CN110872560B - 一种电极间距可调的微间距电穿孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物实验装备技术领域，具体公开了一种电极间距可调的微间距电穿孔装置，包括固定电极、可调电极、电极座、螺栓座和调节螺栓；所述固定电极安装于电极座的一侧，所述螺栓座安装于电极座的另一侧；所述可调电极的一侧部滑动地安装于电极座内，所述可调电极的一个侧部与固定电极的一个侧部滑动接触或相间隔；所述调节螺栓穿过螺栓座的一个螺纹孔与所述可调电极的另一侧部进行螺纹或固定连接。本发明通过模块化设计，使结构更简单制作更方便，使电极间距可以在微米到毫米之间任意调节，调节精度超过1微米，并能集成到自动化设备中，实现细胞电穿孔的连续流操作，提高了实验效率。

Description

一种电极间距可调的微间距电穿孔装置

技术领域

本发明涉及生物实验装备技术领域，具体涉及一种电极间距可调的微间距电穿孔装置。

背景技术

细胞电穿孔技术(Electroporation)又称电转染技术，是细胞转染技术中常用的一种途径。由于细胞膜对外界物质具有选择透过性，控制细胞基因实验需要向细胞输入特定的生物DNA、RNA片段。在细胞膜两侧施加一定强度的电势差并持续一段时间，细胞膜上就能产生微孔，增强细胞膜的通透性。当细胞膜发生电穿孔时，其通透性会瞬时增大，从而使外源DNA、蛋白质、药物颗粒等正常情况下不能通过细胞膜的物质得以进入细胞。在短时间内撤除电势差后，细胞膜可自我恢复，重新成为选择性的通透屏障。电穿孔技术在生物物理学、分子生物学、临床医学等领域有着广泛的应用。

目前的电穿孔装置主要可分为两种：一种是采用电极间距1～4mm的标准电击杯，在毫米尺度，而细胞尺寸在微米尺度，因此需施加的电压大(一般从几百伏到上千伏)，并且电场不均匀，每个细胞所处的电场环境不同，造成靠近电极的细胞容易死亡，位于较弱电场处的细胞又不能被穿孔转染，存活率和转染效率都比较低，而且每次操作只能根据标准电击杯的容积放入少量的细胞和质粒，实验效率低；另一种是微间距(一般1～100um左右)电穿孔装置(一般采用微纳加工技术制作)，这种装置由于电极间距小，需要的电压比前一种装置大大降低，因而使用更安全，但是由于需要通过微纳加工技术制作，所以加工工艺较为复杂，而且现有的微间距电穿孔装置电极间距固定，缺乏通用性，难以适应不同的实验要求，也难以集成于自动化设备中。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提出一种电极间距可调的微间距电穿孔装置，以解决上述背景技术中的缺点。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

一种电极间距可调的微间距电穿孔装置包括固定电极、可调电极、电极座、螺栓座和调节螺栓；

所述固定电极安装于电极座的一侧，所述螺栓座安装于电极座的另一侧；所述可调电极的一侧部滑动地安装于电极座内，所述可调电极的一个侧部与固定电极的一个侧部滑动接触或相间隔；所述调节螺栓穿过螺栓座的一个螺纹孔与所述可调电极的另一侧部进行螺纹或固定连接；

所述固定电极用于与可调电极配合从而对该装置内的细胞液施加细胞电穿孔所需的电压；

所述可调电极用于与固定电极配合从而对该装置内的细胞液施加细胞电穿孔所需的电压；

所述电极座用于安装固定电极和可调电极，从而使细胞液在电极座内形成细胞液流道；

所述螺栓座用于旋接调节螺栓，从而使调节螺栓在旋转过程中相对所述电极座位移；

所述调节螺栓用于连动所述可调电极。

进一步地，所述固定电极的一个侧部的形状为圆柱体，所述固定电极的另一个侧部安装于电极座的一侧；所述可调电极的形状为圆柱体；所述固定电极的一个侧部和所述可调电极的一个侧部都嵌入电极座的同一个通孔中。

