[發明專利]微流控芯片實時溫濕度控制附加裝置

在審

• 申請號: 201711023268.7
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107694650A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 肖成模
• 申請（專利權）人: 大連量子流體控制技術有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;G05D27/02
• 代理公司: 大連創達專利代理事務所(普通合伙)21237
• 代理人: 劉濤

技術領域

本發明屬于器官仿生與微環境重構微流控芯片、細胞生物學實驗、單細胞分析與檢測等分析技術領域，特別提出微流控芯片實時溫濕度控制附加裝置。

背景技術

微流控技術作為全新的微觀層面的分析技術，得到幾乎所有醫療生化工作者的重視，目前在醫療、衛生、物理化學、生物制藥和基因工程等領域得到了業界的普遍關注和廣泛應用。如在生物醫學領域，活體細胞與組織培養、器官仿生與微環境重構、單細胞分析與檢測等實驗，要求整個過程嚴格模擬自然界生物體內的真實（微）生理環境，表現在物理條件上，要求實驗過程的溫度、濕度甚至氣體成分等參數必須精確控制于期望值，并且整個過程不得人為中斷。對于新興的微流控生化分析技術，為達到溫、濕度實時控制這一嚴苛要求，不得不采用或將微流控系統整機置于生化培養箱內，或將微流控芯片定期移入/移出培養箱內等折中辦法，既增加了系統造價和體積，又因試驗條件的變化不定而導致試驗結果的不準確，不確定。能夠實現微流控芯片的溫、濕度實時在線控制，且不影響整個實驗操作的全集成、結構緊湊的通用裝置已經成為業內急需，但一直以來未見報導，也未見有相關專利申請。

發明內容

針對上述現狀，本發明提出了一種全新的微流控芯片溫濕度實時控制附加裝置，其特點是采用分離的模塊化結構，結構緊湊的附加腔室單獨氣密疊加到芯片之上，通過循環導管與溫度、濕度主控單元相連，實現微流控芯片的溫度、濕度參數的穩定、精確、快速控制，保證片上溫、濕度環境完全實時地模擬設定的生化過程的目的。

為達到上述目的，本發明的技術方案是微流控芯片實時溫濕度控制附加裝置包括片上附加腔室組件、隔熱導管和溫度濕度控制裝置；所述片上附加腔室組件包括附加腔室、循環氣體入口及循環氣體出口；所述循環氣體入口及循環氣體出口均設置在附加腔室上，循環氣體入口及循環氣體出口分別通過一個隔熱導管與溫度濕度控制裝置氣密連接。

置于微流控芯片之上的附加腔室組件與溫度濕度控制裝置分離布置，結構緊湊；通過隔熱導管與溫度濕度控制裝置（主控制單元）氣密連接，在強制氣體循環機制下，通過對適合細胞與組織培養的氣體介質施行強制循環，使得附加腔室內溫、濕度與溫度濕度控制裝置（主控制單元）實時動態一致；通過溫度濕度控制裝置（主控制單元）精確控制氣室的溫、濕度參數，即可實現微流控芯片的溫度、濕度的動態監測與控制。

進一步的，附加腔室包括附加腔室基座及隔熱腔室，附加腔室基座與芯片固定基座可拆卸連接，附加腔室基座上設置隔熱腔室，循環氣體入口及循環氣體出口均設置在隔熱腔室上。

進一步的，附加腔室基座通過固定螺栓與芯片固定基座連接。

進一步的，附加腔室的底部沿微流控芯片微液滴輸運路徑外圍設置彈性密封圈，彈性密封圈壓于芯片表面，進行氣密連接。

置于微流控芯片之上的附加腔室上部采用簡單的螺栓與芯片基座相連，借助彈性墊圈與微流控芯片氣密配合，簡單、快速、可靠，方便快速更換新片。為微流控芯片應用于活細胞等醫學生化領域，并實現片上溫度、濕度動態實時控制提供真正的簡單高效解決方案。使科研人員能夠真正告別繁瑣、失誤和不確定性，有利于簡化實驗過程，提高實驗成功率。

進一步的，隔熱腔室采用雙層透明殼體結構。

置于微流控芯片之上的附加腔室采用雙層透明殼體結構，保溫隔熱，降低環境溫度變化可能帶來的擾動影響；增加腔室內亮度，易于觀察，方便實驗。

進一步的，隔熱腔室側壁設置介入窗口。

置于微流控芯片之上的附加腔室上部的介入窗口，由優良隔熱的彈性材料制成軟性腔囊，為外部機械裝置，例如磁探針分選機構，提供了一定范圍的三維操作空間。

進一步的，隔熱腔室的上蓋設計為觀測窗口，采用雙層透鏡組成隔熱光學通道，鏡片具有防結霧涂層或鍍膜結構。

置于微流控芯片之上的附加腔室上部的雙層透鏡（光學觀察窗口），以雙光學透鏡構成，氣密隔熱；鏡片經過防霧涂層或鍍膜處理，可保證復雜溫、濕度條件下不結霧，方便操作人員人工觀察，保證攝像系統可靠清晰地攝取、記錄實驗過程，在大尺寸視覺條件下觀察液滴的運動過程，為后續后實驗分析提供數據基礎。

進一步的，溫度濕度控制裝置包括動態混合氣室，加濕、除濕模塊，升溫、降溫模塊，溫、濕度傳感器及驅動風扇；動態混合氣室與加濕、除濕模塊，升溫、降溫模塊以及溫、濕度傳感器分別連接，動態混合氣室內設置驅動風扇；

溫、濕度傳感器用于實時測量動態混合氣室內的溫、濕度參數，判斷它們與設定值的偏差；

濕、除濕模塊和升溫、降溫模塊用于根據偏差實時控制，確保動態混合氣室內的溫、濕度參數穩定于設定值；