CN211771352U - 新型肾脏祖细胞培养微流控芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型肾脏祖细胞培养微流控芯片，包括第一主流道、第一微阀、第二微阀、第三微阀、第二主流道及多个并列排布的细胞培养单元，多个并列排布的细胞培养单元位于所述第一主流道与所述第二主流道之间，每个所述细胞培养单元包括第一培养池、第二培养池及三相微通道，所述第二微阀用于控制所述第一培养池和所述第二培养池的连通或关闭，所述三相微通道包括两个流动相通道和一个分散相通道，所述分散相通道与所述两个流动相通道相交形成十字交叉状。本实用新型能够微量控制培养液的流通，实现精确控制。

Description

新型肾脏祖细胞培养微流控芯片

技术领域

本实用新型涉及微流控芯片技术领域，尤其涉及新型肾脏祖细胞培养微流控芯片。

背景技术

肾衰竭是一个全球性的健康问题，有调查研究表明8％～16％的成年人患有慢性肾脏病，且多数急性肾损伤易进展为慢性肾功能衰竭，即尿毒症。全球慢性肾功能衰竭患者，多数依靠终身透析维持生命，透析可替代肾脏的滤过功能，但肾脏的许多其他功能，如促红细胞生成素的产生、维生素D的活化，却无法通过透析来替代。目前的治疗手段不能修复损伤的肾脏组织，无法恢复原有的肾脏功能，所以需要人工培养肾脏祖细胞，细胞微环境的动态平衡是保证细胞正常增殖、分化、代谢和功能活动的重要条件，微环境发生改变，细胞也会随之发生相应的变化。因此，胚胎发育、组织修复、肿瘤发生等生理病理过程与细胞所处的微环境息息相关。很多生理病理的研究都是基于细胞体外培养实现的，而传统的细胞体外培养只能提供一种静态的、宏观的、二维的细胞生长环境，细胞在体外改变的环境下增生逐渐丧失了原有的性状，往往和体内情况不相符。

随着组织培养工程的新兴发展，三维细胞培养技术应运而生，其可以最大程度地模拟体内的微环境。传统的三维细胞研究方法有基质覆盖培养、旋转烧瓶培养、微载体培养、预置支架培养及旋转细胞培养系统等，这些三维细胞培养技术不仅操作繁琐，而且试剂耗量大，更为重要的是，相对于细胞的微小尺寸，这种培养环境与体内环境相差较远，客观上难以真实反映生理状态下细胞的生物学特征。20世纪90年代初基于微机电系统(MEMS)加工技术发展起来的微流控芯片，又称芯片实验室，具有多种单元技术、在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成的特征和优点。而且微流控芯片设计的微流道尺寸(通常10～100μm)与典型的哺乳类细胞尺寸(10～20μm)处于相同量级，并且微尺度下传热、传质较快，可以提供有利的细胞生长研究环境，同时微流控芯片可以满足高通量细胞分析的需要。正因为微流控芯片具有上述传统细胞生物学研究方法所不及的优点，使其成为细胞研究的重要平台，在生物医学领域显示了广阔的应用前景。

用于细胞的三维培养和微环境的模拟的微流控芯片取得了一定的进展，但是也存在很多不足，普遍存在通量低下的问题，不能精确控制流量。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供新型肾脏祖细胞培养微流控芯片，使养分的流量能够精确控制。

本实用新型通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种新型肾脏祖细胞培养微流控芯片，包括第一主流道、第一微阀、第二微阀、第三微阀、第二主流道及多个并列排布的细胞培养单元，多个并列排布的细胞培养单元位于所述第一主流道与所述第二主流道之间；

