[0031]加熱裝置202包括具有兩層導熱金屬和夾在中間的高電阻率膜的夾層結構并且具有貫通結構。培養腔210嵌入在加熱裝置的貫通結構內。圖3是根據本發明一個實施例的具有夾層結構的加熱裝置302的截面圖。
[0032]在圖3的示例中，加熱裝置302由位于上下的兩層導熱金屬和加載中間的高電阻率膜組成。在一個例子中，這兩層金屬可以是尺寸相同的中間有孔(或任意其他形狀)的銅片，夾在中間的可以是尺寸相同且中間同樣有孔(或任意其他形狀)的PVDF薄膜。通過控制注入PVDF薄膜的電流大小，控制加熱環的加熱功率。夾層結構中間的孔(或是符合培養腔的任意其他形狀)形成一個貫通結構，培養腔(例如，培養腔210)就可嵌入在該貫通結構內。圖4是圖3所示夾層結構的俯視圖。
[0033]如圖4所示，回形加熱裝置的外部形狀是一個正方形，其內部有一個貫通結構，用于放置培養腔。應該理解的是，夾層結構可以根據培養腔形狀以及制造工藝的需要而被加工成任意形狀。例如，如果培養腔呈圓柱形，則該加熱裝置可以是內有圓形通孔的長方體結構，甚至可以呈環形。
[0034]回到圖2所示的傳感芯片210，培養液流入通道205與培養腔的培養液流入口相接，其至少一部分位于加熱裝置的上表面上，以使得其內的培養液在進入所述培養腔之前流經該表面，由此被預熱至預設溫度。培養液流出通道206與培養腔的培養液流出口相接，用于培養液的排出。
[0035]優選地，傳感器芯片還可以包括隔熱外殼201。隔熱外殼201包裹整個傳感芯片除棱鏡外的其他部分，用于與外界環境的熱隔離。隔熱外殼201可以是透明或是半透明的，由此保證培養腔內部的可觀察性。培養液流入通道205可以位于隔熱外殼內201，加熱裝置202則可嵌在隔熱外殼201預先留有的凹槽中，并且加熱裝置的上表面可以與培養液流入通道205緊密相鄰，以確保加熱裝置的熱量充分傳導至流過的培養液。培養液流出通道206也可以位于隔熱外殼內201，由此進一步實現隔離環境溫度的作用。
[0036]棱鏡204可以為直角棱鏡或梯形棱鏡。該棱鏡204位于培養腔203下部，并與其緊密封接以形成一個封閉腔室。棱鏡204上表面的至少一部分鍍有貴金屬膜，該部分同時構成培養腔203的下表面。例如，該貴金屬膜可以是一層20-50nm厚的銀膜或是金膜，其上用于生物分子/細胞的生長。例如，在用于癌細胞的化療效果的測試中，可以使得目標癌細胞在金膜上生長，并且根據穿過棱鏡的入射光和反射光的變化(以及相應的SPR角的變化)來推斷癌細胞的生長狀況，由此對化療效果給予準確的評估。
[0037]優選地，培養腔203可以具有分層的內部結構以進一步隔離環境溫度對細胞生長的影響。如下將結合圖5和圖6對具有優選內部結構的培養腔加以描述。
[0038]圖5是根據本發明一個實施例的具有“兩室”結構的培養腔503的截面圖。如圖所示，“兩室”結構由上部的培養液灌流室511和下部的細胞培養室513，以及夾在兩室中間的隔層512(例如，多孔薄膜)組成。培養室513用于提供細胞生長所需的液態環境(因此也可稱為細胞生長室)，灌流室511用于隔離細胞培養室頂部與外界環境的熱傳導，同時與細胞培養室進行物質交換。整個結構嵌套在加熱環的中間空心部分，四個側壁與加熱環緊密接觸，用于隔離細胞培養室側面與外界環境的熱傳導。
[0039]灌流室511具有培養液流入口 515和培養液流出口 516，用于培養液的流入和流出。雖然圖中將出入口設在灌流室頂部，但本領域技術人員可以理解的是，也可以基于實際應用將出入口 515和516設在上部灌流室511的任何部位，只要其能夠實現培養液的流入和流出即可。出入口 515和516優選地分別與培養液流入通道和流出通道(例如，圖2的205和206)相連，以實現培養液的流入和排出。在其他實施例里，也可以省略流入通道和流出通道之一或兩者，以將出入口直接開口在外殼上，但這種結構的溫控效果不如具有流體通道的結構。
