专利名称：用于灌注式细胞培养芯片的温度控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及细胞体外培养，尤其涉及一种用于灌注式细胞培养芯片的温度控制装置。
背景技术：
细胞体外培养是细胞生物学研究中的基础性实验室技术。灌注式细胞培养系统是将细胞培养在流动环境中，通过外部液体灌流装置为细胞连续提供新鲜的培养液并移除代谢产物，相对于传统的静态培养方式，灌注式细胞培养系统不但减少培养液的手工更换步骤，同时可保证细胞培养环境的稳定性和无菌状态。随着微机械加工技术的发展，一些小/微尺度的灌注式细胞反应器或基于微流控技术的灌注式细胞培养芯片被特异性地设计出来并用于细胞毒性、药物筛选及细胞生物学基础问题等研究中，使细胞生物学研究进行了微型化、高通量和高内涵时代。针对灌注式细胞培养芯片，适宜的温度环境是保证细胞存活、增殖和维持细胞正常代谢水平的关键。因此，为了维持芯片上细胞培养所需的适宜环境温度等，芯片常放置于传统的细胞培养箱中。然而，这不但难以与液体提供管和外围液体驱动泵等细胞灌注培养相关设备集成，同时也使细胞的显微镜观察或其它活性在线检测等实验过程变得复杂。因此，急需一种能够为灌注式细胞培养芯片提供合适的温度环境，而且便于与细胞灌注培养相关设备相集成及细胞实验过程中显微镜下连续观察的温度控制装置。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提供一种用于灌注式细胞培养芯片的温度控制装置，通过设计一种由透明导电玻璃加工而成的可直接粘附在灌注式细胞培养芯片上的加热模块，并由温度微控制器控制其温度值使其适合细胞培养，以解决现有通过细胞培养箱来提供培养环境所导致的不便于相关设备集成及细胞实验过程中显微镜连续观察的技术问题。本实用新型通过以下技术手段解决上述技术问题:本实用新型的用于灌注式细胞培养芯片的温度控制装置包括:可粘附于灌注式细胞培养芯片对其进行加热的加热模块；用于检测所述加热模块的温度值的温度检测模块；用于根据所述温度检测模块所检测的温度值和预设温度值进行分析计算，并根据计算得到的控制量控制所述加热模块的温度值达到预设温度值的温度微控制器，所述温度微控制器与所述温度检测模块电连接，所述温度微控制器还与所述加热模块电连接。更进一步地，所述加热模块包括连接电源的电源开关，以及与所述电源开关电连接的加热单元，所述电源开关还与所述温度微控制器电连接。 更进一步地，所述加热单元为透明的导电玻璃。更进一步地，所述导电玻璃为铟锡氧化物镀膜导电玻璃。更进一步地，所述加热单元还包括设置在所述铟锡氧化物镀膜导电玻璃上的导电引脚，所述导电引脚与所述电源开关电连接。更进一步地，所述铟锡氧化物镀膜导电玻璃呈矩形。更进一步地，所述导电引脚为沿所述铟锡氧化物镀膜导电玻璃两长边设置的导电银胶形成的导电引脚。更进一步地，所述温度检测模块为温度传感器。更进一步地，所述温度传感器为PtlOO温度传感器。更进一步地，所述温度微控制器为比例积分微分控制器。本实用新型的有益效果:本实用新型的用于灌注式细胞培养芯片的温度控制装置，通过温度检测模块来检测加热模块的温度，并反馈给温度微控制器，由该温度微控制器根据所检测的温度值自动来控制加热模块使其温度值达到预设温度值，从而为灌注式细胞培养芯片提供合适的温度环境，并且由于该加热模块透明，且可直接粘附于该灌注式细胞培养芯片上，不需要通过传统的培养箱来提供温度环境，从而使得该细胞培养芯片便于与细胞灌注培养相关设备相集成，并且便于细胞实验过程中显微镜连续观察。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
图1为本实用新型的用于灌注式细胞培养芯片的温度控制装置的一实施例的结构示意图；图2为反应本实用新型的温度控制装置的一实施例中铟锡氧化物镀膜导电玻璃与导电引脚的连接关系的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型进行详细说明。参见
