CN118995416A - 一种体外器官培养装置、培养方法、模型及模型应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种体外器官培养装置、培养方法、模型及模型应用，包括主体和多孔膜；主体设置有培养舱室和压合板；主体设置有接入口和接出口；主体的内部设置有流入流道、流出流道和除气泡流道；主体的第一表面设置有第一安装槽；第一安装槽的底面上设置有凹槽，多孔膜覆盖所述第一安装槽的底面，所述凹槽和所述多孔膜共同形成所述除气泡流道；所述多孔膜覆盖所述第一安装槽的底面；多孔膜经压合板压合于第一安装槽的底面，与凹槽共同形成除气泡流道。本发明的一个技术效果在于，在高冲击力、高压力的等物理环境下，保证密封性能和连接强度；同时这样的结构具有非常高效率的除气泡功能，大大提高了培养出的血管模型的均一性和可靠性。

Description

一种体外器官培养装置、培养方法、模型及模型应用

技术领域

本发明属于器官芯片技术领域，具体涉及一种体外器官培养装置、培养方法、模型及模型应用。

背景技术

器官芯片中的培养单元可以模拟人体内具有一定功能的生物组织或器官，在疾病药物的响应、组织功能的分子机制、信号通路等研究中具有较大优势。

在体外建立体外器官模型，有利于分析体外器官相关疾病的致病机理。然而由于体外器官模型自身不稳定性，对体外器官培养装置的安全性性能、可控性提出了更高的要求，因此限制了体外器官模型的广泛应用。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种体外器官培养装置、培养方法、模型及模型应用的新技术方案。

根据本发明的一个方面，提供了一种体外器官培养装置，包括：

主体，所述主体设置有培养舱室和压合板；所述主体设置有接入口和接出口；所述主体的内部设置有流入流道和流出流道，所述流入流道包括除气泡流道，其中，所述流入流道的一端与所述接入口连通，另一端与所述培养舱室连通；所述流出流道的一端与所述培养舱室连通，另一端与所述接出口连通；流体可依次经过所述接入口、所述流入流道进入所述培养舱室内，并依次经过所述流出流道、所述接出口从所述培养舱室内流出；

多孔膜，所述主体的第一表面设置有第一安装槽；所述第一安装槽的底面上设置有凹槽，所述多孔膜经所述压合板压合于所述第一安装槽的底面，与所述凹槽共同形成所述除气泡流道；

所述压合板上设置有与所述多孔膜远离所述第一安装槽的底面的一侧连通的透气孔，以对流经所述除气泡流道的流体进行去除气泡的处理。

可选地，所述凹槽沿所述接入口至所述培养舱室的方向曲折延伸，且所述凹槽至少包括一个转折点。

可选地，所述体外器官培养装置还包括盖板和除菌膜，压合板上设置有第二安装槽，所述盖板安装于所述第二安装槽，所述透气孔贯穿所述压合板以及盖板；

所述除菌膜设置在盖板和第二安装槽之间，用以防止细菌从所述透气孔进入至所述主体内。

可选地，所述除气泡流道包括第一支段、第二支段、第三支段、第一连接段和第二连接段；所述第一支段的第一端连通所述接入口，所述第一支段的第二端通过所述第一连接段与所述第二支段的第一端连通；所述第二支段的第二端通过所述第二连接段与所述第三支段的第一端连通，所述第三支段的第二端与所述培养舱室连通；

所述第二支段环绕所述第一安装槽的中心的外侧，所述第一支段与所述第三支段对称设置于所述第二支段的外侧；所述第一支段与所述第一连接段的连接点、所述第二支段与所述第一连接段的连接点、所述第二支段与所述第二连接段的连接点、所述第三支段与所述第二连接段的连接点分别形成所述转折点。

可选地，至少部分所述流出流道与所述第一安装槽的位置相对应，且所述至少部分所述流出流道与所述第一安装槽相对应的位置设置有排气孔；所述排气孔连通所述至少部分所述流出流道与所述多孔膜。

可选地，所述流入流道还包括第一流入段、第二流入段、第一过孔和第二过孔，所述第一过孔与所述第二过孔分别沿所述主体的厚度方向分布，所述第二流入段位于所述第一流入段远离所述主体的第一表面的一侧，且所述第二流入段位于所述除气泡流道远离所述主体的第一表面的一侧；所述第一流入段的第一端与所述接入口连通，第二端通过所述第一过孔与所述第二流入段的第一端连通；所述第二流入段的第二端通过所述第二过孔与所述除气泡流道的输入端连通。

可选地，所述流入流道还包括第三流入段和第三过孔，所述除气泡流道通过所述第三流入段与所述培养舱室连通，所述第三过孔沿所述主体的厚度方向分布；所述第三流入段位于所述除气泡流道远离所述主体的第一表面的一侧，所述第三流入段与所述除气泡流道之间通过所述第三过孔连通。

