一种研究剪切力和生化因子梯度调控细胞划痕修复的微流控系统及方法

    公开(公告)号:CN112481123B

    公开(公告)日:2022-02-15

    申请号:CN202011278907.6

    申请日:2020-11-16

    Abstract: 本发明提供一种研究剪切力和生化因子梯度调控细胞划痕修复的微流控系统及方法,属于细胞生物学实验装置技术领域。利用流体力学的虹吸原理和微流控芯片技术设计恒流泵、生化因子浓度梯度生成器和细胞培养室。恒流泵用于调控入口溶液及其流量,可以在细胞培养腔内制造尺寸可控的细胞“划痕”条带,特殊的微流控芯片结构设计可在细胞培养腔内产生剪切力与生化因子空间梯度组合刺激。微型细胞培养箱可通过温度及气体传感器实时监测箱内温度和气体浓度等信息,并将检测和传感数据反馈给控制系统,为微流控芯片上的细胞提供最适宜的细胞生存环境。结合荧光显微成像系统实时监测剪切力和生化因子组合刺激条件下细胞“划痕”修复的动力学过程。

    用于剪应力与趋化因子定量调控细胞划痕修复实验的微流控系统及方法

    公开(公告)号:CN108795759B

    公开(公告)日:2021-08-06

    申请号:CN201810714997.5

    申请日:2018-07-03

    Abstract: 本发明提供一种用于剪应力与趋化因子定量调控细胞划痕修复实验的微流控系统及方法,属于细胞生物学实验装置技术领域。该系统包括微流控芯片及其外围的加载、检测和控制装置。加载装置结合控制装置,可在细胞培养腔内制造内皮细胞“划痕”并在不同区域产生动态剪切力与趋化因子时空梯度的单独或组合刺激。检测装置可实时观测细胞“划痕”修复过程并将检测数据反馈给控制装置。结合双闭环串级控制技术,进一步调节加载装置,可定量调控内皮细胞“划痕”修复动力学过程。本发明可以用于研究动态剪应力和趋化因子时空浓度单独或协同刺激条件下定量调控细胞“划痕”修复的动力学过程的细胞生物学实验。

    一种基于物质浓度的时空梯度反演均匀扁平微流通道内平均流速的优化方法

    公开(公告)号:CN112834471A

    公开(公告)日:2021-05-25

    申请号:CN202110002805.X

    申请日:2021-01-04

    Abstract: 本发明提供了一种基于物质浓度的时空梯度反演均匀扁平微流通道内平均流速的优化方法,属于微流控芯片技术领域。所用的实验装置包括物质浓度的时空梯度生成装置、具有均匀扁平微流控通道的微流控芯片,光学成像仪器和废液回收装置四部分。本发明利用光学成像技术获得微通道内流动物质溶液的时空浓度梯度分布,基于流体力学原理得到描述微通道内高度方向上平均物质浓度与平均速度定量关系的Taylor‑Aris弥散方程,结合优化问题中最小化目标函数的思想,进一步计算出均匀扁平微通道内流体沿高度方向的平均速度。

    一种实时精准控制观测点动态生化因子浓度的微流控芯片

    公开(公告)号:CN107271706B

    公开(公告)日:2018-11-06

    申请号:CN201710535360.5

    申请日:2017-07-05

    Abstract: 一种实时精准控制观测点动态生化因子浓度的微流控芯片,该微流控芯片包括:改进的“圣诞树”状空间线性浓度梯度生成装置和Y型微流控装置两部分。“圣诞树”状空间线性浓度梯度生成装置是在传统“圣诞树”状空间单调浓度梯度生成装置的基础上,根据传统单调浓度数据与理想线性浓度数据间的对应关系计算得到,最终形成通道宽度与浓度数据呈类线性阶梯状分布;Y型微流控装置的上端入口与浓度梯度生成装置出口连通,以在主通道上层形成空间线性的浓度梯度,利用层流特性,通过控制下端入口的流量来调整Y型主通道内上层溶液与下层溶液的分界线位置。本发明可用于观察、检测不同动态浓度生化因子刺激下细胞生物学效应及其机制的实验研究。

