CN111949055B - 微流控培养芯片的独立控温***及其控温方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微流控培养芯片的独立控温***及其控温方法，所述微流控培养芯片的独立控温***包括至少一制冷装置、至少一温感探头以及至少一温度控制器，在所述微流控培养芯片的实验海水实时流动的过程中，所述温感探头实时探测所述微流控培养芯片的实验海水温度并发送反馈信号至所述温度控制器，所述温度控制器基于所述温感探头发送的反馈信号控制所述制冷装置对实时动态更新的实验海水进行制冷，从而使得流入所述微流控培养芯片的实验海水温度能够始终被保持在所设定的温度范围内。

Description

微流控培养芯片的独立控温***及其控温方法

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，特别是涉及一种微流控培养芯片的独立控温***及其控温方法。

背景技术

微流控培养芯片是指在厘米见方的芯片上构建的化学或者生物实验室。可将基本操作集成到很小的芯片上，由微通道形成网络控制流体贯穿***，实现化学合成、生物检测等功能。但在化学合成、生物检测过程中往往需要温度的控制，例如，基因测序PCR检测过程中需要在95℃，65℃，4℃等温度之间循环保温操作，对水母、海藻等海洋生物的培养一般需要维持在8～15℃，而且在大多情况下，微流控培养芯片具有多单元独立控温的需求，即基于不同微生物的生长条件的不同要求，微流控培养芯片内的温度需求也不同。

传统的对微流控培养芯片的控温方式主要包括两种，一种控温方式是采用商用温度台，具体地，将整个微流控芯片放置在商用温度台上，直接对微流控芯片进行加热或者制冷。另一种控温方式是将整体的微流控培养芯片放入可被控制温度的足够大的箱体中，温度控制范围比较大，且发展比较成熟。然而，传统的上述两种控温方式都具有缺陷。采用商用温度台进行控温的方式，容易快速控制其整体的升温过程，但由于商用温度台没有散热装置，在其降温过程中需要等待较长的时间，还有可能因为热量散不出去而导致控制台被损坏。而采用将整体的微流控培养芯片放入可被控温的足够大的箱体中的方式，虽然简单易行，但是会对微流控培养芯片的内部情况的观测带来困难，也就是说，会影响显微镜对微流控培养芯片的内部的观测路径。虽然也可对较多体积水进行制冷备用，输入到微流控培养芯片中，以控制微流控培养芯片的腔室温度，但在室温下能量损耗大，通过冷水控温的方式对温度的控制既不稳定也不精确。另外，对于多单元的微流控培养芯片来讲，为了实现每个微流控培养芯片的独立控温，则需要针对每一个微流控培养芯片独立设置一个商用温度台或一个大型恒温箱，势必会导致高昂的控制成本和占用较多的实验位置，因此传统的控温方式难以实现多单元的微流控培养芯片的独立控温，换句话说，传统的控温方式难以满足多单元的微流控培养芯片的独立控温需求。

总的来讲，传统的控温方式都无法实现微流控培养芯片的精准控温，而且还会影响对微流控培养芯片内培养的微生物的观测，同时难以满足多单元的微流控培养芯片的独立控温需求。

发明内容

基于此，本发明的一目的在于提供一种微流控培养芯片的独立控温***及其控温方法，所述微流控培养芯片的独立控温***控温精度高，能够为显微镜的观测提供观测路径以及适于对多单元的微流控培养芯片进行独立控温。

本发明的另一目的在于提供一种微流控培养芯片的独立控温***及其控温方法，其中基于所述微流控培养芯片的实时动态更新实验海水的特点，本发明通过在实验海水流动的过程中对实验海水进行制冷降温的方式，使得流入所述微流控培养芯片的实验海水始终保持所设定的温度，从而实现对所述微流控培养芯片整个腔室的温度控制。

本发明的另一目的在于提供一种微流控培养芯片的独立控温***及其控温方法，所述微流控培养芯片的独立控温***包括至少一温度控制器、至少一制冷装置以及至少一温感探头，所述温度控制器基于所述温感探头实时探测的所述微流控培养芯片的温度控制所述制冷装置的工作，以能够精准地控制所述微流控培养芯片的温度。