可选地，所述流出流道包括第一流出段、第二流出段和第四过孔，所述第四过孔沿所述主体的厚度方向分布；

所述第一流出段位于所述除气泡流道远离所述主体的第一表面的一侧，且所述第一流出段位于所述第二流出段远离所述主体的第一表面的一侧，所述第一流出段的第一端与所述培养舱室连通，第二端通过所述第四过孔与所述第二流出段的第一端连通；所述第二流出段的第二端与所述接出口连通。

可选地，所述主体包括本体和底板，所述底板固定于所述本体，所述底板上设置有流体槽，通过所述本体覆盖所述流体槽形成供流体流动的流道，所述流道包括流入流道的第二流入段、第三流入段以及所述流出流道的第一流出段。

可选地，所述主体包括本体和底板，所述底板固定于所述本体，所述本体靠近底板的一侧设置有流体槽，通过所述底板覆盖所述流体槽形成供流体流动的流道，所述流道包括流入流道的第二流入段、第三流入段以及所述流出流道的第一流出段。

可选地，所述体外器官培养装置还包括加固装置，所述加固装置包括固定件和辅助固定件，所述主体上嵌设所述固定件，所述辅助固定件依次穿过所述压合板、所述多孔膜与所述主体上的所述固定件连接。

可选地，体外器官培养装置还包括螺母和螺钉，所述底板上嵌设所述螺母，所述螺钉依次穿过所述压合板、所述多孔膜、所述本体与所述螺母螺纹连接；

或者，所述本体上嵌设所述螺母，所述螺钉依次穿过所述压合板、所述多孔膜与所述本体上的所述螺母螺纹连接。

可选地，所述第一安装槽的底面的中部设置有安装凸起，所述多孔膜套设于所述安装凸起；所述除气泡流道环绕所述安装凸起的外周布置；

所述螺钉穿过所述安装凸起与所述底板上的螺母螺纹连接；

或者，所述螺钉与嵌设于所述安装凸起的所述螺母螺纹连接。

可选地，所述螺母为滚花螺母，所述滚花螺母采用热压的方式固定于所述底板或者所述本体。

可选地，所述本体上至少设置有一个储液室，所述储液室朝向所述底板的一侧贯穿至所述底板；

所述储液室设置于预设位置，所述预设位置包括所述流入流道与所述接入口的连接处、所述流入流道与所述培养舱室的连接处、所述培养舱室与所述流出流道的连接处以及所述流出流道与接出口的连接处。

可选地，体外器官培养装置还包括第一peek接头和第二peek接头，所述第一peek接头与所述接入口螺纹连接；所述第二peek接头与所述接出口螺纹连接。

本申请另一方面还提供一种在前述体外器官培养装置上建立和培养体外器官模型的方法。

本申请另一方面还提供一种利用前述方法制备的体外器官模型和/或体外器官疾病模型。

本申请另一方面还提供一种利用体外器官模型和/或体外器官疾病模型在药物分析中的应用。

本发明的一个技术效果在于：

在本申请中，流体依次经过接入口、第一流入流道、除气泡流道进入培养舱室内，并依次经过流出流道、接出口从培养舱室内流出。在流体经过除气泡流道时能够对流体中的气泡进行去除，操作简单，而且，除气泡效果较好；进一步地，该体外器官培养装置适应微重力、强电场等各种场景的类器官等体外器官的培养实验，可以实现除气泡的同时，对体外器官模型进行动态培养，极大地提高了安全性能和稳定性能，在高冲击力、高压力的等物理环境下，保证密封性能和连接强度，具有非常高的安全可靠性能；同时这样的结构具有非常高效率的除气泡功能，大大提高了培养出的体外器官模型的均一性和可靠性，适于工业化的大规模生产。

