CN113980807B - 器官芯片的制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于器官芯片生产制造技术领域，提供了一种器官芯片的制备方法及器官芯片的制备装置，其中，器官芯片的制备方法包括：获取底层基片和顶层基片的设计图案，并对设计图案配置加工指令；执行底层基片和顶层基片的加工指令，分别对底层基片和顶层基片进行切割加工；根据底层基片的设计图案，在底层基片上打印传感电极并使其固化；在带有传感电极的底层基片上打印微流道和培养腔室；根据底层基片的设计图案，在培养腔室内部打印生物材料；按照预设的3D打印设计程序对底层基片和顶层基片抓取排序，完成器官芯片的封装，通过本申请的技术方案，提高了器官芯片制备的灵活性，自动化程度高，能够快速、高效地完成器官芯片的制备。

Description

器官芯片的制备方法

技术领域

本申请属于器官芯片生产制造技术领域，具体而言，涉及一种器官芯片的制备方法。

背景技术

器官芯片，是基于微流控技术发展起来的一种芯片仿真人体器官系统，其基本原理是将人体细胞植入芯片，由芯片模拟人体内部微环境形成体外模型，因其具有能够在体外模拟人体内部微环境，进行多组织器官细胞联合培养等特点被广泛应用于生物学研究，药物研发，疾病模型构建等领域。

现有的器官芯片，通常基于微流控芯片的制备方式，使用注塑，数控机床技术， 微流控芯片翻模，或3D打印牺牲材料浇筑等方式加工芯片表面的相关结构，再通过键合的方法对芯片进行组装，组装完成的芯片经过灭菌处理后再由人工接种细胞或组织微球等进行进一步培养诱导，最终制成完整的器官芯片。

此种器官芯片的制备方法存在周期长，步骤繁琐，自动化程度低的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种器官芯片的制备方法，用以实现快速、高效制备器官芯片的技术效果，提高器官芯片制备的灵活性。

本申请实施例提供了一种器官芯片的制备方法，所述方法包括：获取底层基片和顶层基片的设计图案，并对所述底层基片和所述顶层基片的设计图案配置加工指令；执行所述底层基片和所述顶层基片的加工指令，分别对所述底层基片和所述顶层基片进行切割加工；根据所述底层基片的设计图案，在所述底层基片上打印传感电极，并使所述传感电极固化；在带有所述传感电极的所述底层基片上打印微流道和培养腔室；根据所述底层基片的设计图案，在所述培养腔室内部打印生物材料；按照预设的3D打印设计程序对所述底层基片和所述顶层基片抓取排序，完成器官芯片的封装。

在一种可能的实现方式中，在按照预设的3D打印设计程序对所述底层基片和所述顶层基片抓取排序，完成器官芯片的封装之后，所述方法还包括：根据所述顶层基片的设计图案，在所述顶层基片上打印流体接头；或抓取预制的流体接头至所述顶层基片上，并将所述流体接头与所述顶层基片密封连接。

在一种可能的实现方式中，所述获取底层基片和顶层基片的设计图案，并对所述底层基片和所述顶层基片的设计图案配置加工指令，包括：获取所述底层基片和所述顶层基片的表面图案和图案轮廓，其中，所述底层基片的表面图案包括传感电极、微流道、培养腔室和生物材料中的至少一者；对所述底层基片和所述顶层基片的图案轮廓分别配置切割指令，并对所述底层基片和所述顶层基片的表面图案分别配置打印指令，以分别形成所述底层基片和所述顶层基片的加工指令；对所述底层基片和所述顶层基片的加工指令按照待制备器官芯片的结构进行排序。

在一种可能的实现方式中，所述在带有所述传感电极的所述底层基片上打印微流道和培养腔室，包括：在带有所述传感电极的所述底层基片上打印微流道和培养腔室的刚性轮廓；紧贴所述微流道和培养腔室的刚性轮廓打印所述微流道和培养腔室的柔性轮廓；其中，所述柔性轮廓的高度大于所述刚性轮廓的高度。