本发明的另一目的在于提供一种微流控培养芯片的独立控温***及其控温方法，其中所述制冷装置采用半导体制冷片制冷并具有散热装置，制冷效果好，可靠性高，而且通过散热装置进行散热，不会对所述半导体制冷片的制冷结构产生损害。

本发明的另一目的在于提供一种微流控培养芯片的独立控温***及其控温方法，其中所述制冷装置采用扁平型导管输送实验海水至所述微流控培养芯片，并经由所述半导体制冷片对流经所述扁平型导管的实验海水进行制冷，有利于确保所述半导体制冷片和所述扁平型导管之间具有较大的接触面积，从而确保好的制冷效果。

本发明的另一目的在于提供一种微流控培养芯片的独立控温***及其控温方法，所述温度控制器预设有一温度范围，基于不同的所述温度控制器所设定的不同温度范围，所述微流控培养芯片的独立控温***能够满足不同单元的所述微流控培养芯片的温度需求，即所述微流控培养芯片的独立控温***能够对多个单元的所述微流控培养芯片进行独立控温。

本发明的另一目的在于提供一种微流控培养芯片的独立控温***及其控温方法，所述微流控培养芯片的独立控温***采用数字温度控制器对所述微流控培养芯片的温度进行控制，具有控温精度高、寿命长、价格便宜的优势，能够代替机械控温，同时还具有延时启动功能。

本发明的另一目的在于提供一种微流控培养芯片的独立控温***及其控温方法，通过采用超细的热电偶线对所述微流控培养芯片内的实验海水进行温度的探测，不会占用大的测温面积，从而能够为显微镜提供观测路径，以便于所述微流控培养芯片中培养的生物的观测。

为实现以上至少一目的，本发明提供一微流控培养芯片的独立控温***，包括：

至少一制冷装置，所述制冷装置被设置用于对所述微流控培养芯片的实时动态更新的实验海水进行制冷；

至少一温度控制器，所述温度控制器导电连接于所述制冷装置；以及

至少一温感探头，所述温感探头的两端分别被设置于所述微流控培养芯片和所述温度控制器，以用于实时探测所述微流控培养芯片内的实验海水的温度并发送反馈信号至所述温度控制器，所述温度控制器基于所述温感探头发送的反馈信号控制所述制冷装置的工作，从而使得实时动态更新的实验海水的温度被保持在所述温度控制器所设定的温度范围内。

在本发明的一实施例中，所述制冷装置包括导电连接于所述温度控制器的两半导体制冷片和设置于两所述半导体制冷片之间的一扁平型导管，所述扁平型导管连接于实验海水瓶和所述微流控培养芯片，两所述半导体制冷片在被所述温度控制器控制启动时进行制冷，以降低所述扁平型导管的温度，从而降低流经所述扁平型导管内的实验海水的温度。

在本发明的一实施例中，所述扁平型导管被设置采用导热性好的金属材料制成。

在本发明的一实施例中，两所述半导体制冷片通过导热胶与所述扁平型导管相粘连。

在本发明的一实施例中，所述半导体制冷片的尺寸被设置为大于或等于所述扁平型导管的尺寸。

在本发明的一实施例中，所述制冷装置进一步包括两散热片和两风扇，所述散热片被设置于对应的所述半导体制冷片的外侧，所述风扇被设置于对应的所述散热片外侧的外侧。

在本发明的一实施例中，所述散热片通过导热胶与对应的所述半导体制冷片相粘连，所述风扇通过螺钉固定的方式被固定于对应的所述散热片。

在本发明的一实施例中，所述微流控培养芯片的独立控温***进一步包括一电源，所述电源导电连接于所述制冷装置和所述温度控制器，在所述电源启动时，所述温感探头探测所述微流控培养芯片内的实验海水的温度，当所述温感探头探测所述微流控培养芯片内的实验海水的温度超出所述温度范围时，所述温度控制器控制所述制冷装置制冷，并在所述温感探头探测所述微流控培养芯片内的实验海水的温度低于所述温度范围时，所述温度控制器控制所述制冷装置停止制冷。