附图说明

图1为本发明第一实施例的一种体外器官培养装置的分解结构示意图；

图2为本发明第一实施例的一种体外器官培养装置的压合板的俯视图；

图3为本发明第一实施例的一种体外器官培养装置的第一安装槽、安装凸起以及培养舱室的结构示意图；

图4为本发明第一实施例的一种体外器官培养装置的第一过孔、第二过孔、第三过孔以及第四过孔的结构示意图；

图5为本发明第一实施例的一种体外器官培养装置的底板靠近本体一侧的结构示意图；

图6为本发明第一实施例的一种体外器官培养装置的除气泡流道的结构示意图；

图7为本发明第一实施例的一种体外器官培养装置的流入流道、培养舱室、流出流道的连接关系示意图；

图8为本发明第二实施例的一种体外器官培养装置的分解结构示意图；

图9为本发明第二实施例的一种体外器官培养装置的流出流道的排气孔的结构示意图；

图10为本发明第二实施例的一种体外器官培养装置的本体靠近底板一侧的结构示意图；

图11为本发明第二实施例的一种体外器官培养装置的本体远离底板一侧的结构示意图；

图12为本发明第二实施例的一种体外器官培养装置的底板靠近本体一侧的结构示意图；

图13为本发明第二实施例的一种体外器官培养装置的流入流道、培养舱室、流出流道的连接关系示意图；

图14为本发明第三实施例的一种体外器官培养装置的分解结构示意图；

图15为本发明第三实施例的一种体外器官培养装置的底板靠近本体一侧的结构示意图；

图16为本发明第三实施例的一种体外器官培养装置的流入流道、培养舱室、流出流道的连接关系示意图。

图中：1、主体；100、本体；200、底板；300、流体槽；101、培养舱室；102、接入口；103、接出口；1041、第一流入段；1042、第二流入段；1043、第一过孔；1044、第二过孔；105、第三流入段；1051、第三过孔；106、流出流道；1061、第一流出段；1062、第二流出段；1063、第四过孔；1064、排气孔；107、除气泡流道；1071、第一支段；1072、第二支段；1073、第三支段；1074、第一连接段；1075、第二连接段；108、第一安装槽；1081、凹槽；109、安装凸起；2、多孔膜；3、压合板；30、透气孔；301、第二安装槽；4、螺母；5、螺钉；6、盖板；71、第一储液室；72、第二储液室；73、第三储液室；74、第四储液室；81、第一peek接头；82、第二peek接头。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

下面将详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1

参见图1至图7，根据本申请实施例的一个方面，提供一种体外器官培养装置，其用于实现对体外器官进行培养，并在培养的过程中能够有效地去除气泡，较好地保证了体外器官的培养效果。

具体地，如图1和图7所示，该体外器官培养装置包括：

主体1，主体1设置有培养舱室101和压合板3；主体1远离培养舱室101的一侧间隔设置有接入口102和接出口103；主体1的内部设置有流入流道和流出流道106，流入流道包括除气泡流道107，其中，流入流道的一端与接入口102连通，另一端与培养舱室101连通；流出流道106的一端与培养舱室101连通，另一端与接出口103连通；流体可依次经过接入口102、第一流入流道104、除气泡流道107进入培养舱室101内，并依次经过流出流道106、接出口103从培养舱室101内流出；

多孔膜2，主体1的第一表面设置有第一安装槽108，例如，第一安装槽108位于培养舱室101和接入口102之间；第一安装槽108的底面上设置有凹槽1081，多孔膜经压合板3压合于第一安装槽108的底面，与凹槽1081共同形成除气泡流道107，其中，除气泡流道107的除气泡功能实现主要是除气泡流道107相对于第一安装槽108的底面凹陷，第一安装槽108的底面与多孔膜2紧密贴合，从而使得流入除气泡流道107中的流体与多孔膜2接触；多孔膜2经压合板3压合于第一安装槽108的底面，且压合板3上设置有与多孔膜2远离第一安装槽108的底面的一侧连通的透气孔30，以对流经除气泡流道107的流体进行去除气泡的处理。

即，除气泡流道是通过压合板将多孔膜压合于凹槽上形成的，且除气泡流道中的气泡通过透气孔排出，从而能够较好地去除流经除气泡流道的流体中的气泡，不仅提高了体外器官培养装置对体外器官培养的成活率，较好地保证了培养效果；同时也通过多孔膜与第一安装槽的底面的压合力有效地防止凹槽与多孔膜之间的连接处漏液，保证了除气泡流道的密封性，可以适应于微重力、强电场等多种应用场景中的体外器官培养。

优选的，多孔膜2可以采用疏水多孔膜，疏水多孔膜可以排斥靠近疏水多孔膜的流体，便于排出气体。

在一些实施方式中，压合板的外侧面与第一安装槽的内侧面螺纹连接，以将多孔膜压合于第一安装槽的底面。这使得压合板与第一安装槽的连接方式比较简单，提高了体外器官培养装置的装配效率。

在本申请是实施例中，由于流体依次经过接入口、第一流入流道、除气泡流道进入培养舱室内，并依次经过流出流道、接出口从培养舱室内流出，因此，在流体经过除气泡流道时，能够对流体中的气泡进行去除，操作简单，而且，除气泡效果较好。

进一步地，该体外器官培养装置适应各种场景的类器官等体外器官的培养实验，由于其通过在除气泡流道中直接进行除气泡处理，大大减少了流入培养舱室的流体中的气泡，避免流体中的气泡对类器官培养的影响，大大提高了类器官的存活率。而且，由于除气泡流道设置于主体的内部，体外器官培养装置在受到冲击时结构稳定，不易存在连接部件的脱落，安全性较好，因此，该体外器官培养装置的密封性和耐冲击性较好，可以避免体外器官培养装置受冲击被分解。