在一种可能的实现方式中，所述底层基片的数量为多个，多个所述底层基片按照待制备器官芯片的结构进行排序。

在一种可能的实现方式中，所述生物材料包括活体生物组织、生物相容性固态材料、生物相容性液态材料、药物、和培养液中的至少一者。

在一种可能的实现方式中，所述抓取的方式包括：通过夹爪夹持或真空吸盘吸取。

在一种可能的实现方式中，所述方法应用于器官芯片的制备装置，所述制备装置包括：终端，用于获取底层基片和顶层基片的设计图案，并对所述底层基片和所述顶层基片的设计图案配置加工指令；切割工具头，用于分别对所述底层基片和所述顶层基片进行切割加工；打印喷头组件，包括：导电墨水打印喷头、柔性轮廓打印喷头和生物组织打印喷头，其中，所述导电墨水打印喷头用于在所述底层基片上打印传感电极，所述柔性轮廓打印喷头用于在带有所述传感电极的所述底层基片上打印微流道和培养腔室，所述生物组织打印喷头用于在所述培养腔室内部打印生物材料；搬运机械手，用于按照预设的3D打印设计程序对所述底层基片和所述顶层基片抓取排序，完成器官芯片的封装；所述切割工具头、所述打印喷头组件和所述搬运机械手均与所述终端电连接，所述底层基片和所述顶层基片的设计图案的加工指令通过所述终端传输至所述切割工具头、所述打印喷头组件和所述搬运机械手执行。

通过该器官芯片的制备装置，可以灵活，高效，快速地制备器官芯片。

在一种可能的实现方式中，所述器官芯片的制备装置，还包括：流体接头打印喷头，与所述终端电连接，用于打印流体接头或密封胶；刚性轮廓打印喷头，与所述终端电连接，用于打印所述微流道和所述培养腔室的刚性轮廓。

在一种可能的实现方式中，所述器官芯片的制备装置，还包括：投影灯组件，用于固化传感电极；智能相机，用于对所述底层基片和所述顶层基片进行缺陷检查；打印平台，用于放置所述底层基片和所述顶层基片；成型平台定位夹具，与所述终端电连接，设置在所述打印平台上方并与所述打印平台连接，用于固定所述底层基片和所述顶层基片；安装支架，包括两个竖向连接在所述打印平台上的立柱以及连接在两个所述立柱之间的横杆；所述切割工具头、所述打印喷头组件、所述搬运机械手、所述流体接头打印喷头、所述刚性轮廓打印喷头、所述投影灯组件和所述智能相机均设置在所述安装支架上；针尖校准机构，设置在所述打印平台上，用于校准所述切割工具头、所述打印喷头组件、所述搬运机械手、所述流体接头打印喷头和所述刚性轮廓打印喷头的位置；无菌罩壳，罩盖于所述打印平台和所述安装支架的外周。

本申请第二方面实施例提供的器官芯片的制备装置，因执行第一方面实施例所述的器官芯片制备方法，因此具有上述任一实施例所具有的技术效果，在此不再赘述。

本申请第一方面提供的器官芯片的制备方法，先获取已通过终端软件绘制的待制备器官芯片的底层基片和顶层基片的设计图案，其中，底层基片的设计图案中包括轮廓以及位于轮廓内的传感电极、微流道、培养腔室和生物材料，并且传感电极、微流道、培养腔室和生物材料的形状、位置也体现在底层基片的设计图案中，顶层基片的设计图案中包括顶层基片的轮廓，对所获取的底层基片和顶层基片的设计图案分别配置相应的加工指令，加工指令配置完成后，自动执行所述加工指令，先分别对底层基片和顶层基片按照各自设计图案中的轮廓进行切割加工，在切割后的底层基片上，根据底层基片设计图案中传感电极的形状、位置打印出传感电极，待传感电极固化后或将要固化时，根据底层基片设计图案中微流道和培养腔室的形状、位置，在带有传感电极的底层基片上打印出微流道和培养腔室，再根据底层基片设计图案中生物材料的形状、位置在已打印出传感电极、微流道和培养腔室的底层基片上打印出生物材料，至此，完成底层基片的加工，最后按照预设的3D打印设计程序对已完成加工的底层基片和顶层基片抓取排序，完成器官芯片的封装，其中，预设的3D打印设计程序是指根据待制备器官芯片具体结构中底层基片和顶层基片的位置生成对应的安装顺序程序，相较于现有器官芯片的制备过程，通过上述方法制备器官芯片，提高了器官芯片制备的灵活性，自动化程度高，能够快速、高效地完成器官芯片的制备。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种器官芯片的制备方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的另一种器官芯片的制备方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的一种器官芯片的制备方法的步骤S1的详细流程图；