进一步地，所述固定电极的一个侧部的端面设有一第一倒锥形凹孔；所述可调电极的一侧部的端面上设有一第一锥形台体；该第一倒锥形凹孔与第一锥形台体相互配合或相互间隔；所述固定电极设有第一通道，所述第一通道的一个通道口开设于所述第一倒锥形凹孔的孔底面，所述第一通道的另一个通道口用于输入或输出细胞液；所述电极座设有第二通道，所述第二通道的一个通道口开设于电极座的一个通孔的内壁面上且位于固定安装于电极座的固定电极的一个侧部的端面的旁侧，所述第二通道的另一个通道口用于输入或输出细胞液。

进一步地，所述固定电极的一个侧部的端面上设有一第二锥形台体；所述可调电极的一侧部的端面设有一第二倒锥形凹孔；该第二倒锥形凹孔与第二锥形台体相互配合或相互间隔；所述固定电极设有第三通道，所述第三通道的一个通道口开设于所述第二锥形台体的台顶面，所述第三通道的另一个通道口用于输入或输出细胞液；所述电极座设有第四通道，所述第四通道的一个通道口开设于电极座的一个通孔的内壁面上且位于固定安装于电极座的固定电极的一个侧部的端面的旁侧，所述第四通道的另一个通道口用于输入或输出细胞液。

进一步地，所述第一倒锥形凹孔的锥形面的锥度与第一锥形台体的锥形面的锥度相同。

进一步地，所述第二倒锥形凹孔的锥形面的锥度与第二锥形台体的锥形面的锥度相同。

进一步地，所述调节螺栓为M3螺栓；所述调节螺栓的螺距为0.5mm；所述第一倒锥形凹孔的锥形面的锥度为1:5；所述第一锥形台体的锥形面的锥度为1:5。

进一步地，所述调节螺栓为M3螺栓；所述调节螺栓的螺距为0.5mm；所述第二倒锥形凹孔的锥形面的锥度为1:5；所述第二锥形台体的锥形面的锥度为1:5。

进一步地，所述固定电极通过若干个螺丝安装于电极座的一侧；所述螺栓座通过若干个螺丝安装于电极座的另一侧。

进一步地，所述固定电极的圆柱侧壁与电极座的通孔壁之间环设有第一防水胶圈；所述可调电极的圆柱侧壁与电极座的通孔壁之间环设有第二防水胶圈。

本发明的有益效果为：

本发明通过设置固定电极、可调电极、电极座、螺栓座和调节螺栓的模块化设计，使结构更简单制作更方便，使电极间距可以在微米到毫米之间任意调节，调节精度超过1微米，并能集成到自动化设备中，实现细胞电穿孔的连续流操作，提高实验效率。由固定电极、可调电极、电极座组成一个能让细胞液流过的流道腔体，当混合了细胞和质粒的细胞液流过流道腔体时，对电极施加细胞电穿孔所需的电压，即实现了细胞电穿孔操作；本发明应用在自动化设备当中，可以控制细胞液连续流过腔体，同时控制电极连续施加电压，即可实现细胞电穿孔的连续流操作。

附图说明

图1为本发明的一种电极间距可调的微间距电穿孔装置的立体示意图；

图2为本发明的实施例1的一种电极间距可调的微间距电穿孔装置的正向剖视图；

图3为本发明的实施例1的一种电极间距可调的微间距电穿孔装置的局部剖视图；

图4为本发明的实施例5的一种电极间距可调的微间距电穿孔装置的正向剖视图；

图5为本发明的实施例5的一种电极间距可调的微间距电穿孔装置的局部剖视图；

附图标记说明：

固定电极——1；可调电极——2；电极座——3；螺栓座——4；调节螺栓——5；第一倒锥形凹孔——11；第一锥形台体——21；第一通道——12；第二通道——31；第二锥形台体——13；第二倒锥形凹孔——22；第三通道——14；第四通道——32；第一防水胶圈——103；第二防水胶圈——203。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

