微流控芯片细胞实验装置.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201820120818.0 (22)申请日 2018.01.24 (73)专利权人 四川理工学院 地址 643000 四川省自贡市汇兴路学苑街 180号 (72)发明人 潘玉竹 (74)专利代理机构 北京元本知识产权代理事务 所 11308 代理人 熊传亚 (51)Int.Cl. C12M 3/00(2006.01) C12M 1/38(2006.01) C12M 1/36(2006.01) C12M 1/34(2006.01) (54)实用新型名称 微流控芯片细胞实验装置 (

2、57)摘要 本实用新型属于细胞实验装置技术领域， 具 体涉及一种微流控芯片细胞实验装置。 所述微流 控芯片细胞实验装置包括基底， 第一加热板， 第 二加热单元， 细胞培养池和微流通道； 所述第一 加热板设置在所述基底的底部， 第二加热单元设 置在所述基底上， 且贯穿所述微流通道区域； 所 述第二加热单元与多个并列的微流通道相垂直， 所述细胞培养池沿第二加热单元梯度分布， 所述 微流通道连通各细胞培养池。 本实用新型的微流 控芯片细胞实验装置能在微流通道区域形成温 度梯度变化， 进而形成温度梯度场， 能在细胞培 养实验中实现不同温度梯度的细胞培养， 降低了 细胞和试剂耗量。 权利要求书1页 说明

3、书4页 附图1页 CN 207877747 U 2018.09.18 CN 207877747 U 1.一种微流控芯片细胞实验装置， 其特征在于， 包括基底， 第一加热板， 第二加热单元， 细胞培养池和微流通道； 所述第一加热板设置在所述基底的底部， 第二加热单元设置在所 述基底上， 且贯穿所述微流通道区域； 所述第二加热单元与多个并列的微流通道相垂直， 所 述细胞培养池沿第二加热单元梯度分布， 所述微流通道连通各细胞培养池。 2.根据权利要求1所述的微流控芯片细胞实验装置， 其特征在于， 所述第二加热单元为 埋设在所述基底上的电阻微丝。 3.根据权利要求2所述的微流控芯片细胞实验装置， 其特

4、征在于， 所述电阻微丝的直径 小于所述微流通道的直径。 4.根据权利要求1所述的微流控芯片细胞实验装置， 其特征在于， 所述微流控芯片细胞 实验装置还设置有处理器， 所述处理器连接有温度控制装置、 温度感应器、 湿度感应器、 电 源、 控制面板和显示器。 5.根据权利要求4所述的微流控芯片细胞实验装置， 其特征在于， 所述温度控制装置、 温度感应器和湿度感应器设置在基底内， 所述控制面板和显示器设置在基底上。 6.根据权利要求4所述的微流控芯片细胞实验装置， 其特征在于， 所述温度控制装置连 接第一加热板和第二加热单元。 7.根据权利要求5所述的微流控芯片细胞实验装置， 其特征在于， 所述温度

5、感应器和湿 度感应器分布在细胞培养池区域内。 权利要求书 1/1 页 2 CN 207877747 U 2 微流控芯片细胞实验装置 技术领域 0001 本实用新型属于细胞实验装置技术领域， 具体涉及一种微流控芯片细胞实验装 置。 背景技术 0002 细胞培养技术也叫细胞克隆技术， 在生物学中的正规名词为细胞培养技术。 不论 对于整个生物工程技术， 还是其中之一的生物克隆技术来说， 细胞培养都是一个必不可少 的过程， 细胞培养本身就是细胞的大规模克隆。 细胞培养技术可以由一个细胞经过大量培 养成为简单的单细胞或极少分化的多细胞， 这是克隆技术必不可少的环节， 而且细胞培养 本身就是细胞的克隆。

6、通过细胞培养得到大量的细胞或其代谢产物。 因为生物产品都是从 细胞得来， 所以可以说细胞培养技术是生物技术中最核心、 最基础的技术。 0003 基于微纳米加工工艺制备的微流控芯片分析装置在细胞生物学研究领域业已展 现出巨大的应用前景， 如细胞灌注式培养、 药物高通量筛选、 细胞病理生理学机制研究等。 另一方面， 温度是影响细胞功能的重要参数之一， 温度不但能够调控细胞自身相关基因、 蛋 白表达， 而且还影响细胞对外源性物理、 生化因子的响应。 因此， 微流控芯片上进行各种细 胞生物学研究应用时应考虑细胞自身的热生物学效应。 0004 传统的细胞热生物效应研究需要将细胞分别放置在不同的温度环境下