图4为本申请实施例提供的一种器官芯片的制备方法的步骤S4的详细流程图；

图5为本申请实施例提供的一种器官芯片的制备装置的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的打印传感电极后的第一底层基片结构示意图；

图7为本申请实施例提供的打印微流道和培养腔室后的第一底层基片结构示意图；

图8为本申请实施例提供的打印生物材料后的第一底层基片的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的打印流体接头后顶层基片的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的一种打印完成的器官芯片的结构示意图。

图标：100-器官芯片的制备装置；1-切割工具头；2-导电墨水打印喷头； 31-柔性轮廓打印喷头；32-刚性轮廓打印喷头；4-生物组织打印喷头；5-搬运机械手；6-流体接头打印喷头；7-投影灯组件；8-智能相机；9-打印平台；10-成型平台定位夹具；11-安装支架；12-针尖校准机构；13-无菌罩壳；200-器官芯片；2001-第一底层基片；2002-第二底层基片；2003-顶层基片；2004-传感电极；2005-微流道；2006-培养腔室；2007-生物材料；2008-流体接头。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

请参考图1，本申请实施例提供了一种器官芯片的制备方法，所述方法包括以下步骤：

S1：获取底层基片和顶层基片的设计图案，并对底层基片和顶层基片的设计图案配置加工指令。

器官芯片是由一层顶层基片和至少一层底层基片构成，在制备具体的某一个器官芯片时，根据所需要的底层基片和顶层基片的总数量在终端软件上新建对应数量的绘图平面，通过终端软件依据待制备器官芯片的具体结构在所述的绘图平面上绘制出对应的设计图案，每一层底层基片的设计图案可以是相同的，也可以是不同的。

具体地，底层基片的设计图案包括图案轮廓和位于轮廓内的表面图案，所述表面图案包括多个传感电极、微流道、培养腔室、生物材料中的至少一者，并且传感电极、微流道、培养腔室和生物材料的形状、位置也体现在底层基片的设计图案中；顶层基片的设计图案中包括图案轮廓，部分顶层基片的设计图案中还包括流体接头，且流体接头的形状、位置也体现在顶层基片的设计图案中。

在绘制器官芯片的设计图案过程中或绘制结束后，对每一层底层基片和顶层基片的设计图案分别配置加工指令，具体地，对底层基片和顶层基片的图案轮廓分别配置切割指令，对底层基片和顶层基片的表面图案分别配置打印指令，并且在加工指令配置完成后，还可以对底层基片的设计图案或顶层基片的设计图案进行修改并重新配置加工指令。

S2：执行底层基片和顶层基片的加工指令，分别对底层基片和顶层基片进行切割加工。

S3：根据底层基片的设计图案，在底层基片上打印传感电极，并使传感电极固化。

S4：在带有传感电极的底层基片上打印微流道和培养腔室。

S5：根据底层基片的设计图案，在培养腔室内部打印生物材料。

S6：按照预设的3D打印设计程序对底层基片和顶层基片抓取排序，完成器官芯片的封装。

值得说明的是，在执行步骤S2、步骤S3、步骤S4、步骤S5和步骤S6中每一步骤之前均进行校准定位，以校准切割工具或打印工具的精确位置，且在执行步骤S2、步骤S3、步骤S4、步骤S5和步骤S6中每一步骤之后，均进行缺陷检查，检查加工后底层基片或顶层基片的尺寸精度、相对位置、多层基片堆叠是否平齐等问题。

请参照图2，在一种可能的实现过程中，在步骤S6之后，所述方法还包括：

S71：根据顶层基片的设计图案，在顶层基片上打印流体接头；

S72：抓取预制的流体接头至顶层基片上，并将流体接头与顶层基片密封连接。

在上述实现过程中，为了使器官芯片里的流体可以穿过器官芯片，或者是为了让多层叠加的底层基片之间的流体相通，部分底层基片会在表面开孔，顶层基片表面也会开孔，在完成器官芯片的封装之后，在表面有开孔的顶层基片上，会通过安装流体接头来实现器官芯片内部与器官芯片外部的交互，流体接头是带有通孔的几何体，并且流体接头的通孔与顶层基片的开孔相连通，通过在流体接头的通孔内安装外接管实现器官芯片内部与器官芯片外部的交互，流体接头的安装既可以是根据顶层基片的设计图案中流体接头的形状、位置，打印出流体接头，也可以是先抓取预制好的流体接头至顶层基片的开孔处，再打印密封胶将流体接头与顶层基片的接触处密封连接，通过安装流体接头，满足了部分器官芯片需要进行内外交互的需求，流体接头的安装过程也实现了全自动化，提高了制备器官芯片的灵活性。