实施例1

如图1、图2、图3所示，一种电极间距可调的微间距电穿孔装置包括固定电极1、可调电极2、电极座3、螺栓座4和调节螺栓5；

所述固定电极1安装于电极座3的一侧，所述螺栓座4安装于电极座3的另一侧；所述可调电极2的一侧部滑动地安装于电极座3内，所述可调电极2的一个侧部与固定电极1的一个侧部滑动接触或相间隔；所述调节螺栓5穿过螺栓座4的一个螺纹孔与所述可调电极2的另一侧部进行螺纹或固定连接；

所述固定电极1用于与可调电极2配合从而对该装置内的细胞液施加细胞电穿孔所需的电压；

所述可调电极2用于与固定电极1配合从而对该装置内的细胞液施加细胞电穿孔所需的电压；

所述电极座3用于安装固定电极1和可调电极2，从而使细胞液在电极座3内形成细胞液流道；

所述螺栓座4用于旋接调节螺栓5，从而使调节螺栓5在旋转过程中相对所述电极座3位移；

所述调节螺栓5用于连动所述可调电极2；

所述固定电极1的一个侧部的形状为圆柱体，所述固定电极1的另一个侧部安装于电极座3的一侧；所述可调电极2的形状为圆柱体；所述固定电极1的一个侧部和所述可调电极2的一个侧部都嵌入电极座3的同一个通孔中；

所述固定电极1的一个侧部的端面设有一第一倒锥形凹孔11；所述可调电极2的一侧部的端面上设有一第一锥形台体21；该第一倒锥形凹孔11与第一锥形台体21相互配合或相互间隔；所述固定电极1设有第一通道12，所述第一通道12的一个通道口开设于所述第一倒锥形凹孔11的孔底面，所述第一通道12的另一个通道口用于输入或输出细胞液；所述电极座3设有第二通道31，所述第二通道31的一个通道口开设于电极座3的一个通孔的内壁面上且位于固定安装于电极座3的固定电极1的一个侧部的端面的旁侧，所述第二通道31的另一个通道口用于输入或输出细胞液。

实施例2

实施例2为实施例1的进一步优化；

如图1、图2、图3所示，所述第一倒锥形凹孔11的锥形面的锥度与第一锥形台体21的锥形面的锥度相同；

所述调节螺栓5为M3螺栓；所述调节螺栓5的螺距为0.5mm；所述第一倒锥形凹孔11的锥形面的锥度为1:5；所述第一锥形台体21的锥形面的锥度为1:5。

实施例3

实施例3为实施例1的进一步优化；

如图1、图2、图3所示，所述固定电极1通过若干个螺丝安装于电极座3的一侧；所述螺栓座4通过若干个螺丝安装于电极座3的另一侧。

实施例4

实施例4为实施例1的进一步优化；

如图1、图2、图3所示，所述固定电极1的圆柱侧壁与电极座3的通孔壁之间环设有第一防水胶圈103；所述可调电极2的圆柱侧壁与电极座3的通孔壁之间环设有第二防水胶圈203。

实施例5

如图1、图4、图5所示，一种电极间距可调的微间距电穿孔装置包括固定电极1、可调电极2、电极座3、螺栓座4和调节螺栓5；

所述固定电极1安装于电极座3的一侧，所述螺栓座4安装于电极座3的另一侧；所述可调电极2的一侧部滑动地安装于电极座3内，所述可调电极2的一个侧部与固定电极1的一个侧部滑动接触或相间隔；所述调节螺栓5穿过螺栓座4的一个螺纹孔与所述可调电极2的另一侧部进行螺纹或固定连接；

所述固定电极1用于与可调电极2配合从而对该装置内的细胞液施加细胞电穿孔所需的电压；

所述可调电极2用于与固定电极1配合从而对该装置内的细胞液施加细胞电穿孔所需的电压；

所述电极座3用于安装固定电极1和可调电极2，从而使细胞液在电极座3内形成细胞液流道；

所述螺栓座4用于旋接调节螺栓5，从而使调节螺栓5在旋转过程中相对所述电极座3位移；

所述调节螺栓5用于连动所述可调电极2；

所述固定电极1的一个侧部的形状为圆柱体，所述固定电极1的另一个侧部安装于电极座3的一侧；所述可调电极2的形状为圆柱体；所述固定电极1的一个侧部和所述可调电极2的一个侧部都嵌入电极座3的同一个通孔中；