在一个具体的实施方式中，凹槽1081沿接入口102至培养舱室101的方向曲折延伸，且凹槽1081至少包括一个转折点。通过转折点增加流体的流阻，进而使得气泡紧贴多孔膜2运动导致破裂并从多孔膜2排出。

例如，压合板3与主体1之间间接键合，以将压合板3牢固地安装在主体1的第一安装槽108内。间接键合是指压合板3的周边可以与主体1固定在一起，以使得从多孔膜2排出的气体由压合板3上的透气孔排出。

需要说明的是，器官芯片在未使用时空腔及管腔中均充满气体，即使是灌注液体充满腔室后，也会存在气泡粘附在腔壁及管壁中的情况，本申请实施例提供的体外器官培养装置能够有效地去除体器官芯片内的气泡，较好地保证了体外器官的培养效果。

在上述实施方式中，由于除气泡流道107的凹槽1081沿接入口102至培养舱室101的方向曲折延伸，且凹槽1081至少包括一个转折点，因此，流体在除气泡流道107中的流阻增大，从而增大流体在除气泡流道107中的压力，使得流体与多孔膜2充分接触，进而使得在除气泡流道107中流体的内部压力下，气泡紧贴多孔膜2运动，此时，气泡靠近流体侧压力大于靠近多孔膜2侧压力，气泡破裂。而多孔膜2具有只允许气体通过的特性，气泡破裂后穿过多孔膜2并由压合板3上的透气孔排出，大大地提高了体外器官培养装置内流体中的气泡的去除效果。

可选地，如图6所示，除气泡流道107包括第一支段1071、第二支段1072、第三支段1073、第一连接段1074和第二连接段1075；第一支段1071的第一端连通第一流入流道104，第一支段1071的第二端通过第一连接段1074与第二支段1072的第一端连通；第二支段1072的第二端通过第二连接段1075与第三支段1073的第一端连通，第三支段1073的第二端与培养舱室101连通；

第二支段1072环绕第一安装槽的中心的外侧，例如，在第一安装槽的中心处设置有安装凸起时，第二支段1072环绕安装凸起的外侧；第一支段1071与第三支段1073对称设置于第二支段1072的外侧；第一支段1071与第一连接段1074的连接点、第二支段1072与第一连接段1074的连接点、第二支段1072与第二连接段1075的连接点、第三支段1073与第二连接段1075的连接点分别形成转折点。

在上述实施方式中，除气泡流道107经过多次转折，大大地提高了流体在除气泡流道107的流阻，从而增大流体在除气泡流道107中的压力，在除气泡流道107中流体的内部压力下，气泡紧贴多孔膜2运动并在压差的作用下破裂并从压合板3上的透气孔排出，除气泡的效果较好；在提高除气泡效果的同时，还可以提高流道布设的密集程度，大大节省了芯片空间。

例如，可以在培养舱室101设置培养模块，流体通过第一流入流道104、除气泡流道107、第三流入段105进入培养舱室101内，并依次经过流出流道106、接出口103从培养舱室101内流出，从而实现对培养模块的动态培养，培养效果较好。

又例如，可以根据培养模块的不同设置不同形式的培养舱室101，体外器官培养装置的前序功能实现不发生改变，使得进入培养模块的流体以及排出体外器官培养装置的流体气泡较少，有利于培养模块中器官的培养。

可选地，参见图4和图7，流入流道包括第一流入段1041、第二流入段1042、第一过孔1043和第二过孔1044，第一过孔1043与第二过孔1044分别沿主体1的厚度方向分布，第二流入段1042位于第一流入段1041远离主体1的第一表面的一侧，且第二流入段1042位于除气泡流道107远离主体1的第一表面的一侧；第一流入段1041的第一端与接入口102连通，第二端通过第一过孔1043与第二流入段1042的第一端连通；第二流入段1042的第二端通过第二过孔1044与除气泡流道107的输入端连通。

在上述实施方式中，流入流道设计合理，第一过孔1043和第二过孔1044用于连接处于主体1不同厚度位置的流道，有利于充分利用主体的内部空间合理安排各个流道的位置，从而优化体外器官培养装置的结构，减小体外器官培养装置的体积。

可选地，参加图4和图7，流入流道还包括第三流入段105和第三过孔1051，除气泡流道107通过第三流入段105与培养舱室101连通，第三过孔1051沿主体1的厚度方向分布；第三流入段105位于除气泡流道107远离主体1的第一表面的一侧，第三流入段105与除气泡流道107之间通过第三过孔1051连通。

在上述实施方式中，通过第三过孔1051可以连接处于主体1不同厚度位置的第三流入段105与除气泡流道107，有利于充分利用主体1的内部空间，实现体外器官在培养过程中的流体动态流动。

