【技术实现步骤摘要】
本申请属于生物医学工程及微流控，具体涉及一种用于实现组织动态界面模拟的微流控芯片系统。
技术介绍
1、动态弯曲的界面特征在人体很多组织中普遍存在，表现在组织之间或组织与身体腔体之间，如脉动血管和心脏中的血内皮界面。肠道蠕动、膀胱和尿道运动的液-上皮界面，呼吸运动时肺部的气-液界面和眨眼时角膜的气-液界面，以及骨骼肌伸展的动态界面。更重要的是，这些组织动态界面往往也伴随着多模式而复杂的生物力学环境，主要包含基质硬度、剪切应力和应变。由于其自身的复杂性,伴随着组织工程的发展,组织器官系统的研究在生物力学和力学生物学，以及多种血管相关疾病的机理探索中有着深远的应用,同时也为潜在药物筛选提供基础。
2、近年来通过结合微电子技术和微加工技术，微流控器官芯片成为一种应用广泛的体外较真实地模拟组织器官的生理与病理仿生平台，这种技术极大地克服了传统动物模型评估药物疗效预测有效性差的缺点，也不涉及人体影响及伦理方面的问题。在这其中，由于具有透光性能好,易加工成型,生物相容性高,透气性能优良等优势，聚二甲基硅氧烷(pdms)已成为微流控芯片中应用最多的材料之一
3、相关技术中，已经开发了包括血管芯片、肺芯片、肠芯片、心脏芯片以及骨芯片等器官芯片。这些器官芯片都包含了组织器官的这种曲面特征并应用到药物筛选方面。但是其内力学模式要么单一化，要么缺少动态变化，距离人体复杂生物力学环境很有很大差距；换言之，现有体外器官芯片平台在重建组织水平上，人体结构和功能中最本质、最基础的部分还有很多不足，特别是，组织或器官这种包含复杂生物力学的
4、因此，如何提供一种可有效进行组织动态界面的复杂生物力学研究的工具成为了一个亟待解决的技术问题。
5、上述内容仅用于辅助理解本专利技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
技术实现思路
1、为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种用于实现组织动态界面模拟的微流控器官芯片系统，基于具体的系统构成及配置，来实现组织动态界面模拟，以解决现有技术中对组织动态界面的复杂生物力学研究缺少有效工具的技术问题。
2、为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：
3、本申请提供一种用于实现组织动态界面模拟的微流控器官芯片系统，该微流控器官芯片系统包括微流控芯片以及用于为所述微流控芯片进行流体灌注的灌注装置；
4、其中，所述微流控芯片设置有相连通的细胞培养流道、调节流道和阻力流道，所述灌注装置被配置为，在灌注过程中，控制所述调节流道和所述细胞培养流道内的流体流量，以使所述细胞培养流道内实现目标状态的生物力学环境。
5、可选地，所述微流控芯片自上而下依次包括流道板、pdms膜层和衬底板，所述流道板、pdms膜层和衬底板通过键合方式配合在一起；
6、所述流道板的下表面形成有第一沟槽、第二沟槽和第三沟槽，所述第一沟槽与所述pdms膜层围合所形成的空间构成所述细胞培养流道，所述第二沟槽与所述pdms膜层围合所形成的空间构成所述调节流道，所述第三沟槽与所述pdms膜层围合所形成的空间构成所述阻力流道；
7、所述第一沟槽的一端、与所述第二沟槽的一端以及所述第三沟槽的一端相连通，所述第一沟槽的另一端与贯穿所述流道板的入口孔相连通，所述第二沟槽的另一端与贯穿所述流道板的调节孔相连通，所述第三沟槽的另一端与贯穿所述流道板的出口孔相连通；
8、所述第一沟槽、所述第二沟槽和所述第三沟槽的深度尺寸均为第一预设值，所述第一沟槽、所述第二沟槽的宽度尺寸均为第二预设值，所述第三沟槽的宽度尺寸为第三预设值，所述第一预设值与所述三预设值大小相近，且远小于所述第二预设值。
9、可选地，所述第一预设值为0.06mm，所述第二预设值为0.6mm，所述第三预设值为0.08mm。
10、可选地，所述第一沟槽、所述第二沟槽、所述第三沟槽的长度分别对应为10mm、5mm、4mm，所述入口孔、所述调节孔和所述出口孔的孔径尺寸均为3mm。
11、可选地，所述衬底板上还设置有开口，所述开口在所述流道板下表面的投影区域至少要覆盖所述第一沟槽所在的区域。
12、可选地，所述灌注装置包括储液器、第一两位三通阀、第一可编程微注射泵、第二两位三通阀、第二可编程微注射泵、三通接头以及微蠕动泵；
13、所述第一两位三通阀的第一通道的一端通过管路连接所述入口孔，所述第一两位三通阀的第二通道的一端通过管路连接所述储液器，所述第一两位三通阀的第一通道的另一端、以及第二通道的另一端通过y型管路共接于所述第一可编程微注射泵的输出端；