在本发明的一实施例中，所述温感探头被设置为防水头、水滴头、磁性头以及热电偶丝中的任一种。

在本发明的一实施例中，所述温度控制器被设置为型号为XH-W1315的数字温度控制器。

在本发明的一实施例中，所述温度控制器包括一显示屏，所述显示屏用于实时观测所述温感探头实时检测到的所述微流控培养芯片内的实验海水的温度。

在本发明的一实施例中，所述电源被设置为12V直流电源。

在本发明的一实施例中，所述温度控制器所设定的所述温度范围被设置为：8℃～16℃。

在本发明的一实施例中，所述微流控培养芯片的独立控温***包括四个所述制冷装置和四个所述温度控制器，四个所述温度控制器并联于所述电源，以供分别对四个独立单元的所述微流控培养芯片内的实验海水的温度进行独立的控制。

在本发明的一实施例中，四个所述温度控制器所设定的所述温度范围分别为：8℃～10℃、10℃～12℃、12℃～14℃以及14℃～16℃。

本发明在另一方面还提供了一种微流控培养芯片的控温方法，包括以下步骤：

(a)通过温感探头实时探测所述微流控培养芯片内的实验海水的温度；和

(b)基于所述温感探头对所述微流控培养芯片内的实验海水的温度的反馈，温感控制器控制制冷装置的工作。

在本发明的一实施例中，在所述步骤(b)中，所述温感控制器被设定有一温度范围，当所述温感探头探测所述微流控培养芯片内的实验海水的温度超出所述温度范围时，所述温感控制器控制所述制冷装置制冷。

在本发明的一实施例中，在所述步骤(b)中，当所述温感探头探测所述微流控培养芯片内的实验海水的温度低于所述温度范围时，所述温感控制器控制所述制冷装置停止制冷。

在本发明的一实施例中，所述温度范围为：8℃～16℃。

通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。

附图说明

图1为根据本发明的一优选实施例的所述微流控培养芯片的独立控温***的控温流程示意框图。

图2为根据本发明的上述优选实施例的所述微流控培养芯片的独立控温***的扁平型导管做特殊形状处理的示意图。

图3A为根据本发明的上述优选实施例的所述微流控培养芯片的独立控温***的制冷装置的正视图。

图3B为根据本发明的上述优选实施例的所述微流控培养芯片的独立控温***的制冷装置的俯视图。

图4为根据本发明的上述优选实施例的所述微流控培养芯片的独立控温***的温度控制器的结构示意图。

图5A为根据本发明的上述优选实施例的所述微流控培养芯片的正视图。

图5B为根据本发明的上述优选实施例的所述微流控培养芯片的俯视图。

附图中各标号的含义为：

10-制冷装置；11-半导体制冷片；12-扁平型导管；13-散热片；14-风扇；15-导热胶；20-温感探头；30-温度控制器；31-显示屏；40-电源；50-微流控培养芯片；51-微流控培养芯片的喂食口；52-微流控培养芯片的实验海水进出口。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本发明的独立控温***可以将微流控培养芯片腔室的温度控制在1℃～20℃之间，优选地在8℃～16℃之间。由于所述微流控培养芯片具有体积微小、实时动态更新实验海水的特点，即所述微流控培养芯片的进出口导管内的实验海水处于实时流动的状态。通过利用所述微流控培养芯片的实时动态更新实验海水的这一特点，本发明采用在实验海水流动的过程中，通过半导体制冷片对实验海水流经的导管进行制冷降温的方法，使流入所述微流控培养芯片腔室内的实验海水始终保持所设定的温度，从而实现对所述微流控培养芯片的整个腔室的温度控制，以此本发明提供了一种控温精度高、不会影响观测路径的以及能够对多单元的所述微流控培养芯片进行独立控温的独立控温***。