可选地，参见图4和图7，流出流道106包括第一流出段1061、第二流出段1062和第四过孔1063，第四过孔1063沿主体1的厚度方向分布；

第一流出段1061位于除气泡流道107远离主体1的第一表面的一侧，且第一流出段1061位于第二流出段1062远离主体1的第一表面的一侧，第一流出段1061的第一端与培养舱室101连通，第二端通过第四过孔1063与第二流出段1062的第一端连通；第二流出段1062的第二端与接出口103连通。

在上述实施方式中，流出流道106的设置方式比较合理，有助于充分利用主体1的内部空间，以实现流体在体外器官培养装置内的动态流动，从而有利于实现体外器官的动态培养。

需要说明的是，参见图4和图7，第一过孔1043、第二过孔1044、第三过孔1051、第四过孔1063等各个过孔的作用是用于实现不同流道的连接，例如，第一过孔1043使得第一流入段1041和第二流入段1042贯通；第二过孔1044使得第二流入段1042与除气泡流道107；第三过孔1051使得除气泡流道107与第三流入段105贯通；第四过孔1063使得第一流出段1061和第二流出段1062贯通。

可选地，该体外器官培养装置还包括盖板和除菌膜(图中未示出)，压合板上设置有第二安装槽，盖板安装于第二安装槽，透气孔贯穿压合板以及盖板；除菌膜设置在盖板和第二安装槽之间，用以防止细菌从透气孔进入至主体内。

在上述实施方式中，盖板6盖设在除菌膜上，通过除菌膜能够有效地防止体外器官培养装置外侧的细菌等通过透气孔进入体外器官培养装置的内部，保证体外器官培养过程的安全性和均一性。

示例性的，盖板6与压合板3之间间接键合，即将压合板3的周边固定与盖板，以将盖板6快速且牢固地安装在压合板3的第二安装槽301内，同时有助于气体从透气孔处排出。

示例性的，多孔膜2可以为聚四氟乙烯材质。多孔膜2在压合板3的按压作用下，由多孔膜2排出的破裂气泡从压合板3、盖板6上的透气孔排出。

优选的，透气孔处连接有真空泵，通过真空泵能够较好地调节多孔膜2两侧的相对压差，从而有利于破碎的气泡通过透气孔排出。例如，真空泵可以直接连接在盖板上的透气孔处。

可选地，参见图1和图5，主体1包括本体100和底板200，底板200固定于本体100，底板200上设置有流体槽300，通过本体100覆盖流体槽300形成供流体流动的流道，流道包括第一流入流道104的第二流入段1042、第三流入段105以及流出流道106的第一流出段1061。

在上述实施方式中，通过将流体槽300设置在底板200上，以形成第一流入流道104的第二流入段1042、第三流入段105以及流出流道106的第一流出段1061，有助于充分利用底板200的结构形成各个流道以优化体外器官培养装置的结构，也便于实现主体1的装配。

可选地，体外器官培养装置还可以包括加固装置，加固装置包括固定件和辅助固定件，主体上嵌设固定件，辅助固定件依次穿过压合板、多孔膜与主体上的固定件连接。固定件穿过安装凸起与底板上的辅助固定件螺纹连接；或者，固定件与嵌设于安装凸起的辅助固定件螺纹连接。

可选地，辅助固定件可以是例如螺母4，固定件可以是例如螺钉5，底板200上嵌设螺母4，螺钉5依次穿过压合板3、多孔膜2、本体100与螺母4螺纹连接。其中，螺母4为六角螺母。

在上述实施方式中，通过螺母4和螺钉5能够将压合板3、多孔膜2、本体100、底板200牢固地固定在一起，从而显著提高体外器官培养装置的稳定性和密封性。

在一个具体的实施方式中，第一安装槽的底面的中部设置有安装凸起，多孔膜套设于安装凸起；除气泡流道环绕安装凸起的外周布置；螺钉穿过安装凸起与底板上的螺母螺纹连接；这使得除气泡流道107的布置方式比较合理，有助于缩小体外器官培养装置的体积。

本申请中，第一流入段、第二流入段以及第三流入段105等流入流道、流出流道106、除气泡流道107需要尽可能靠近安装凸起109中心的螺钉5位置。但是，由于体外器官培养装置本身较小，第一流入流道104、第三流入段105、流出流道106、除气泡流道107在靠近安装凸起109中心的螺钉5位置的同时可能会发生重叠，而过孔的设置使得第一流入流道104、第三流入段105、流出流道106、除气泡流道107等分布在主体1的不同厚度的位置处，从而可以从深度上满足流入流道、流出流道106、除气泡流道107均尽量靠近安装凸起109中心的需求，另外，除气泡流道107越靠近中心螺钉5，其与多孔膜2的贴合程度越好，也即可以在提高流道设置紧密性的同时提高防漏效果。