请参照图3，在一种可能的实现过程中，上述步骤S1具体包括：

S101：获取底层基片和顶层基片的表面图案和图案轮廓，其中，底层基片的表面图案包括传感电极、微流道、培养腔室和生物材料中的至少一者。

S102：对底层基片和顶层基片的图案轮廓分别配置切割指令，并对底层基片和顶层基片的表面图案分别配置打印指令，以分别形成底层基片和顶层基片的加工指令。

S103：对底层基片和顶层基片的加工指令按照待制备器官芯片的结构进行排序。

在上述实现过程中，在获取底层基片和顶层基片的设计图案后，对底层基片的设计图案中的图案轮廓配置切割指令，对底层基片的设计图案中的表面图案配置打印指令并设置相关的打印参数，包括打印速度、打印喷头的类型、打印材料、打印高度等，例如，使用导电墨水打印喷头打印传感电极，使用轮廓打印喷头打印微流道轮廓和培养腔室轮廓并设置打印高度，使用生物组织打印喷头打印生物材料等；对顶层基片的设计图案中的图案轮廓配置切割指令，对顶层基片的设计图案中的表面图案配置打印指令。

在对底层基片和顶层基片的设计图案均配置加工指令后或配置过程中，还可以对底层基片和顶层基片配置抓取指令，在所有指令配置完成后或配置过程中，可以按照待制备器官芯片的结构对所有指令进行排序，此外，所有指令的配置也可以在绘制底层基片的设计图案和顶层基片的设计图案的过程中进行，从而使得器官芯片的制备过程更加灵活，也可以对器官芯片的设计、加工进行调整，避免了器官芯片制备过程中的浪费，提高了器官芯片的制备效率，同时，不同的器官芯片底层基片的图案轮廓或是底层基片的表面图案也不一样，对于底层基片的图案轮廓或是底层基片的表面图案也可以按照用户实际需求就行设计、加工，满足了多样化器官芯片的制备需求。

请参照图4，在一种可能的实现过程中，上述步骤S4具体包括：

S401：在带有传感电极的底层基片上打印微流道和培养腔室的刚性轮廓。

S402：紧贴微流道和培养腔室的刚性轮廓打印微流道和培养腔室的柔性轮廓。

其中，柔性轮廓的高度大于刚性轮廓的高度。

在上述实现过程中，在打印微流道或培养腔室时，首先打印出单侧刚性轮廓或是两侧平行的刚性轮廓，然后紧贴着单侧刚性轮廓或在两侧平行的刚性轮廓之间打印柔性轮廓，其中，刚性轮廓的高度为待制备器官芯片所预设的底层基片之间的高度或底层基片与顶层基片之间的高度，而柔性轮廓的高度高于刚性轮廓的高度，当底层基片或顶层基片叠加时，相邻的两层基片之间通过压缩柔性轮廓，使柔性轮廓变形进而使相邻的两层基片粘合密封，这种打印方法的目的在于通过刚性轮廓来加强柔性轮廓的结构强度，避免相邻的两层基片在粘合密封过程中，因柔性轮廓的结构强度不够而导致相邻的两层基片直接紧贴粘合，通过刚性轮廓使得器官芯片也具备更好得内外部压力耐受性，避免柔性轮廓因压力过大而变形泄露，当器官芯片无需承受较大压力时，可仅打印一侧或部分刚性轮廓作为基片叠加间距的高度限位，无需打印完整的刚性轮廓。

在一种可能的实现过程中，所述底层基片的数量为多个，多个所述底层基片按照待制备器官芯片的结构进行排序。

在一种可能的实现过程中，所述生物材料包括活体生物组织、生物相容性固态材料、生物相容性液态材料、药物、和培养液中的至少一者。

在一种可能的实现过程中，所述抓取的方式包括：通过夹爪夹持或真空吸盘吸取。

请参照图5，在一种可能的实现方式中，器官芯片的制备方法应用于器官芯片的制备装置，本申请还提供了一种器官芯片的制备装置100，包括：终端（图中未示出），用于获取底层基片和顶层基片的设计图案，并对底层基片和顶层基片的设计图案配置加工指令。