如图1至图5B所示，根据本发明的一优选实施例的一微流控培养芯片的独立控温***被具体阐明。

如图1至图4所示，所述微流控培养芯片的独立控温***包括至少一制冷装置10、至少一温感探头20以及导电连接于所述制冷装置10的至少一温度控制器30，所述制冷装置10被设置用于对所述微流控培养芯片50的实时动态更新的实验海水进行制冷；所述温感探头20的两端分别被设置于所述微流控培养芯片50和所述温度控制器30，以用于实时探测所述微流控培养芯片50内的实验海水的温度并发送反馈信号至所述温度控制器30，所述温度控制器30基于所述温感探头20发送的反馈信号控制所述制冷装置10的工作，从而维持实时动态更新的实验海水的温度被保持在所述温度控制器30所设定的温度范围内。

具体地，所述微流控培养芯片的独立控温***进一步包括一电源40，所述电源40导电连接于所述制冷装置10和所述温度控制器30，以供为所述制冷装置10和所述温度控制器30提供电能输出；其中在所述电源40被启动时，所述温感探头20实时探测所述微流控培养芯片50内的实验海水的温度，当所述温感探头20探测所述微流控培养芯片50内的实验海水的温度超出所述温度范围时，所述温度控制器30控制所述制冷装置10制冷，并在所述温感探头20探测所述微流控培养芯片50内的实验海水的温度低于所述温度范围时，所述温度控制器30控制所述制冷装置10停止制冷，从而使得所述实验海水温度始终被保持在所述温度范围内，以此实现对所述微流控培养芯片50的腔室内的温度的精准控制。

进一步地，所述制冷装置10包括导电连接于所述温度控制器30的两半导体制冷片11和设置于两所述半导体制冷片11之间的一扁平型导管12，所述扁平型导管12连接于实验海水瓶和所述微流控培养芯片50，两所述半导体制冷片11在被所述温度控制器30控制启动时进行制冷，以降低所述扁平型导管12的温度，从而降低流经所述扁平型导管12内的实验海水的温度，以此控制被输入至所述微流控培养芯片50的腔室的实验海水的温度保持在所述温度范围内。

值得一提的是，整个独立控温***的实验海水的流动过程和制冷的流程为：所述实验海水瓶内的实验海水经微流泵的控制流入所述扁平型导管12，所述温度控制器30基于所述温感探头20的反馈控制所述半导体制冷片11制冷，从而使得所述扁平型导管12内的实验海水温度被降低，温度处于所述温度范围内的实验海水经所述扁平型导管12输送至所述微流控培养芯片50的腔室内，后经所述微流控培养芯片50的流出导管流出至废液瓶。所述温感探头20实时探测所述微流控培养芯片50的实验海水的温度，所述温度控制器30基于所述温感探头20的实时反馈控制和调整流入所述微流控培养芯片50的实验海水的温度，从而确保所述微流控培养芯片50的腔室温度能够被保持在所设定的所述温度范围内。因此可以理解为，本发明通过在实验海水的流动过程中对实验海水的温度进行控制，从而控制所述微流控培养芯片50的温度，温度控制精准、可靠且稳定。

还可以理解的是，本发明通过对所述扁平型导管12进行制冷降温，使得流入所述微流控培养芯片50的腔室的实验海水的温度能够始终被保持在所述温度控制器30所预设的所述温度范围内，从而实现对所述微流控培养芯片50的整个腔室的温度的精准控制。

具体地，所述半导体制冷片11的工作原理是：利用半导体材料的Peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的。它是一种产生负热阻的制冷技术，其特点是无运动部件，可靠性也比较高。为了达到较好的制冷效果，需要增加所述半导体制冷片11与所述扁平型导管12的接触面积，因此将被制冷处的圆形导管改为扁平状，并采用导热性好的金属材料(例如铝等)，从而形成所述扁平型导管12，而且所述扁平型导管12的尺寸应小于或等于所述半导体制冷片11的尺寸，但不宜过小，即所述扁平型导管12的尺寸优选地应小于等于所述半导体制冷片11的尺寸以确保所述扁平型导管12和所述半导体制冷片11之间具有较大的接触面积，从而确保好的制冷效果。实验海水流经所述扁平型导管12的流动趋势如图2所示。