在其他实施方式中，螺母为滚花螺母，滚花螺母采用热压的方式固定于底板。这使得螺母能够与底板牢固地结合在一起，使得体外器官培养装置的密封性大大加强，对加工的精度要求也降低了。

可选地，底板200与本体100之间热压键合。这不仅使得底板200与本体100之间的连接关系比较简单，操作方便；而且有助于保证底板200与本体100之间的密封性，避免漏液。

可选地，部分流出流道106环绕安装凸起109设置。流出流道106设置于安装凸起109的下方，且部分流出流道106环绕安装凸起109，使得流出流道106的设计比较合理，有助于提高流出流道106的密封性，避免漏液。

可选地，参见图1，体外器官培养装置还包括第一peek接头81和第二peek接头82，第一peek接头81与接入口102螺纹连接；第二peek接头82与接出口103螺纹连接。

在上述实施方式中，第一peek接头81与接入口102连接方式比较简单，便于快速将第一peek接头81安装在接入口102；同时，第二peek接头82与接出口103连接方式比较简单，便于快速将第二peek接头82安装在接出口103。通过第一peek接头81和第二peek接头82能够将主体1与其他结构连接，可方便地实现本体100内培养基的循环，有助于模拟体内环境，保证类器官等体外器官的培养效果。

示例性的，第一安装槽108为圆柱状。体外器官培养装置的体积较小，可以根据实际需要在培养舱室101中设置不同的培养单元从而实现对不同的体外器官的培养。

在一些具体的实施方式中，多孔膜的滤孔孔径一般是0.01μm-100μm；优选的，在采用滤孔孔径为10μm的多孔膜时，气泡排出多孔膜的效果较好。

进一步地，盖板将除菌膜压合在压合板上，在除菌的同时可以起到防冲击的效果。

本申请实施例提供的体外器官培养装置不仅具有体积小、培养单元多样化等特点，还能够在微重力、强电场等条件下有效去除加注及培养过程产生的气泡；而且稳定性高，能够在一些场景中承受高冲力，大大提升了外力的耐受程度。在高冲击力、高压力的等物理环境下，保证密封性能和连接强度，具有非常高的安全可靠性能；同时这样的结构具有非常高效率的除气泡功能，大大提高了培养出的血管模型的均一性和可靠性，适于工业化的大规模生产。

实施例2

本实施例提供另一种体外器官培养装置，其结构与实施例1基本相同，下面仅对不同部分进行描述。

在本实施例中，本体上至少设置有一个储液室，储液室朝向底板的一侧贯穿至底板；

储液室设置于预设位置，预设位置包括流入流道与接入口的连接处、流入流道与培养舱室的连接处、培养舱室与流出流道的连接处以及流出流道与接出口的连接处。

在上述实施方式中，由于流道的孔径相对于储液室较小，气泡很难从储液室跑到流道中，从而使得储液室可以进一步地去除流体中的气泡，进一步提高体外器官培养装置在微重力/强电场场景下去除气泡的效果。

参见图8至图13，在一个具体的实施方式中，本体100上设置有第一储液室71和第二储液室72；第一储液室71和第二储液室72的朝向底板200的一侧均贯穿至底板200；

第一储液室71位于第三流入段105和培养舱室101之间；第一储液室71的一侧连通第三流入段105，另一侧连通培养舱室101；

第二储液室72位于培养舱室101和流出流道106之间；第二储液室72的一侧连通培养舱室101，另一侧连通流出流道106。

在上述实施方式中，第三流入段105与培养舱室101之间连通第一储液室71，以及流出流道106与培养舱室101之间连通第二储液室。由于流道的孔径相对于储液室较小，气泡很难从储液室跑到流道中，从而使得第一储液室71可以进一步地去除流向培养舱室101的流体中的气泡，并使得第二储液室72可以进一步地去除从培养舱室101中流出的流体中的气泡，进而进一步提高体外器官培养装置在微重力/强电场场景下去除气泡的效果。

第一储液室71和第二储液室72能够储存未去除的少量气泡以及进行短暂储液。

在一个具体的实施方式中，与第一储液室71和第二储液室72连通的各个流道靠近第一储液室71和第二储液室72的底部。当体外器官培养装置处于平置的状态下，也即主体1的第一表面朝上，气泡在重力的作用下悬浮在第一储液室71和第二储液室72的顶部，从而能够避免第一储液室71和第二储液室72内的气泡流出，进而达到去除流体内气泡的效果。

可选地，部分第一流出段与第一安装槽的位置相对应，且第一流出段与第一安装槽相对应的位置设置有排气孔1064；排气孔连通流出流道与多孔膜。

在上述实施方式中，排气孔1064可以实现流出流道106与多孔膜2的贯通，从而实现流体中的气泡亦可以在流出流道106实现气泡去除，进一步提高气泡的去除效果。

在一个具体的实施方式中，参见图9、图10和图11，流出流道106环绕安装凸起109的部分间隔设置有三个排气孔1064，排气孔1064连通流出流道106与多孔膜2。