图1，为本实用新型的一种用于灌注式细胞培养芯片的温度控制装置的一实施例的功能模块图，具体实施时，该温度控制装置包括可粘附于灌注式细胞培养芯片上对其进行加热的加热模块11，用于检测上述加热模块11的温度值的温度检测模块12，以及用于根据该温度检测模块12所检测的温度值和预设温度值进行分析计算，并根据计算得到的控制量控制该加热模块11的温度值达到预设温度值的温度微控制器13，该温度微控制器13与该加热模块11电连接，还与该温度检测模块12电连接。本实施例中提及的预设温度值为根据培养细胞需要所预先设置的温度值。本实施例中的温度微控制器13根据计算得到的控制量控制加热模块11的温度值达到预设温度值是指若所检测到的加热模块11的温度值远未接近预设温度值(即远大于或者远小于预设温度值)，则根据计算得到的控制量控制加热模块11的温度值降低或上升以接近预设温度值，或者与预设温度值完全相同；若所检测到的加热模块11的温度值等于或者接近预设温度值，则根据计算得到的控制量控制加热模块11的温度值保持为该温度值。在本实施例中，该加热模块11包括外接电源的电源开关111，以及与该电源开关111电连接的加热单元112，该电源开关111还与该温度微控制器13电连接。具体实施时，本实施例中该电源开关111采用固态继电器。本实施例中该加热单元112采用透明的导电玻璃，从而更加便于在显微镜下观察细胞培养过程，也便于细胞动态生理生化参数的监测。由于氧化铟锡氧化物镀膜导玻璃具有良好的透光性和热均匀性，当其接通电源后将产生焦耳热量，因此具体实施时，采用了铟锡氧化物镀膜导电玻璃，从而为与其集成在一起的细胞培养芯片提供加热区域。当然，本实施例中也可采用其他类型的导电玻璃，例如TCO导电玻
3 ο进一步地，为了能够向细胞培养芯片提供温度场分布均匀且面积较大的加热区域，本实施例中该加热单元112还包括设置在该铟锡氧化物镀膜导电玻璃上的导电引脚113。参见图2，具体实施时，通过将该铟锡氧化物镀膜导电玻璃制成矩形，并直接在其两长边上设置导电银胶，从而形成导电引脚113，即该铟锡氧化物镀膜导电玻璃通过该导电银胶制成的导电引脚113与电源开关111电连接，当电源开关111接通电源后，该铟锡氧化物镀膜导电玻璃便开始产生焦耳热量，为细胞培养芯片提供合适的温度。当然本实施例中也可采用传统的湿刻技术或激光刻蚀技术在玻璃基底上氧化铟锡氧化物膜进行图形化，从而对细胞培养芯片上特定的小尺度区域进行温度控制。本实施例中该温度微控制器13采用PID (ProportionIntegrationDifferentiation,比例积分微分)控制器。本实施例的PID控制器对温度检测模块12所检测的温度值，以及预设温度值进行分析计算，并根据计算得到的控制量来控制该加热模块11的温度值达到预设温度值，具体为当该PID控制器接收到温度检测模块12所反馈的温度值时，则对该温度检测模块12所检测的温度值和预设温度值进行分析，并结合PID算法计算控制量，再通过脉宽调制技术输出占空比可调的0/1控制信号控制加热模块11的固态继电器的闭合或断开，即根据对所检测的温度值和预设温度值分析计算得到的控制量来控制加热模块11接通电源和断开电源的时间比例来控制加热模块11温度值。本实施例中该温度检测模块12可采用PtlOO温度传感器，当然也可采用其他温度传感器来检测该加热模块11的温度值，并将所检测的温度值反馈给温度微控制器13。本实施例通过温度检测模块12来检测加热模块11的温度，并反馈给温度微控制器13，再由温度微控制器13对温度检测模块12所检测的温度值和预设温度值进行分析计算，并根据计算得到的控制量 来控制加热模块11的温度值达到预设温度值，即由加热模块11、温度检测模块12和温度微控制器13构成一个简单的闭环温度控制系统来自动控制加热模块11的温度值，使其达到或保持在预设温度值，且通过直接在铟锡氧化物镀膜导电玻璃上设置导电引脚来连接电源，使得该整个导电玻璃均可加热，从而使得温度场分布均匀且加热面积较大；另一方面该加热模块可直接粘附于灌注式细胞培养芯片上，不需要将细胞培养芯片放置在传统的细胞培养箱中，因此，本实施例的该温度控制装置不仅能够为细胞培养芯片提供合适的温度环境，而且便于细胞培养芯片与细胞灌注培养相关设备相集成，同时也便于细胞实验过程中显微镜下连续观察，并且本实施例中采用透明的导电玻璃作为加热模块的加热单元，更加便于细胞动态生理化参数的监测。