优选地，在本发明的这一实施例中，所述扁平型导管12的厚度为2mm-4mm，所述扁平型导管12具有特殊的形状，因此可以需要定制加工形成，其中在所述扁平型导管12被应用时，可以在所述扁平型导管12的进出口出通过导管连接头与常规导管进行连接，所以可以理解的是，所述扁平型导管12可以通过普通形状的导管(如圆形导管)连接于所述实验海水瓶和所述微流控培养芯片50，本发明对此不作限制。

特别地，在本发明的这一优选实施例中，为保证传热效果，两所述半导体制冷片11通过导热胶15与所述扁平型导管12相粘连，也可额外通过螺钉将所述制冷片、散热片及扁平型导管进行固定。

此外，还值得一提的是，为了保证所述半导体制冷片11能够正常工作，在两所述半导体制冷片11的外侧需要安装散热的装置或组件，在制冷的过程中能够及时把热量散发到外界，否则会损害所述半导体制冷片11的制冷结构。因此，在本发明的这一优选实施例中，所述制冷装置10进一步包括两散热片13和两风扇14，所述散热片13被设置于对应的所述半导体制冷片11的外侧，所述风扇14被设置于对应的所述散热片13外侧的外侧，以供在制冷的过程中能够及时散热，从而避免所述半导体制冷片11被损坏。

继续如图3A和图3B所示，当常温的实验海水流经所述扁平型导管12时，所述半导体制冷片11将吸收一部分热量，从而降低所述扁平型导管12的温度，以实现温度控制的效果。值得一提的是，所述半导体制冷片11吸收的热量经所述散热片13和所述风扇14被排出外界，以能够避免所述半导体制冷片11的制冷结构被损坏。

此外，还值得一提的是，所述散热片13通过导热胶15与对应的所述半导体制冷片11相粘连，所述风扇14通过螺钉固定的方式被固定于对应的所述散热片13。

此外，还值得一提的是，为尽量减少制冷装置10与外界的热量交换，避免导致控温不准确的问题，在扁平型导管裸露在空气中的部分，覆盖隔热棉。在制冷装置10的出口处至微流控芯片实验海水进口处的导管部分缠有隔热棉，也可通过其他方式进行隔热，本发明不做限制。

进一步地，在本发明的这一优选实施例中，所述温度控制器30的负载端并联两所述半导体制冷片11，以此所述温度控制器30能够通过控制所述半导体制冷片11的工作来控制所述扁平型导管12的温度，从而控制流入所述微流控培养芯片50内的实验海水的温度。

具体地，所述温度控制器30在本发明中的作用是用来控制温度的波动范围，波动范围可人为设定，即可人为设定所述温度范围，本发明采用XH型数字温度控制器30来控制温度范围，XH型数字温度控制器30具有安装方便、接线简单、可设定启动和停止温度、精度高、寿命长、价格便宜等优势，可完全替代机械温控，同时具有延时启动功能。

本发明所采用的温度控制器30为XH-W1315型数字温度控制器30，测温及控温范围在-50℃至110℃之间，输入电源40为12V的直流供电，外观尺寸为79*54*21mm，如图4所示，符合占据空间适宜的要求。相对应地，本发明的所述电源40被设置为12V的直流电源40，以供对所述温度控制器30进行直流供电。由于本发明所控温对象体积较小，所提供的测温面积有限，故所述温感探头20采用超细的热电偶线，直径可达0.08至0.1mm，当然在要求较低的情况下也可视情况选用防水头、水滴头、磁性头等，即本发明的所述温感探头20可以为防水头、水滴头、磁性头以及热电偶线中的任一种。优选地，在本发明的这一实施例中，采用热电偶线来探测所述微流控培养芯片的温度，由于所述热电偶线超细，因此不会影响显微镜对所述微流控培养芯片50内部的观测。

具体地，所述微流控培养芯片的独立控温***的控温流程为：将所述热电偶线的一端与所述温度控制器30导连接，另一端置于所述微流控培养芯片的内液面以下，即可在所述温度控制器30的显示屏31上实时观测到所述微流控培养芯片50内的实验海水的温度，当所述微流控培养芯片50内的实验海水的温度低于所设定的所述温度范围内时，所述温度控制器30控制所述半导体制冷片11停止工作，即停止制冷；当所述微流控培养芯片50内的实验海水的温度大于所设定的所述温度范围时，所述温度控制器30控制所述半导体制冷片11制冷，致使实验海水的温度重新回到所设定的所述温度范围内，以此实现对所述微流控培养芯片的腔室温度的精准控制。