7、(如水浴 锅)， 该方式一方面需要大量细胞和试剂消耗， 另一方面需要不同的温度环境， 降低了分析 并行性且不易动态观察细胞形态学变化。 0005 现有技术中， 有些具有温度场微流控芯片一般微流通道内只形成单一或几个均匀 温度场； 其他通过金属微图形化工艺集成微加热器， 或在微流控芯片底部不同位置放置外 围温度控制元件等方法。 0006 随着生物科技的不断发展， 对细胞培养的装置有很多， 但是现有的细胞培养装置， 可能进行目的性的细胞培养， 在对培养过程， 以及细胞在分解过程种物质的变化情况， 都无 法了解， 不便于更加精准的了解细胞培养过程， 以及对细胞培养结果的控制。 0007 基于上述原因

8、和现有的技术， 仍然需要进一步开发具有不同温度梯度的微流控芯 片装置来进行细胞实验。 0008 本实用新型是基于上述现有技术， 并针对现有技术的不足进行改进的。 实用新型内容 0009 有鉴于此， 本实用新型的目的在于提供一种微流控芯片细胞实验装置； 该微流控 芯片细胞实验装置能在细胞培养实验中实现不同温度梯度的细胞培养。 0010 为实现上述目的， 本实用新型的技术方案为： 0011 一种微流控芯片细胞实验装置， 包括基底， 第一加热板， 第二加热单元， 细胞培养 池和微流通道； 所述第一加热板设置在所述基底的底部， 第二加热单元设置在所述基底上， 且贯穿所述微流通道区域； 所述第二加热单元

9、与多个并列的微流通道相垂直， 所述细胞培 说明书 1/4 页 3 CN 207877747 U 3 养池沿第二加热单元梯度分布， 所述微流通道连通各细胞培养池。 0012 作为一种优选， 所述第一加热板为涂覆在所述基底底部的一层铟锡氧化物镀膜。 0013 作为一种优选， 所述细胞培养池的深度为1mm-5mm。 0014 作为一种优选， 所述基底上细胞培养池的区域设置有翻盖。 0015 进一步， 所述第二加热单元为埋设在所述基底上的电阻微丝。 0016 进一步， 所述电阻微丝的直径小于所述微流通道的直径。 0017 包埋在芯片内的电阻微丝通电产生焦耳热量， 并通过热传导对下部微流通道内溶 液样品

10、进行加热。 同时， 电阻微丝与微通道内液体样品不直接接触， 从而最大限度的避免了 污染和干扰。 0018 在离电阻微丝最近的细胞培养池中液体样品温度值最高， 沿并列微流通道长度方 向细胞培养池液体样品温度值逐渐降低。 0019 进一步， 所述微流控芯片细胞实验装置还设置有处理器， 所述处理器连接有温度 控制装置、 温度感应器、 湿度感应器、 电源、 控制面板和显示器。 0020 进一步， 所述温度控制装置、 温度感应器和湿度感应器设置在基底内， 所述控制面 板和显示器设置在基底上。 0021 进一步， 所述温度控制装置连接第一加热板和第二加热单元。 通过温度控制装置 控制第一加热板和第二加热单

11、元的温度。 0022 通过控制第一加热板的温度在微流控芯片细胞实验装置基底底部形成均匀的温 度场， 通过控制第二加热单元的温度在基底上的微流通道区域形成温度梯度变化， 进而形 成温度梯度场。 所述细胞培养池沿第二加热单元梯度分布， 不同梯度的细胞培养池内温度 不同， 这样能实现同批量不同温度的细胞培养实验。 0023 进一步， 所述温度感应器和湿度感应器分布在细胞培养池区域内。 0024 所述温度感应器和湿度感应器将不同细胞培养池的温度和湿度通过处理器处理 在显示器显示相应的数据， 根据培养结果判断和优化细胞培养的条件。 0025 本实用新型的有益效果在于： 0026 1)本实用新型提供的微流

12、控芯片细胞实验装置通过控制第一加热板的温度在微 流控芯片细胞实验装置基底底部形成均匀的温度场， 通过控制第二加热单元的温度在基底 上的微流通道区域形成温度梯度变化， 进而形成温度梯度场， 能在细胞培养实验中实现不 同温度梯度的细胞培养， 降低了细胞和试剂耗量。 0027 2)本实用新型的微流控芯片细胞实验装置实现并行地分析细胞对不同温度的响 应， 并通过显示装置读出最佳效果的温度， 提高了分析通量的同时还便于摸索和优化实验 条件。 附图说明 0028 图1为本实用新型的微流控芯片细胞实验装置的示意图。 0029 其中： 1、 基底； 2、 第一加热板； 3、 第二加热单元； 4、 微流通道；

13、5、 细胞培养池； 6、 显 示器； 7、 控制面板。 具体实施方式 说明书 2/4 页 4 CN 207877747 U 4 0030 以下将结合附图对本实用新型进行详细说明， 对本实用新型实施例中的技术方案 进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例， 而不是全 部的实施例。 基于本实用新型中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前 提下所获得的所有其他实施例， 都属于本实用新型保护的范围。 0031 实施例1微流控芯片细胞实验装置 0032 一种微流控芯片细胞实验装置， 见图1， 包括基底1， 第一加热板2， 第二加热单元3， 细胞培养池5和