14、所述第二两位三通阀的第一通道的一端通过管路连接所述调节孔，所述第二两位三通阀的第二通道的一端通过管路连接所述储液器，所述第二两位三通阀的第一通道的另一端、以及第二通道的另一端通过y型管路共接于所述第二可编程微注射泵的输出端；
15、所述三通接头的第一端连接所述出口孔，所述三通接头的第二端与外界大气相连通，所述三通接头的第三端通过管路连接所述微蠕动泵的入口端，所述微蠕动泵的出口端通过管路连接所述储液器；
16、所述灌注装置还包括控制器，所述控制器用于控制驱动所述第一两位三通阀、所述第一可编程微注射泵、所述第二两位三通阀、所述第二可编程微注射泵以及所述微蠕动泵，以形成系统的流体灌注循环。
17、可选地，所述以使所述细胞培养流道内实现目标状态的生物力学环境，包括基于以下表达式实现细胞培养流道内pdms膜层应变及剪切应力的模拟：
18、
19、
20、其中，qa表示入口孔处流体流量，表示细胞培养流道内流体产生的平均剪切应力，ε表示pdms膜层应变，μ表示流体粘度，h0表示第一沟槽的深度，a表示二分之一第一沟槽的宽度，
21、qb表示调节孔处的流体流量，p表示细胞培养流道内pdms膜层所受压力，rc表示流体在阻力流道内所受的阻力，rr表示流体在细胞培养流道内所受的阻力。
22、可选地，所述细胞培养流道内的pdms膜层用于目标细胞培养，系统内灌注的流体为用于相应目标细胞的培养基；
23、所述目标细胞的种类包括内皮细胞、上皮细胞。
24、可选地，所述流道板和所述衬底板的材质也均为pdms。
25、本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
26、本申请中用于实现组织动态界面模拟的微流控器官芯片系统，包括微流控芯片以及用于为微流控芯片进行流体灌注的灌注装置；其中微流控芯片设置有相连通的细胞培养流道、调节流道和阻力流道，灌注装置被配置为，在灌注过程中，控制调节流道和细胞培养流道内的流体流量，以使细胞培养流道内实现目标状态的生物力学环境。本申请的技术方案，采用具有相连通的细胞培养流道、调节流道和阻力流道的微流控芯片，通过灌注装置来控制调节流道和细胞培养流道内的流体流量，利用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于实现组织动态界面模拟的微流控器官芯片系统，其特征在于，包括，微流控芯片以及用于为所述微流控芯片进行流体灌注的灌注装置；
2.根据权利要求1所述的微流控器官芯片系统，其特征在于，所述微流控芯片自上而下依次包括流道板、PDMS膜层和衬底板，所述流道板、PDMS膜层和衬底板通过键合方式配合在一起；
3.根据权利要求2所述的微流控器官芯片系统，其特征在于，所述第一预设值为0.06mm，所述第二预设值为0.6mm，所述第三预设值为0.08mm。
4.根据权利要求3所述的微流控器官芯片系统，其特征在于，
5.根据权利要求2所述的微流控器官芯片系统，其特征在于，所述衬底板上还设置有开口，所述开口在所述流道板下表面的投影区域至少要覆盖所述第一沟槽所在的区域。
6.根据权利要求2所述的微流控器官芯片系统，其特征在于，所述灌注装置包括储液器、第一两位三通阀、第一可编程微注射泵、第二两位三通阀、第二可编程微注射泵、三通接头以及微蠕动泵；
7.根据权利要求2所述的微流控器官芯片系统，其特征在于，所述以使所述细胞培养流道内
8.根据权利要求7所述的微流控器官芯片系统，其特征在于，所述细胞培养流道内的PDMS膜层用于目标细胞培养，系统内灌注的流体为用于相应目标细胞的培养基；
9.根据权利要求2至8中任一项所述的微流控器官芯片系统，其特征在于，所述流道板和所述衬底板的材质也均为PDMS。
...【技术特征摘要】
1.一种用于实现组织动态界面模拟的微流控器官芯片系统，其特征在于，包括，微流控芯片以及用于为所述微流控芯片进行流体灌注的灌注装置；
2.根据权利要求1所述的微流控器官芯片系统，其特征在于，所述微流控芯片自上而下依次包括流道板、pdms膜层和衬底板，所述流道板、pdms膜层和衬底板通过键合方式配合在一起；
3.根据权利要求2所述的微流控器官芯片系统，其特征在于，所述第一预设值为0.06mm，所述第二预设值为0.6mm，所述第三预设值为0.08mm。
4.根据权利要求3所述的微流控器官芯片系统，其特征在于，
5.根据权利要求2所述的微流控器官芯片系统，其特征在于，所述衬底板上还设置有开口，所述开口在所述流道板下表面的投影区域至少要覆盖所述第...
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