在上述实施方式中，流出流道106上设置的三个排气孔1064可以实现流出流道106与多孔膜2的贯通，从而实现流体中的气泡亦可以在流出流道106实现气泡去除，进一步提高气泡的去除效果。

可选地，三个排气孔1064分别位于流出流道106环绕安装凸起109的部分的起点、终点和中点。三个排气孔1064靠近安装凸起109，较好地实现多孔膜2对排气孔1064的密封。

实施例3

本实施例提供另一种体外器官培养装置，其结构与实施例2基本相同，下面仅对不同部分进行描述。

参见图14至图16，在本实施例中，主体1包括本体100和底板200，底板200固定于本体100，本体100靠近底板200的一侧设置有流体槽300，通过底板200覆盖流体槽300形成供流体流动的流道，流道包括第一流入流道104的第二流入段1042、第三流入段105以及流出流道106的第一流出段1061。

在上述实施方式中，流体槽300设置在本体100上，避免在底板200上开孔，有助于保证底板200和本体100之间形成的各个流道的密封性。

可选地，参见图14，体外器官培养装置还包括螺母4和螺钉5，本体100上嵌设螺母4，螺钉5依次穿过压合板3、多孔膜2与本体100上的螺母4螺纹连接。

在本实施例中，螺母4为滚花螺母，滚花螺母采用热压的方式固定于本体。流体槽300设置在本体100的远离多孔膜2的一侧，滚花螺母设置于本体100的朝向多孔膜2的一侧。通过滚花螺母进行多孔膜2的压合固定。底板200上无需打孔，本体100上也无需打孔，只需在本体100上设置安装滚花螺母的嵌入槽即可，嵌入槽的孔径和滚花螺母的头部一致。

在对滚花螺母进行固定时，对金属材质的滚花螺母加热，然后，pc材质的嵌入槽接触到加热后的滚花螺母时可与滚花螺母密切固定，使得体外器官培养装置的密封性大大加强，对加工的精度要求也降低了。

例如，螺母4嵌设于安装凸起109，以便于实现对体外器官培养装置的装配，还有助于保证体外器官培养装置的密封性。

可选地，参见图15和图16，本体100上设置有第三储液室73和第四储液室74；第三储液室73和第四储液室74的朝向底板200的一侧均贯穿至底板200；

第三储液室73靠近接入口102，并与第二流入段1042连通；第四储液室74靠近接出口103，并与第一流出段1061连通。

在上述实施方式中，第三储液室73可以去除由接入口102流向第一流入流道104内流体中的气泡，第四储液室74可以去除由流出流道106流向接出口103的流体中的气泡。

在间歇供液时，第一储液室71、第二储液室72、第三储液室73和第四储液室74可以进行短暂维持供液，同时少量残留气体也将被储存在其中，较好地提高了流入培养舱室101内流体的气泡去除效果。

在一个具体的实施方式中，与第三储液室73和第四储液室74连通的各个流道靠近第三储液室73和第四储液室74的底部。当体外器官培养装置处于平置的状态下，也即主体1的第一表面朝上，气泡在重力的作用下悬浮在第三储液室73和第四储液室74的顶部，从而能够避免第三储液室73和第四储液室74内的气泡流出，进而达到去除流体内气泡的效果。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种体外器官培养装置，其特征在于，包括：

主体，所述主体设置有培养舱室和压合板；所述主体设置有接入口和接出口；所述主体的内部设置有流入流道和流出流道，所述流入流道包括至少一部分除气泡流道，其中，所述流入流道的一端与所述接入口连通，另一端与所述培养舱室连通；所述流出流道的一端与所述培养舱室连通，另一端与所述接出口连通；

多孔膜，所述主体的第一表面设置有第一安装槽；所述第一安装槽的底面上设置有凹槽，所述多孔膜经所述压合板压合于所述第一安装槽的底面，与所述凹槽共同形成所述除气泡流道；且所述压合板上设置有与所述多孔膜远离所述第一安装槽的底面的一侧连通的透气孔，以对流经所述除气泡流道的流体进行去除气泡的处理。

2.根据权利要求1所述的体外器官培养装置，其特征在于，所述凹槽沿所述接入口至所述培养舱室的方向曲折延伸，且所述凹槽至少包括一个转折点。

3.根据权利要求1所述的体外器官培养装置，其特征在于，还包括盖板和除菌膜，压合板上设置有第二安装槽，所述盖板安装于所述第二安装槽，所述透气孔贯穿所述压合板以及盖板；

所述除菌膜设置在盖板和第二安装槽之间，用以防止细菌从所述透气孔进入至所述主体内。

4.根据权利要求1所述的体外器官培养装置，其特征在于，至少部分所述流出流道与所述第一安装槽的位置相对应，且所述至少部分所述流出流道与所述第一安装槽相对应的位置设置有排气孔；所述排气孔连通所述至少部分所述流出流道与所述多孔膜。