切割工具头1，用于分别对底层基片和顶层基片进行切割加工，可以是数控机床切割工具头、激光切割头或水动力切割头，优选无刷马达驱动，其端部装配有可以快速替换的刀具夹具，还装配有粉尘防护罩，防止出现加工时刀具飞溅的问题。

打印喷头组件，具体包括：导电墨水打印喷头2、柔性轮廓打印喷头31和生物组织打印喷头4。

其中，导电墨水打印喷头2，用于在底层基片上打印传感电极，可以是微滴式打印喷头、低温挤出式打印喷头、高温挤出式打印喷头、常温挤出式打印喷头、光固化打印喷头中的一种或者多种。

柔性轮廓打印喷头31，用于在带有传感电极的底层基片上打印微流道和培养腔室，可以是低温挤出式打印喷头、高温挤出式打印喷头、常温挤出式打印喷头、光固化打印喷头中的一种或者多种。

生物组织打印喷头4，用于在培养腔室内部打印生物材料，可以是试剂转移功能头、微滴式打印喷头、低温挤出式打印喷头、高温挤出式打印喷头、常温挤出式打印喷头、光固化打印喷头中的一种或者多种。

搬运机械手5，包括夹爪或真空吸盘，用于搬运底层基片或顶层基片，用于按照预设的3D打印设计程序对底层基片和顶层基片抓取排序，完成器官芯片的封装。

切割工具头1、打印喷头组件和搬运机械手5均与终端电连接，底层基片和顶层基片的设计图案的加工指令通过终端传输至切割工具头1、打印喷头组件和搬运机械手5执行。

通过该器官芯片的制备装置，可以灵活，高效，快速，且低成本的制备器官芯片。

在一种可能的实现过程中，器官芯片的制备装置100，还包括：流体接头打印喷头6，与终端电连接，用于打印流体接头或密封胶。

刚性轮廓打印喷头32，与终端电连接，用于打印微流道和所述培养腔室的刚性轮廓，可以是低温挤出式打印喷头、高温挤出式打印喷头、常温挤出式打印喷头、光固化打印喷头中的一种或者多种。

在一种可能的实现过程中，器官芯片的制备装置100，还包括：投影灯组件7，包括红外线灯和光固化灯，红外灯带有散热装置，用于加速传感电极固化，光固化灯用来促进光固化材料固化。

智能相机8，用于对底层基片和顶层基片进行缺陷检查。

打印平台9，用于放置底层基片和顶层基片。

成型平台定位夹具10，与终端电连接，设置在打印平台9上方并与打印平台9连接，成型平台定位夹具10具有多个基片布置位，还具备液槽固定位，用于固定底层基片和顶层基片。

安装支架11，包括两个竖向连接在打印平台上的立柱以及连接在两个立柱之间的横杆。

切割工具头1、打印喷头组件、搬运机械手5、流体接头打印喷头6、刚性轮廓打印喷头32、投影灯组件7和智能相机8均设置在安装支架11上。

针尖校准机构12，设置在打印平台9上，用于校准切割工具头1、打印喷头组件、搬运机械手5、流体接头打印喷头6和刚性轮廓打印喷头32的位置；

无菌罩壳13，罩盖于打印平台9和安装支架11的外周，为器官芯片的制备提供一个无菌环境。

为了清楚的说明本申请器官芯片的制备装置的工作原理以及通过本申请的器官芯片的制备装置所实施的器官芯片的制备方法，通过以下一个由两层底层基片和一层顶层基片构成的器官芯片的具体制备过程进行说明。

如图6、图7、图8、图9和图10所示，器官芯片200的组成部件按照从下至上的顺序依次为第一底层基片2001、第二底层基片2002和顶层基片2003。

步骤1：在终端上使用软件新建出第一底层基片2001、第二底层基片2002以及顶层基片2003的绘图平面，并依据待制备器官芯片200的具体结构，在第一底层基片2001的绘图平面上绘制相应的轮廓以及位于轮廓内的传感电极2004、微流道2005、培养腔室2006和位于培养腔室2006内的生物材料2007形成设计图案，同理在第二底层基片2002的绘图平面上绘制出设计图案，在顶层基片2003的绘图平面上绘制出轮廓以及流体接头2008形成设计图案，在第一底层基片2001、第二底层基片2002和顶层基片2003的设计图案绘制完成后，为第一底层基片2001的轮廓配置切割指令并为其轮廓内的传感电极2004、微流道2005、培养腔室2006和位于培养腔室2006内的生物材料2007配置打印指令形成第一底层基片2001的加工指令，同理形成第二底层基片2002的加工指令，为顶层基片2003的轮廓配置切割指令并为其上的流体接头2008配置打印指令形成顶层基片2003的加工指令，并依照第一底层基片2001、第二底层基片2002和顶层基片2003的顺序对三者的加工指令进行排序，此外，依照切割指令、打印传感电极2004、打印微流道2005、打印培养腔室2006和打印位于培养腔室2006内的生物材料2007的顺序分别对第一底层基片2001和第二底层基片2002的加工指令进行排序。