    一种基于动态荧光粉浓度确定均匀扁平微通道平均流速和剪切力的方法

    公开(公告)号:CN105628666B

    公开(公告)日:2018-04-10

    申请号:CN201610139388.2

    申请日:2016-03-11

    Abstract: 本发明提供了一种基于动态荧光粉浓度确定均匀扁平微通道平均流速和剪切力的方法,属于细胞生物力学实验装置技术领域。所用装置包括动态荧光粉溶液产生装置、均匀扁平微流控芯片、荧光显微镜和废液回收容器;本发明通过两组可编程控制的注射泵和注射器产生动态荧光粉溶液,动态荧光粉溶液在均匀扁平微通道中的传输过程满足Taylor‑Aris弥散方程,荧光粉溶液在微通道中的传输过程利用荧光显微镜进行实时记录并得到一系列的荧光图像。对荧光图像分析得到微通道一段距离内荧光粉溶液浓度随时间的变化,通过对荧光粉溶液在均匀扁平微通道中的Taylor‑Aris弥散进行逆向求解,计算出均匀扁平微流通道内的平均流速和底部剪切力大小。

    一种基于微流控技术的细胞捕获阵列

    公开(公告)号:CN103923816A

    公开(公告)日:2014-07-16

    申请号:CN201410123036.9

    申请日:2014-03-28

    Abstract: 本发明属于细胞生物学装置技术领域,公开了一种基于微流控技术的细胞捕获阵列,该阵列由若干基本单元构成,每个基本单元包括细胞捕获流动腔和后阻力控制通道;每个基本单元以等夹角辐射状排列呈圆形,且每个基本单元的纵向长度相等,基本单元总数目N,N为大于或等于1的整数。基于流体力学原理,本发明在细胞捕获流动腔处能捕获到的单细胞,并能通过后阻力控制通道的压力调节对已捕获的单细胞进行释放,同时进行细胞微环境调控细胞生物学行为及其机制的单细胞生物学研究。

    一种基于惠斯通电桥实现高通量单细胞微管吮吸的微流控芯片

    公开(公告)号:CN107574222B

    公开(公告)日:2020-05-19

    申请号:CN201710674698.9

    申请日:2017-08-10

    Abstract: 一种基于惠斯通电桥实现高通量单细胞微管吮吸的微流控芯片,属于微流控芯片系统领域,能够实现高通量单细胞微管吸吮并测量单细胞力学特性。该装置模仿惠斯通电桥结构,在该装置的每个单元中,包括桥通道以及被桥通道分成四部分的平行通道等五个部分,通过控制五个部分的尺寸,使它们之间的流阻具有一定的比例关系,实现桥通道中流向等的控制,进一步实现单细胞微管吸吮,通过控制输入流量,就可以控制微管吸吮时细胞两端的压差,以便用于单细胞力学特性研究。本发明可用于单细胞微管吸吮以及单细胞力学特性的研究。

    一种基于微流控技术的细胞捕获阵列

    公开(公告)号:CN103923816B

    公开(公告)日:2016-05-25

    申请号:CN201410123036.9

    申请日:2014-03-28

    Abstract: 本发明属于细胞生物学装置技术领域,公开了一种基于微流控技术的细胞捕获阵列,该阵列由若干基本单元构成,每个基本单元包括细胞捕获流动腔和后阻力控制通道;每个基本单元以等夹角辐射状排列呈圆形,且每个基本单元的纵向长度相等,基本单元总数目N,N为大于或等于1的整数。基于流体力学原理,本发明在细胞捕获流动腔处能捕获到的单细胞,并能通过后阻力控制通道的压力调节对已捕获的单细胞进行释放,同时进行细胞微环境调控细胞生物学行为及其机制的单细胞生物学研究。

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