5.根据权利要求2所述的体外器官培养装置，其特征在于，所述除气泡流道包括第一支段、第二支段、第三支段、第一连接段和第二连接段；所述第一支段的第一端连通所述接入口，所述第一支段的第二端通过所述第一连接段与所述第二支段的第一端连通；所述第二支段的第二端通过所述第二连接段与所述第三支段的第一端连通，所述第三支段的第二端与所述培养舱室连通；

所述第二支段环绕所述第一安装槽的中心的外侧，所述第一支段与所述第三支段对称设置于所述第二支段的外侧；所述第一支段与所述第一连接段的连接点、所述第二支段与所述第一连接段的连接点、所述第二支段与所述第二连接段的连接点、所述第三支段与所述第二连接段的连接点分别形成所述转折点。

6.根据权利要求1所述的体外器官培养装置，其特征在于，所述流入流道还包括第一流入段、第二流入段、第一过孔和第二过孔，所述第一过孔与所述第二过孔分别沿所述主体的厚度方向分布，所述第二流入段位于所述第一流入段远离所述主体的第一表面的一侧，且所述第二流入段位于所述除气泡流道远离所述主体的第一表面的一侧；所述第一流入段的第一端与所述接入口连通，第二端通过所述第一过孔与所述第二流入段的第一端连通；所述第二流入段的第二端通过所述第二过孔与所述除气泡流道的输入端连通。

7.根据权利要求6所述的体外器官培养装置，其特征在于，所述流入流道还包括第三流入段和第三过孔，所述除气泡流道通过所述第三流入段与所述培养舱室连通，所述第三过孔沿所述主体的厚度方向分布；所述第三流入段位于所述除气泡流道远离所述主体的第一表面的一侧，所述第三流入段与所述除气泡流道之间通过所述第三过孔连通。

8.根据权利要求7所述的体外器官培养装置，其特征在于，所述流出流道包括第一流出段、第二流出段和第四过孔，所述第四过孔沿所述主体的厚度方向分布；

所述第一流出段位于所述除气泡流道远离所述主体的第一表面的一侧，且所述第一流出段位于所述第二流出段远离所述主体的第一表面的一侧，所述第一流出段的第一端与所述培养舱室连通，第二端通过所述第四过孔与所述第二流出段的第一端连通；所述第二流出段的第二端与所述接出口连通。

9.根据权利要求8所述的体外器官培养装置，其特征在于，所述主体包括本体和底板，所述底板固定于所述本体，所述底板上设置有流体槽，通过所述本体覆盖所述流体槽形成供流体流动的流道，所述流道包括所述流入流道的第二流入段、第三流入段以及所述流出流道的第一流出段。

10.根据权利要求8所述的体外器官培养装置，其特征在于，所述主体包括本体和底板，所述底板固定于所述本体，所述本体靠近底板的一侧设置有流体槽，通过所述底板覆盖所述流体槽形成供流体流动的流道，所述流道包括流入流道的第二流入段、第三流入段以及所述流出流道的第一流出段。

11.根据权利要求9或10任意一项所述的体外器官培养装置，其特征在于，还包括加固装置，所述加固装置包括固定件和辅助固定件，所述主体上嵌设所述固定件，所述辅助固定件依次穿过所述压合板、所述多孔膜与所述主体上的所述固定件连接。

12.根据权利要求11所述的体外器官培养装置，其特征在于，

所述第一安装槽的底面的中部设置有安装凸起，所述多孔膜套设于所述安装凸起；所述除气泡流道环绕所述安装凸起的外周布置；

所述固定件穿过所述安装凸起与所述底板上的辅助固定件螺纹连接；

或者，所述固定件与嵌设于所述安装凸起的所述辅助固定件螺纹连接。

13.根据权利要求11所述的体外器官培养装置，其特征在于，

所述固定件为滚花螺母，所述滚花螺母采用热压的方式固定于所述主体。

14.根据权利要求9或10任意一项所述的体外器官培养装置，其特征在于，所述本体上至少设置有一个储液室，所述储液室朝向所述底板的一侧贯穿至所述底板；

所述储液室设置于预设位置，所述预设位置包括所述流入流道与所述接入口的连接处、所述流入流道与所述培养舱室的连接处、所述培养舱室与所述流出流道的连接处以及所述流出流道与接出口的连接处。

15.一种在权利要求1-14任意一项所述体外器官培养装置上建立和培养体外器官模型的方法。

16.一种如权利要求15所述方法制备的体外器官模型和/或体外器官疾病模型。

17.一种如权利要求16所述的体外器官模型和/或体外器官疾病模型在药物分析中的应用。