所述固定电极1的一个侧部的端面上设有一第二锥形台体13；所述可调电极2的一侧部的端面设有一第二倒锥形凹孔22；该第二倒锥形凹孔22与第二锥形台体13相互配合或相互间隔；所述固定电极1设有第三通道14，所述第三通道14的一个通道口开设于所述第二锥形台体13的台顶面，所述第三通道14的另一个通道口用于输入或输出细胞液；所述电极座3设有第四通道32，所述第四通道32的一个通道口开设于电极座3的一个通孔的内壁面上且位于固定安装于电极座3的固定电极1的一个侧部的端面的旁侧，所述第四通道32的另一个通道口用于输入或输出细胞液。

实施例6

实施例6为实施例5的进一步优化；

如图1、图4、图5所示，所述第二倒锥形凹孔22的锥形面的锥度与第二锥形台体13的锥形面的锥度相同。

实施例7

实施例7为实施例5的进一步优化；

如图1、图4、图5所示，所述调节螺栓5为M3螺栓；所述调节螺栓5的螺距为0.5mm；所述第二倒锥形凹孔22的锥形面的锥度为1:5；所述第二锥形台体13的锥形面的锥度为1:5。

实施例8

实施例8为实施例5的进一步优化；

如图1、图4、图5所示，所述固定电极1通过若干个螺丝安装于电极座3的一侧；所述螺栓座4通过若干个螺丝安装于电极座3的另一侧。

实施例9

实施例9为实施例5的进一步优化；

如图1、图4、图5所示，所述固定电极1的圆柱侧壁与电极座3的通孔壁之间环设有第一防水胶圈103；所述可调电极2的圆柱侧壁与电极座3的通孔壁之间环设有第二防水胶圈203。

本发明的工作原理为：固定电极和可调电极做成一对相互配对的锥形面，两个锥形面之间的距离即为电穿孔过程中实际的电极间距；固定电极固定在电极座上，可调电极的另一端通过螺纹与调节螺栓连接，调节螺栓固定在螺栓座上，通过转动可调电极，就能实现可调电极的左右移动；实施例中，使用螺距为0.5mm的M3螺钉，两个电极锥形面的锥度设计为1:5，若可调电极转动一圈，则沿水平方向移动0.5mm，而两个锥形面的距离变化

从而实现电极间距的微细调节，通过在电极座和可调电极上标示相应刻度(类似游标卡尺)，即可实现电极间距的精细调节，调节精度可超过1μm。

本发明的工作过程：细胞液从电极座的通道进入电穿孔装置的细胞液腔体(细胞液腔体的大小由固定电极与可调电极的间隙距离决定)，此时对电极施加相应的电压，对细胞液进行电穿孔，细胞液继续通过固定电极内的通道到达出口，流出电穿孔装置，随着细胞液的连续流动，对电极连续施加电压，从而实现细胞电穿孔的连续流操作。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种电极间距可调的微间距电穿孔装置，其特征在于，该微间距电穿孔装置包括固定电极（1）、可调电极（2）、电极座（3）、螺栓座（4）和调节螺栓（5）；

所述固定电极（1）安装于电极座（3）的一侧，所述螺栓座（4）安装于电极座（3）的另一侧；所述可调电极（2）的一侧部滑动地安装于电极座（3）内，所述可调电极（2）的一个侧部与固定电极（1）的一个侧部滑动接触或相间隔；所述调节螺栓（5）穿过螺栓座（4）的一个螺纹孔与所述可调电极（2）的另一侧部进行螺纹或固定连接；

