使细胞回复静息，这样利用交替的蓝光或黄光就可以在特定细胞亚群水平上控制细胞活性。这项技术具有空间上的细胞特异性和时间上毫秒水平上的精确性，因此无论在科学研究，还是临床药物研发方面都具有很大的应用潜力。将“光-基因技术体系”技术应用于细胞生物学功能的研究是该技术未来发展的方向之一。该技术克服了传统药理学工具(pharmacological tools)或电刺激等模式缺乏细胞选择性的缺点，而且光刺激模式相较其他的刺激更具有高时空分辨率。但是，迄今为止，国内外尚缺乏一类针对“光-基因技术体系”用于体外培养细胞的光刺激装置。目前，针对各类在体动物应用的光纤装置虽然能够实现光刺激，但是光纤刺激以激光器为光源，另外需通过波形发生器来调节刺激模式，成本高，所占空间庞大，且根本无法结合目前市面上的各类细胞箱使用。只适用于动物体局部组织的某一群细胞的光刺激，根本无法将它用于体外培养细胞的刺激。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种体积小、适宜各种体外细胞培养的体外细胞光刺激阵列装置监测系统。一种体外细胞光刺激阵列装置监测系统，用于监测在光刺激下的光敏感细胞的培养状态，包括控制模块、驱动模块、LED阵列及监测模块；所述驱动模块分别与所述控制模块及所述LED阵列连接，所述驱动模块用于驱动所述LED阵列分组、定时点亮和熄灭；所述LED阵列与培养皿相对，用于照射培养皿中的光敏感细胞；所述监测模块与所述 控制模块连接，用于监测培养皿中光敏感细胞的培养状态，并将培养皿中光敏感细胞的培养状态反馈给所述控制模块；所述控制模块接收所述监测模块反馈的培养状态，并根据反馈的培养状态控制所述驱动模块驱动所述LED阵列，使培养皿中的光敏感细胞处于设定的培养状态。在其中一个实施例中，所述LED阵列包括至少两个LED灯组，所述每个LED灯组包括两个以上的LED灯。 在其中一个实施例中，所述LED灯组包括第一 LED灯组和第二 LED灯组，所述第一LED灯组包括3个LED灯，所述第二 LED灯组包括6个LED灯，所述第二 LED灯组包围所述第一 LED灯组，所述第一 LED灯组按正三角形排列，所述第二 LED灯组按正六角形排列，所述正三角形与所述正六角形中心重合。在其中一个实施例中，还包括与驱动模块连接用于降低所述LED阵列的温度的散热模块，所述散热模块固定于背向所述LED阵列中LED灯的一面。在其中一个实施例中，所述散热模块包括呈矩阵排列的散热片和位于所述散热片一侧的风扇，所述散热片成矩阵间隔排列。在其中一个实施例中，所述LED阵列包括发射多种波长光的LED灯，所述波长包括473纳米、588纳米；发射的光波长相同的LED灯串联。在其中一个实施例中，所述控制模块包括下位机单元、上位机单元、显示单元及供电单元；所述下位机单元用于与所述监测模块通信，用于接收所述监测模块反馈的培养状态； 所述下位机单元还用于与所述上位机单元及显示单元通讯，根据培养状态发送控制电信号到所述驱动模块以驱动所述LED阵列工作；所述下位机单元还发送培养状态到所述上位机单元和显示单元；所述上位机单元接收并显示培养状态以及改变所述下位机单元的控制参数；所述供电单元与所述下位机单元电连接并为所述下位机单元供电；所述显示单元接收并显示培养状态。在其中一个实施例中，还包括用于连接所述上位机单元和所述下位机单元的无线模块。在其中一个实施例中，所述培养状态包括光敏感细胞的细胞离子通道特性、内外神经电活动、神经网络功能连接、神经递质浓度、含氧量、一氧化氮浓度、PH值及温度参数；所述监测模块包括生物传感器和化学传感器，所述生物传感器用于监测光敏感细胞的细胞离子通道特性、内外神经电活动、神经网络功能连接、神经递质浓度、含氧量；所述化学传感器用于监测光敏感细胞的一氧化氮浓度、PH值及温度参数。在其中一个实施例中，所述控制模块还用于设定LED阵列的工作频率、脉宽及照射时间。上述体外细胞光刺激阵列装置监测系统通过控制模块控制驱动模块驱动LED阵列分组、定时照射培养皿中的光敏感细胞，并采用监测模块监测光敏感细胞在培养皿中的培养状态，且监测模块将培养状态反馈给控制模块，控制模块对LED阵列的分组定时照射进行调整，从而使培养皿中的培养状态处于设定的培养状态。由于采用LED阵列照射光敏感细胞，避免了因照射光源过大而导致整个培养系统体积过大。进一步的，采用监测模块监测各种体外细胞的培养状态，因而能够培养多种体外细胞。因此，上述体外阵列光刺激装置监测系统的体积小，适宜于监测体外细胞培养。