如图4所示，为本发明的所述温度控制器30的接线图，其中所述温度控制器30导电连接于12V直流电源40上，所述电源40的选择应注意所允许通过的最大电流，物理公式为

特别地，本发明的所述微流控培养芯片的独立控温***可以通过多个所述温度控制器30、多个温感探头20以及多个制冷装置10对多个单元的所述微流控培养芯片50进行独立的控温。基于不同的所述温度控制器30的所设定的不同温度范围，所述微流控培养芯片的独立控温***能够满足不同单元的所述微流控培养芯片的温度需求。

具体地，如图1至图5B所示，本发明的所述微流控培养芯片的独立控温***被用于控制多单元的所述微流控培养芯片的温度的具体实施被阐明。在本发明的这一实施例中，本发明的温控对象是4个由PDMS(聚二甲基硅氧烷)材料与载玻片封接制成的所述微流控培养芯片50，培养生物为水母或藻类，图5A和图5B为所述微流控培养芯片50结构示意图，所述微流控培养芯片的腔室尺寸为5*5*4mm，需要控温在8至15℃之间，且根据实验需要，需要为四个所述微流控培养芯片50独立控温，以观察温度对生物体的影响，故共需要1个12V所述电源40，4个型号为XH—W1315的所述温度控制器30，8块尺寸为40*40*40mm的所述半导体制冷片11，8块尺寸为80*80*40mm的所述散热片13，2个80*80mm所述风扇14，4个所述扁平型导管12，4根普通形状出水导管，4根超细热电偶丝，4个微流泵及相应电源40，导热胶151瓶，导线若干。

应该理解为，在本发明的这一具体实施例中，所述微流控培养芯片的腔室尺寸、所述半导体制冷片11的尺寸、所述散热片13的尺寸以及所述风扇14的尺寸仅作举例说明，不能够理解为对本发明的限制。

进一步地，将4个所述温度控制器30并联于所述电源40上，各所述温度控制器30的负载端并联对应的两所述半导体制冷片11，同时将所述扁平型导管12和两所述散热片13通过导热胶15与对应的所述半导体制冷片11进行粘结，如图3B所示。再将2个所述风扇14通过螺母分别固定于对应的所述散热片13外侧，并与所述电源40连接。将4根超细热电偶丝分别接于所述温度控制器30的感应端，另一端通过所述微流控培养芯片的喂食口51放入实验海水液面以下。将进水导管与微流泵连接好后一端与缓冲瓶相连，另一端***所述微流控培养芯片50的腔室，将出水导管一端与废液瓶相连，另一端***所述微流控培养芯片50的腔室。

值得一提的是，所述进水导管经所述微流控培养芯片50的进水口被***于所述微流控培养芯片50的腔室，所述出水导管经所述微流控培养芯片50的出水口被***于所述微流控培养芯片50的腔室，也就是说，所述微流控培养芯片50被设置有实验海水进出口52。

还值得一提的是，本发明所使用的实验海水是具有特定PH值、溶氧量等参数的液体。最后可设置温度波动范围，例如4个单元的所述微流控培养芯片50所设定的所述温度范围分别为：8℃～10℃、10℃～12℃、12℃～14℃、14℃～16℃，相对应地，所述温度控制器30所设定的所述温度范围分别为：8℃～10℃、10℃～12℃、12℃～14℃、14℃～16℃。最后开启电源40，当所述温感探头20实时探测到所述微流控培养芯片50内的实验海水的温度高于所设置的所述温度范围的上界时，所述温度控制器30将控制所述半导体制冷片11开始制冷，直至所述温感探头20探测所述微流控培养芯片50内的实验海水的温度处于所述温度范围内。