所述固定电极（1）用于与可调电极（2）配合从而对该装置内的细胞液施加细胞电穿孔所需的电压；

所述可调电极（2）用于与固定电极（1）配合从而对该装置内的细胞液施加细胞电穿孔所需的电压；

所述电极座（3）用于安装固定电极（1）和可调电极（2），从而使细胞液在电极座（3）内形成细胞液流道；

所述螺栓座（4）用于旋接调节螺栓（5），从而使调节螺栓（5）在旋转过程中相对所述电极座（3）位移；

所述调节螺栓（5）用于连动所述可调电极（2）；

所述固定电极（1）的一个侧部的形状为圆柱体，所述固定电极（1）的另一个侧部安装于电极座（3）的一侧；所述可调电极（2）的形状为圆柱体；所述固定电极（1）的一个侧部和所述可调电极（2）的一个侧部都嵌入电极座（3）的同一个通孔中；所述固定电极（1）的一个侧部的端面设有一第一倒锥形凹孔（11）；所述可调电极（2）的一侧部的端面上设有一第一锥形台体（21）；该第一倒锥形凹孔（11）与第一锥形台体（21）相互配合或相互间隔；所述固定电极（1）设有第一通道（12），所述第一通道（12）的一个通道口开设于所述第一倒锥形凹孔（11）的孔底面，所述第一通道（12）的另一个通道口用于输入或输出细胞液；所述电极座（3）设有第二通道（31），所述第二通道（31）的一个通道口开设于电极座（3）的一个通孔的内壁面上且位于固定安装于电极座（3）的固定电极（1）的一个侧部的端面的旁侧，所述第二通道（31）的另一个通道口用于输入或输出细胞液；

所述第一倒锥形凹孔（11）的锥形面的锥度与第一锥形台体（21）的锥形面的锥度相同；

所述调节螺栓（5）为M3螺栓；所述调节螺栓（5）的螺距为0.5mm；所述第一倒锥形凹孔（11）的锥形面的锥度为1:5；所述第一锥形台体（21）的锥形面的锥度为1:5。

2.根据权利要求1所述的电极间距可调的微间距电穿孔装置，其特征在于，所述固定电极（1）的一个侧部的端面上设有一第二锥形台体（13）；所述可调电极（2）的一侧部的端面设有一第二倒锥形凹孔（22）；该第二倒锥形凹孔（22）与第二锥形台体（13）相互配合或相互间隔；所述固定电极（1）设有第三通道（14），所述第三通道（14）的一个通道口开设于所述第二锥形台体（13）的台顶面，所述第三通道（14）的另一个通道口用于输入或输出细胞液；所述电极座（3）设有第四通道（32），所述第四通道（32）的一个通道口开设于电极座（3）的一个通孔的内壁面上且位于固定安装于电极座（3）的固定电极（1）的一个侧部的端面的旁侧，所述第四通道（32）的另一个通道口用于输入或输出细胞液。

3.根据权利要求2所述的电极间距可调的微间距电穿孔装置，其特征在于，所述第二倒锥形凹孔（22）的锥形面的锥度与第二锥形台体（13）的锥形面的锥度相同。

4.根据权利要求3所述的电极间距可调的微间距电穿孔装置，其特征在于，所述调节螺栓（5）为M3螺栓；所述调节螺栓（5）的螺距为0.5mm；所述第二倒锥形凹孔（22）的锥形面的锥度为1:5；所述第二锥形台体（13）的锥形面的锥度为1:5。

5.根据权利要求1所述的电极间距可调的微间距电穿孔装置，其特征在于，所述固定电极（1）通过若干个螺丝安装于电极座（3）的一侧；所述螺栓座（4）通过若干个螺丝安装于电极座（3）的另一侧。

6.根据权利要求1所述的电极间距可调的微间距电穿孔装置，其特征在于，所述固定电极（1）的圆柱侧壁与电极座（3）的通孔壁之间环设有第一防水胶圈（103）；所述可调电极（2）的圆柱侧壁与电极座（3）的通孔壁之间环设有第二防水胶圈（203）。

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