应注意的是，不同的器官芯片，底层基片的设计图案不一定一样，不一定都包含有传感电极、微流道、培养腔室和位于培养腔室内的生物材料，应依照具体的待制备器官芯片的结构绘制其底层基片的设计图案并配置加工指令。

步骤2：如图5和图6所示，器官芯片的制备装置100自动执行上述步骤1中的加工指令，将完成灭菌处理的第一底层基片2001放置在打印平台9上并使用成型平台定位夹具10固定，使用切割工具头1沿第一底层基片2001的轮廓进行切割加工，切割完成后可以使用智能相机8进行缺陷检查。

步骤3：如图5和如图6所示，在步骤2加工好的第一底层基片2001表面上使用导电墨水打印喷头2打印导电墨水形成电学或化学传感电极2004，并可以选择使用投影灯组件7照射打印出来的传感电极2004使其加速固化，加工完成后可以使用智能相机8进行缺陷检查。

步骤4：如图5、图7和图10所示，在步骤3打印完成后，使用刚性轮廓打印喷头32打印出单侧刚性轮廓或是两侧平行的刚性轮廓，然后使用柔性轮廓打印喷头31紧贴着单侧刚性轮廓或在两侧平行的刚性轮廓之间打印柔性轮廓，以形成微流道2005和培养腔室2006，刚性轮廓的高度为待制备器官芯片200所预设的第一底层基片2001与第二底层基片2002之间的高度而柔性轮廓的高度高于刚性轮廓的高度，微流道2005和培养腔室2006打印完成后可以使用智能相机8进行缺陷检查。

步骤5：如图5和图8所示，在步骤4打印完成后，使用生物组织打印喷头4在培养腔室2006内打印生物材料2007，打印完成后可以使用智能相机8进行缺陷检查，至此完成第一底层基片2001的加工。

步骤6：如图5和图10所示，将完成灭菌处理的第二底层基片2002放置在打印平台9上并使用成型平台定位夹具10固定，使用切割工具头1沿第二底层基片2002的轮廓进行切割加工，切割完成后可以使用智能相机8进行缺陷检查。

步骤7：如图5和图10所示，使用搬运机械手5抓取步骤6处理好的第二底层基片2002覆盖在已加工好的第一底层基片2001上方，并可以使用智能相机8进行缺陷检查。

步骤8：对第二底层基片2002重复步骤3、步骤4、步骤5完成第二底层基片2002的加工，加工完成后，可以使用智能相机8进行缺陷检查。

步骤9：如图5和图10所示，将完成灭菌处理的顶层基片2003放置在打印平台9上并使用成型平台定位夹具10固定，使用切割工具头1沿顶层基片2003的轮廓进行切割加工，切割完成后可以使用智能相机8进行缺陷检查。

步骤10：如图5和图10所示，使用搬运机械手5抓取步骤9处理好的顶层基片2003覆盖在已加工好的第二底层基片2002上方，并可以使用智能相机8进行缺陷检查。

步骤11：如图5、图9和图10所示，使用流体接头打印喷头6在顶层基片2003表面打印流体接头2008，完成顶层基片2003的加工，并可以使用智能相机8进行缺陷检查，完成器官芯片200的制备。

在步骤2、步骤3、步骤4、步骤5、步骤6、步骤7、步骤8、步骤9、步骤10和步骤11中每一步骤之前都可以使用针尖校准机构12对器官芯片的制备装置100中的各个打印喷头和切割工具头1进行校准定位。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种器官芯片的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