也就是说，在本发明的这一具体实施例中，所述微流控培养芯片的独立控温***包括四个所述制冷装置10和四个所述温度控制器30，四个所述温度控制器30并联于所述电源40，以供分别对四个独立的所述微流控培养芯片50内的实验海水的温度进行独立的控制，且四个所述温度控制器30预设的所述温度范围分别为：8℃～10℃、10℃～12℃、12℃～14℃以及14℃～16℃。

因此可以理解的是，本发明通过分别对各单元的所述微流控培养芯片的入口导管内的实验海水进行制冷，形成四个完整的具有反馈调节功能的控温***，可以实现所述微流控培养芯片的腔室温度的独立控制，而且可以通过选择适宜的实验海水的流速，达到稳定且精准地控制温度的目的，同时不会影响显微镜的观测路径。本发明的所述微流控培养芯片的独立控温***操作简单，对平台使用人员的技术水平要求低，操作简单易行。

还可以理解的是，本发明通过将所述半导体制冷片11与所述温度控制器30相连接，将特殊形状(扁平状)的所述扁平型导管12设置于两所述半导体制冷片11中间，并通过所述导热胶15进行固定，这种方法减小了实验海水与空气的接触面积，大幅减小额外的功耗。并将所述散热片13和所述风扇14置于所述半导体制冷片11外部，增加了散热装置，保证了所述制冷装置10的正常工作。所述温感探头20实时将负反馈信号传回所述温度控制器30，所述温度控制器30实时根据所述温感探头20的负反馈信号做出进一步的判断，是否使所述半导体制冷片11工作，这种正反馈与负反馈相结合的设计，可以保证温度的精确控制。

应该理解的是，本发明的所述微流控培养芯片的独立控温***可以被用于两个、三个、四个、五个以及五个以上的所述微流控培养芯片50的独立控温，也就是说，本发明对所述微流控培养芯片的独立控温***的所述制冷装置10、所述温感探头20以及所述温度控制器30的数量不作限制。

本发明在另一方面还提供了所述微流控培养芯片的控温方法，包括以下步骤：

(a)通过所述温感探头20实时探测所述微流控培养芯片50内的实验海水的温度；和

(b)基于所述温感探头20对所述微流控培养芯片50内的实验海水的温度的反馈，所述温感控制器控制所述制冷装置10的工作。

值得一提的是，在所述步骤(b)中，所述温感控制器被预设有所述温度范围，当所述温感探头20探测所述微流控培养芯片50内的实验海水的温度超出所述温度范围时，所述温感控制器控制所述制冷装置10制冷。

此外，还值得一提的是，在所述步骤(b)中，当所述温感探头20探测所述微流控培养芯片50内的实验海水的温度低于所述温度范围时，所述温感控制器控制所述制冷装置10停止制冷。

特别地，所述温感控制器所设定的所述温度范围为：8℃～16℃。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，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 (15)

1.微流控培养芯片的独立控温***，其特征在于，包括：

至少一制冷装置，所述制冷装置被设置用于对所述微流控培养芯片的实时动态更新的实验海水进行制冷；

至少一温度控制器，所述温度控制器导电连接于所述制冷装置；以及

至少一温感探头，所述温感探头的两端分别被设置于所述微流控培养芯片和所述温度控制器，以用于实时探测所述微流控培养芯片内的实验海水的温度并发送反馈信号至所述温度控制器，所述温度控制器基于所述温感探头发送的反馈信号控制所述制冷装置的工作，从而使得实时动态更新的实验海水的温度被保持在所述温度控制器所设定的温度范围内；

所述制冷装置包括导电连接于所述温度控制器的两半导体制冷片和设置于两所述半导体制冷片之间的一扁平型导管，所述扁平型导管连接于实验海水瓶和所述微流控培养芯片，两所述半导体制冷片在被所述温度控制器控制启动时进行制冷，以降低所述扁平型导管的温度，从而降低流经所述扁平型导管内的实验海水的温度，所述扁平型导管被设置采用金属铝制成，两所述半导体制冷片通过导热胶与所述扁平型导管相粘连，所述半导体制冷片的尺寸被设置为大于或等于所述扁平型导管的尺寸，所述扁平型导管的裸露于空气中的部分覆盖有隔热棉。