[0040]多孔膜512位于灌流室511和培養室513之間，在避免兩室直連的同時確保兩室彼此流體連通。這樣，培養液在進入上部的灌流室511后，一部分透過多孔膜512擴散到下部的培養室513中，用于補充細胞消耗的營養和交換排出細胞代謝產生的廢物，其余直接從出口516排出。可以通過調整多孔膜上孔的數目、大小和分布，可以模擬體內的營養交換速度，從而有助于營造近似于體內的細胞生長環境，由此提供更為準確的檢測結果。在其他實施例中，隔層512可以具有其他結構，例如可以是帶縫膜、沒有物理開口的物質交換膜，或是其他隔層結構，只要其能夠實現培養室513中培養液的合理速度的交換即可。
[0041]培養室513與棱鏡504緊密接合。雖然為了清楚示意，圖中示出了與培養腔下側封接的棱鏡504的一部分，但是應該理解，棱鏡504雖然是SPR傳感芯片的必要部分，但并非是培養腔503的一部分。
[0042]優選地，培養室513可以具有細胞注入口 517和細胞排出口 518。上述出入口 517和518用于細胞的注入和排出(S卩，每次細胞培養開始前和結束后)，并在培養細胞時封閉，SP，細胞注入口 517和細胞排出口 518在培養液流經灌流室時封閉。出入口 517和518位于培養室513側壁上，圖5中虛線示出的表示這兩個口布置在與紙面垂直的方向上，S卩，出入口 517和518的連線與出入口 515和515的連線垂直。雖然避免將灌流室511和培養室513的開口布置在同一個方向上有利于傳感芯片的加工，但本領域技術人員應該理解，可以任意布置出入口517和518的位置，只要其能夠方便細胞的注入和排出即可。在另一個實施例中，也可以不設置細胞注入口 517和細胞排出口 518，而是在使用培養液流入口 515和培養液流出口 516灌注培養液之前，通過灌注室的開口 515或516來實現細胞的注入，并在細胞培養結束之后在使用開口 515或516實現細胞的排出(例如，通過伸入的導管)。
[0043]灌流室511、隔層512和培養室513可以被制造為任何合適的尺寸。雖然圖5示出了截面寬度要大于培養室513的灌流室511，但是本領域技術人員可以理解的是，可以使得灌流室和培養室513具有相同截面寬度，例如，由隔層隔開的圓柱體的上部和下部。
[0044]可以合理選擇灌流室和培養室的形狀，以進一步優化兩室對體內細胞生長環境的模擬。圖6是根據本發明一個實施例的具有“兩室”結構的培養腔603的俯視圖。在一個實施例中，圖5可以看做是沿著圖6中的線段AA’剖開得到的截面圖，S卩，培養腔603可以培養腔503表示相同的構造。但可以理解的是，培養腔603和602也可以不同，例如，可以將圖6的構造看作是基于培養腔503的一個優選實施例。
[0045]如圖所示，灌流室611的外部可以是一個長方體，而其內部空腔可以是一個等高腔體。該等高腔體的水平截面由一個三角形、一個正方形和一個半圓形拼接而成，培養液流入口 615位于所述三角形的頂角處，培養液流出口 616位于所述半圓形的頂點處。優選地，所述三角形可以是頂角為135度的等腰三角形。
[0046]使用該特定構造，可以使得培養液在經流入口615流入灌流室611內后，先流過三角形空腔，形成均勻層流;再流過矩形空腔，一部分透過隔層612(例如，多孔薄膜)擴散到下部的培養室613中，用于補充細胞消耗的營養和交換排出細胞代謝產生的廢物;其余培養液流向半圓形空腔(圓弧形構造可以避免任何角度帶來的流場擾動)，最終從流出口 616排出。
[0047]培養室613位于所述正方形的下部，例如，培養室613的內腔可以是直徑與上述正方形邊長相等的圓柱體。隔層612位于培養液灌流室611和細胞培養室613中間。隔層612可以是多孔膜，包含η個直徑為d的圓形微孔，用于培養液灌流室611和細胞培養室613的物質交換。
[0048]由此，通過將培養腔分為“兩室”，能夠進一步隔離外界環境對細胞培養的影響。另夕卜，通過合理設置“兩室”和隔層的形狀和尺寸，能夠更精確的模擬細胞在體內