14、微流通道4； 所述第一加热板2设置在所述基底1的底部， 第二加热单元3设置 在所述基底1上， 且贯穿所述微流通道4区域； 所述第二加热单元3与多个并列的微流通道4 相垂直， 所述细胞培养池5沿第二加热单元3梯度分布， 所述微流通道4连通各细胞培养池5。 0033 所述第二加热单元3为埋设在所述基底1上的电阻微丝； 所述电阻微丝的直径小于 所述微流通道4的长度。 0034 所述微流控芯片细胞实验装置还设置有处理器， 所述处理器连接有温度控制装 置、 温度感应器、 湿度感应器、 电源、 控制面板7和显示器6； 所述温度控制装置、 温度感应器 和湿度感应器设置在基底内， 所述控制面板7和显示器6设置

15、在基底上。 0035 所述温度控制装置连接第一加热板2和第二加热单元3。 通过温度控制装置控制第 一加热板2和第二加热单元3的温度。 所述温度感应器和湿度感应器分布在细胞培养池5区 域内。 0036 通过控制面板和温度控制装置控制第一加热板2的温度在微流控芯片细胞实验装 置基底底部形成均匀的温度场， 通过控制第二加热单元3的温度在基底1上的微流通道区域 形成温度梯度变化， 进而形成温度梯度场。 所述细胞培养池5沿第二加热单元3梯度分布， 不 同梯度的细胞培养池5内温度不同， 这样能实现同批量不同温度的细胞培养实验。 0037 包埋在芯片内的电阻微丝通电产生焦耳热量， 并通过热传导对下部微流通道

16、内溶 液样品进行加热， 同时， 电阻微丝与微通道内液体样品不直接接触， 从而最大限度的避免了 污染和干扰。 在离电阻微丝最近的细胞培养池中液体样品温度值最高， 沿并列微流通道长 度方向细胞培养池液体样品温度值逐渐降低。 0038 所述温度感应器和湿度感应器将不同细胞培养池5的温度和湿度通过处理器处理 在显示器显示相应的数据， 根据培养结果判断和优化细胞培养的条件。 0039 实施例2微流控芯片细胞实验装置 0040 一种微流控芯片细胞实验装置， 包括基底1， 第一加热板2， 第二加热单元3， 细胞培 养池5和微流通道4； 所述第一加热板2设置在所述基底1的底部， 第二加热单元3设置在所述 基底

17、1上， 且贯穿所述微流通道4区域； 所述第二加热单元3与多个并列的微流通道4相垂直， 所述细胞培养池5沿第二加热单元3梯度分布， 所述微流通道4连通各细胞培养池5。 0041 所述第一加热板2为涂覆在所述基底底部的一层铟锡氧化物镀膜； 所述第二加热 单元3为埋设在所述基底1上的电阻微丝； 所述电阻微丝的直径小于所述微流通道4的长度。 所述基底上细胞培养池区域设置有翻盖。 0042 所述微流控芯片细胞实验装置还设置有处理器， 所述处理器连接有温度控制装 置、 温度感应器、 湿度感应器、 电源、 控制面板7和显示器6； 所述温度控制装置、 温度感应器 和湿度感应器设置在基底内， 所述控制面板7和显

18、示器6设置在基底上。 0043 所述温度控制装置连接第一加热板2和第二加热单元3。 通过温度控制装置控制第 说明书 3/4 页 5 CN 207877747 U 5 一加热板2和第二加热单元3的温度。 所述温度感应器和湿度感应器分布在细胞培养池5区 域内。 0044 通过控制面板和温度控制装置控制第一加热板2的温度在微流控芯片细胞实验装 置基底底部形成均匀的温度场， 通过控制第二加热单元3的温度在基底1上的微流通道区域 形成温度梯度变化， 进而形成温度梯度场。 所述细胞培养池5沿第二加热单元3梯度分布， 不 同梯度的细胞培养池5内温度不同， 这样能实现同批量不同温度的细胞培养实验。 0045

19、包埋在芯片内的电阻微丝通电产生焦耳热量， 并通过热传导对下部微流通道内溶 液样品进行加热， 同时， 电阻微丝与微通道内液体样品不直接接触， 从而最大限度的避免了 污染和干扰。 在离电阻微丝最近的细胞培养池中液体样品温度值最高， 沿并列微流通道长 度方向细胞培养池液体样品温度值逐渐降低。 0046 所述温度感应器和湿度感应器将不同细胞培养池5的温度和湿度通过处理器处理 在显示器显示相应的数据， 根据培养结果判断和优化细胞培养的条件。 0047 最后说明的是， 以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制， 尽管参 照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明， 本领域的普通技术人员应当理解， 可以对本 实用新型的技术方案进行修改或者等同替换， 而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范 围， 其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。 说明书 4/4 页 6 CN 207877747 U 6 图1 说明书附图 1/1 页 7 CN 207877747 U 7