下面结合工作原理对本实施例的温度控制装置进行详细的说明。本实施例的温度控制装置由Ptioo温度传感器检测铟锡氧化物镀膜导电玻璃表面的温度值，并反馈给PID控制器，该PID控制器则通过PID算法计算控制量，并通过脉宽调制技术输出占空比可调的0/1控制信号控制固态继电器的闭合或断开。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。
权利要求1.种用于灌注式细胞培养芯片的温度控制装置，其特征在于，包括: 可粘附于灌注式细胞培养芯片上对其进行加热的加热模块(11); 用于检测所述加热模块的温度值的温度检测模块(12)； 用于对所述温度检测模块(12)所检测的温度值和预设温度值进行分析计算，并根据计算得到的控制量控制所述加热模块(11)的温度值达到预设温度值的温度值微控制器(13)，所述温度微控制器(13)与所述温度检测模块(12)电连接，所述温度微控制器(13)还与所述加热模块(11)电连接。
2.权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述加热模块(11)包括连接电源的电源开关(111)，以及与所述电源开关(111)电连接的加热单元(112)，所述电源开关(111)还与所述温度微控制器(13)电连接。
3.权利要求2所述的温度控制装置，其特征在于，所述加热单元(112)为透明的导电玻璃。
4.权利要求3所述的温度控制装置，其特征在于，所述导电玻璃为铟锡氧化物镀膜导电玻璃。
5.权利要求4所述的温度控制装置，其特征在于，所述加热单元(112)还包括设置在所述铟锡氧化物镀膜导电玻璃上的导电引脚(113)，所述导电引脚(113)与所述电源开关(111)电连接。
6.权利要求5所述的温度控制装置，其特征在于，所述铟锡氧化物镀膜导电玻璃呈矩形，所述导电引脚(113)为沿所述铟锡氧化物镀膜导电玻璃两长边设置的导电银胶形成的导电引脚。
7.权利要求1至6中任意一项所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度检测模块(12)为温度传感器。
8.权利要求7所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度传感器为PtlOO温度传感器。
9.权利要求1至6中任意一项所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度微控制器(13)为比例积分微分控制器。
专利摘要本实用新型公开了一种用于灌注式细胞培养芯片的温度控制装置，包括可粘附于灌注式细胞培养芯片上对其进行加热的加热模块；用于检测加热模块的温度值的温度检测模块；用于对温度检测模块所检测的温度值和预设温度值进行分析计算，并根据计算得到的控制量控制加热模块的温度值达到预设温度值的温度微控制器，温度微控制器与温度检测模块和加热模块电连接。本实用新型的温度控制装置能够为灌注式细胞培养芯片提供合适的温度环境，并且使得该细胞培养芯片便于与细胞灌注培养相关设备相集成，也便于细胞实验过程中显微镜下连续观察和细胞动态生理生化参数的监测。
文档编号C12M3/00GK202925029SQ2012206415
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者李 远, 刘北忠, 龚放 申请人:重庆医科大学附属永川医院