获取底层基片和顶层基片的设计图案，并对所述底层基片和所述顶层基片的设计图案配置加工指令；

执行所述底层基片和所述顶层基片的加工指令，分别对所述底层基片和所述顶层基片进行切割加工；

根据所述底层基片的设计图案，在所述底层基片上打印传感电极，并使所述传感电极固化；

在带有所述传感电极的所述底层基片上打印微流道和培养腔室；

根据所述底层基片的设计图案，在所述培养腔室内部打印生物材料；

按照预设的3D打印设计程序对所述底层基片和所述顶层基片抓取排序，完成器官芯片的封装；

在按照预设的3D打印设计程序对所述底层基片和所述顶层基片抓取排序，完成器官芯片的封装之后，所述方法还包括：

根据所述顶层基片的设计图案，在所述顶层基片上打印流体接头，或，

抓取预制的流体接头至所述顶层基片上，并将所述流体接头与所述顶层基片密封连接；

所述器官芯片是由一层顶层基片和至少一层底层基片构成，所述底层基片的数量为多个，部分底层基片会在表面开孔，多层叠加的底层基片之间的流体相通，多个所述底层基片按照待制备器官芯片的结构进行排序；

所述在带有所述传感电极的所述底层基片上打印微流道和培养腔室，包括：

在带有所述传感电极的所述底层基片上打印微流道和培养腔室的刚性轮廓；

紧贴所述微流道和培养腔室的刚性轮廓打印所述微流道和培养腔室的柔性轮廓；

其中，所述柔性轮廓的高度大于所述刚性轮廓的高度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取底层基片和顶层基片的设计图案，并对所述底层基片和所述顶层基片的设计图案配置加工指令，包括：

获取所述底层基片和所述顶层基片的表面图案和图案轮廓，其中，所述底层基片的表面图案包括传感电极、微流道、培养腔室和生物材料中的至少一者；

对所述底层基片和所述顶层基片的图案轮廓分别配置切割指令，并对所述底层基片和所述顶层基片的表面图案分别配置打印指令，以分别形成所述底层基片和所述顶层基片的加工指令；

对所述底层基片和所述顶层基片的加工指令按照待制备器官芯片的结构进行排序。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述生物材料包括活体生物组织、生物相容性固态材料、生物相容性液态材料、药物、和培养液中的至少一者。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述抓取的方式包括：通过夹爪夹持或真空吸盘吸取。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法应用于器官芯片的制备装置，所述制备装置包括：

终端，用于获取底层基片和顶层基片的设计图案，并对所述底层基片和所述顶层基片的设计图案配置加工指令；

切割工具头，用于分别对所述底层基片和所述顶层基片进行切割加工；

打印喷头组件，包括：导电墨水打印喷头、柔性轮廓打印喷头和生物组织打印喷头，其中，所述导电墨水打印喷头用于在所述底层基片上打印传感电极，所述柔性轮廓打印喷头用于在带有所述传感电极的所述底层基片上打印微流道和培养腔室，所述生物组织打印喷头用于在所述培养腔室内部打印生物材料；

搬运机械手，用于按照预设的3D打印设计程序对所述底层基片和所述顶层基片抓取排序，完成器官芯片的封装；

所述切割工具头、所述打印喷头组件和所述搬运机械手均与所述终端电连接，所述底层基片和所述顶层基片的设计图案的加工指令通过所述终端传输至所述切割工具头、所述打印喷头组件和所述搬运机械手执行。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述制备装置还包括：

流体接头打印喷头，与所述终端电连接，用于打印流体接头或密封胶；

刚性轮廓打印喷头，与所述终端电连接，用于打印所述微流道和所述培养腔室的刚性轮廓。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述制备装置还包括：

投影灯组件，用于固化传感电极；

智能相机，用于对所述底层基片和所述顶层基片进行缺陷检查；

打印平台，用于放置所述底层基片和所述顶层基片；

成型平台定位夹具，与所述终端电连接，设置在所述打印平台上方并与所述打印平台连接，用于固定所述底层基片和所述顶层基片；

安装支架，包括两个竖向连接在所述打印平台上的立柱以及连接在两个所述立柱之间的横杆；

所述切割工具头、所述打印喷头组件、所述搬运机械手、所述流体接头打印喷头、所述刚性轮廓打印喷头、所述投影灯组件和所述智能相机均设置在所述安装支架上；

针尖校准机构，设置在所述打印平台上，用于校准所述切割工具头、所述打印喷头组件、所述搬运机械手、所述流体接头打印喷头和所述刚性轮廓打印喷头的位置；

无菌罩壳，罩盖于所述打印平台和所述安装支架的外周。