2.根据权利要求1所述的微流控培养芯片的独立控温***，其特征在于，所述制冷装置进一步包括两散热片和两风扇，所述散热片被设置于对应的所述半导体制冷片的外侧，所述风扇被设置于对应的所述散热片外侧的外侧。

3.根据权利要求2所述的微流控培养芯片的独立控温***，其特征在于，所述散热片通过导热胶与对应的所述半导体制冷片相粘连，所述风扇通过螺钉固定的方式被固定于对应的所述散热片，所述散热片和所述风扇的尺寸大于所述半导体制冷片的尺寸。

4.根据权利要求1-3中任一所述的微流控培养芯片的独立控温***，其特征在于，所述微流控培养芯片的独立控温***进一步包括一电源，所述电源导电连接于所述制冷装置和所述温度控制器，在所述电源启动时，所述温感探头实时探测所述微流控培养芯片内的实验海水的温度，当所述温感探头探测所述微流控培养芯片内的实验海水的温度超出所述温度范围时，所述温度控制器控制所述制冷装置制冷，并在所述温感探头探测所述微流控培养芯片内的实验海水的温度低于所述温度范围时，所述温度控制器控制所述制冷装置停止制冷。

5.根据权利要求4所述的微流控培养芯片的独立控温***，其特征在于，所述温感探头被设置为防水头、水滴头、磁性头以及热电偶丝中的任一种。

6.根据权利要求4所述的微流控培养芯片的独立控温***，其特征在于，所述温度控制器被设置为型号为XH-W1315的数字温度控制器。

7.根据权利要求4所述的微流控培养芯片的独立控温***，其特征在于，所述温度控制器包括一显示屏，所述显示屏用于实时观测所述温感探头实时探测到的所述微流控培养芯片内的实验海水的温度。

8.根据权利要求4所述的微流控培养芯片的独立控温***，其特征在于，所述电源被设置为12V直流电源。

9.根据权利要求4所述的微流控培养芯片的独立控温***，其特征在于，所述温度控制器所设定的所述温度范围被设置为：8℃～16℃。

10.根据权利要求4所述的微流控培养芯片的独立控温***，其特征在于，所述微流控培养芯片的独立控温***包括四个所述制冷装置和四个所述温度控制器，四个所述温度控制器并联于所述电源，以供分别对四个独立单元的所述微流控培养芯片内的实验海水的温度进行独立的控制。

11.根据权利要求10所述的微流控培养芯片的独立控温***，其特征在于，四个所述温度控制器所设定的所述温度范围分别为：8℃～10℃、10℃～12℃、12℃～14℃以及14℃～16℃。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的微流控培养芯片的独立控温***的控温方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)通过温感探头实时探测所述微流控培养芯片内的实验海水的温度；和

(b)基于所述温感探头对所述微流控培养芯片内的实验海水的温度的反馈，温感控制器控制制冷装置的工作；所述制冷装置包括导电连接于所述温度控制器的两半导体制冷片和设置于两所述半导体制冷片之间的一扁平型导管，所述扁平型导管连接于实验海水瓶和所述微流控培养芯片，两所述半导体制冷片在被所述温度控制器控制启动时进行制冷，以降低所述扁平型导管的温度，从而降低流经所述扁平型导管内的实验海水的温度，所述扁平型导管被设置采用金属铝制成，两所述半导体制冷片通过导热胶与所述扁平型导管相粘连，所述半导体制冷片的尺寸被设置为大于或等于所述扁平型导管的尺寸，所述扁平型导管的裸露于空气中的部分覆盖有隔热棉。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述步骤(b)中，所述温感控制器被设定有一温度范围，当所述温感探头探测所述微流控培养芯片内的实验海水的温度超出所述温度范围时，所述温感控制器控制所述制冷装置制冷。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述步骤(b)中，当所述温感探头探测所述微流控培养芯片内的实验海水的温度低于所述温度范围时，所述温感控制器控制所述制冷装置停止制冷。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述温度范围为：8℃～16℃。

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