附图说明图1为体外细胞光刺激阵列装置监测系统的模块图；图2为LED阵列的排布示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。体外阵列光刺激装置监测系统设计小巧，并采用无线传输数据，能够用于目前市售各种类型的细胞培养箱。将光敏基因特异性地导入靶细胞，并能够针对不同细胞类型选择不同的刺激模式，可研究各类细胞的生理生化功能的变化(如干细胞的增殖分化、肿瘤细胞的增殖凋亡、神经元的成熟及突触可塑性、胰腺细胞分泌胰岛素的功能变化等)。结合药物学研究，可用于离子通道药物的筛选和研发。结合合成生物学，可用来研究靶细胞内的信号转导通路，进而改善细胞的生理生化功能。结合各类体外培养细胞的电刺激装置，可作为靶向性光刺激细胞的刺激器，进而研究某一亚群细胞生理生化功能的改变。如图1所示，为体外细胞光刺激阵列装置监测系统的模块图。 一种体外细胞光刺激阵列装置监测系统，用于监测在光刺激下的光敏感细胞的培养状态，包括控制模块101、驱动模块103、LED阵列105及监测模块107。驱动模块103分别与控制模块101及LED阵列105连接，驱动模块103用于驱动LED阵列105分组、定时点亮和熄灭。LED阵列105与培养皿相对，用于照射培养皿中的光敏感细胞。监测模块107与控制模块101连接，用于监测培养皿中光敏感细胞的培养状态，并将培养皿中光敏感细胞的培养状态反馈给控制模块101。控制模块101接收监测模块107反馈的培养状态，并根据反馈的培养状态控制驱动模块103驱动LED阵列，使培养皿中的光敏感细胞处于设定的培养状态。控制模块101还用于设定LED阵列105的工作频率、脉宽及照射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种体外细胞光刺激阵列装置监测系统，用于监测在光刺激下的光敏感细胞的培养状态，其特征在于，包括控制模块、驱动模块、LED阵列及监测模块；所述驱动模块分别与所述控制模块及所述LED阵列连接，所述驱动模块用于驱动所述LED阵列分组、定时点亮和熄灭；所述LED阵列与培养皿相对，用于照射培养皿中的光敏感细胞；所述监测模块与所述控制模块连接，用于监测培养皿中光敏感细胞的培养状态，并将培养皿中光敏感细胞的培养状态反馈给所述控制模块；所述控制模块接收所述监测模块反馈的培养状态，并根据反馈的培养状态控制所述驱动模块驱动所述LED阵列，使培养皿中的光敏感细胞处于设定的培养状态。

【技术特征摘要】
1.一种体外细胞光刺激阵列装置监测系统，用于监测在光刺激下的光敏感细胞的培养状态，其特征在于，包括控制模块、驱动模块、LED阵列及监测模块； 所述驱动模块分别与所述控制模块及所述LED阵列连接，所述驱动模块用于驱动所述LED阵列分组、定时点亮和熄灭； 所述LED阵列与培养皿相对，用于照射培养皿中的光敏感细胞； 所述监测模块与所述控制模块连接，用于监测培养皿中光敏感细胞的培养状态，并将培养皿中光敏感细胞的培养状态反馈给所述控制模块； 所述控制模块接收所述监测模块反馈的培养状态，并根据反馈的培养状态控制所述驱动模块驱动所述LED阵列，使培养皿中的光敏感细胞处于设定的培养状态。2.根据权利要求1所述的体外细胞光刺激阵列装置监测系统，其特征在于，所述LED阵列包括至少两个LED灯组， 所述每个LED灯组包括两个以上的LED灯。3.根据权利要求2所述的体外细胞阵列光刺激装置监测系统，其特征在于，所述LED灯组包括第一 LED灯组和第二 LED灯组，所述第一 LED灯组包括3个LED灯，所述第二 LED灯组包括6个LED灯，所述第二 LED灯组包围所述第一 LED灯组，所述第一 LED灯组按正三角形排列，所述第二 LED灯组按正六角形排列，所述正三角形与所述正六角形中心重合。4.根据权利要求2所述的体外细胞光刺激阵列装置监测系统，其特征在于，还包括与驱动模块连接用于降低所述LED阵列的温度的散热模块，所述散热模块固定于背向所述LED阵列中LED灯的一面。5.根据权利要求4所述的体外细胞光刺激阵列装置监测系统，其特征在于，所述散热模块包括呈矩阵排列的散热片和位于所述散热片一侧的风扇，所述散热片成...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔚鹏飞，屠洁，鲁艺，刘楠，张志华，兰志强，张琪洁，周意，王立平，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：