每个所述细胞培养单元包括第一培养池、第二培养池及三相微通道，所述第二微阀用于控制所述第一培养池和所述第二培养池的连通或关闭；

所述第一培养池通过所述三相微通道与所述第一主流道连接，所述第一微阀用于控制所述第一培养池上的所述三相微通道与所述第一主流道的连通或关闭；

所述第二培养池通过所述三相微通道与所述第二主流道连接，所述第三微阀用于控制所述第二培养池上的所述三相微通道与所述第二主流道的连通或关闭；

所述三相微通道包括两个流动相通道和一个分散相通道，所述分散相通道与所述两个流动相通道相交形成十字交叉状。

进一步的，所述每个所述培养池与所述三相微通道的对应比例为1:8～16，所述三相微通道并排于所述第一培养池的侧壁上，所述三相微通道并排于所述第二培养池的侧壁上。

进一步的，所述第一主流道与所述三相微通道的连接通道上设有第一流量计量器，所述第二主流道与所述三相微通道处设有第二流量计量器。

进一步的，所述新型肾脏祖细胞培养微流控芯片还包括与所述流量计量器连接的电子显示屏。

进一步的，所述第二微阀的数量为一个，所述第二微阀联动控制所述细胞培养单元的第一培养池和第二培养池的连通和关闭；

所述第一微阀的数量为多个，与多个所述细胞培养单元一一对应，每个所述第一微阀独立控制对应的所述细胞培养单元与所述第一主流道的连通和关闭。

本实用新型的有益效果：本实用新型包括第一主流道、第一微阀、第二微阀、第三微阀、第二主流道及多个并列排布的细胞培养单元，多个并列排布的细胞培养单元位于所述第一主流道与所述第二主流道之间，每个所述细胞培养单元包括第一培养池、第二培养池及三相微通道，所述第二微阀用于控制所述第一培养池和所述第二培养池的连通或关闭，所述三相微通道包括两个流动相通道和一个分散相通道，所述分散相通道与所述两个流动相通道相交形成十字交叉状。本实用新型能够微量控制培养液的流通，实现精确控制。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型三相微通道的结构示意图；

其中，1-第一主流道、2-第一微阀、3-第二微阀、4-第二主流道、5-细胞培养单元、51-第一培养池、52-第二培养池、53-三相微通道、531-流动相通道、 532-分散相通道、6-第一流量计量器、7-第二流量计量器、8-电子显示屏。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明：

如图1至图2所示

一种新型肾脏祖细胞培养微流控芯片，包括第一主流道1、第一微阀2、第二微阀3、第三微阀、第二主流道4及多个并列排布的细胞培养单元5，多个并列排布的细胞培养单元5位于所述第一主流道1与所述第二主流道4之间，每个细胞培养单元5独立存在，互不干扰，每个所述细胞培养单元5包括第一培养池 51、第二培养池52及三相微通道53，所述第二微阀3用于控制所述第一培养池 51和所述第二培养池52的连通或关闭，所述第一培养池51与所述第二培养池 52通过微型管道连接，所述第一培养池51通过所述三相微通道53与所述第一主流道1连接，所述第一微阀2用于控制所述第一培养池51上的所述三相微通道53与所述第一主流道1的连通或关闭，所述第二培养池52通过所述三相微通道53与所述第二主流道4连接，所述第三微阀用于控制所述第二培养池52上的所述三相微通道53与所述第二主流道4的连通或关闭，所述三相微通道53包括两个流动相通道531和一个分散相通道532，所述分散相通道532与所述两个流动相通道531相交形成十字交叉状。所述三相微通道53中的三条流路聚焦一个管道中，所述分散相通道532与所述流动相通道531相汇合于十字交叉管处，上下对称的所述流动相通道531中的流动液体同时挤压所述分散相通道532中的液体，使其断裂，从而形成液滴，进而实现微流控制。

所述每个所述培养池与所述三相微通道53的对应比例为1:8～16，所述三相微通道53并排于所述第一培养池51的侧壁上，所述三相微通道53并排于所述第二培养池52的侧壁上。所述三相微通道53位于所述第一培养池51的上侧壁，数量为4～8个，所述三相微通道53还位于所述第二培养池52的下侧壁，数量为4～8个；当然，所述三相微通道53还可以位于所述细胞培养单元5的左右两侧壁上，不过所述第一主流道1和所述第二主流道4就要为迂回弯折结构。

所述第一主流道1与所述三相微通道53的连接通道上设有第一流量计量器6，所述第二主流道4与所述三相微通道53处设有第二流量计量器7。所述第一流量计量器6和所述第二流量计量器7能够分别计量所述第一主流道1和所述第二主流道4流入所述细胞培养单元5的液体量，进一步的方便实验人员控制流量。

所述新型肾脏祖细胞培养微流控芯片还包括与所述流量计量器连接的电子显示屏8。所述电子显示屏8能够分别将所述第一流量计量器6和所述第二流量计量器7的流量数直观的显示出来，避免实验人员由于读数错误带来的误差，进一步的提高了流量控制精度。

所述第二微阀3的数量为一个，所述第二微阀3联动控制所述细胞培养单元 5的第一培养池51和第二培养池52的连通和关闭，这样设计可以减少微阀的使用数目，在满足一般要求的同时能节约成本，节约空间。所述第一微阀2的数量为多个，与多个所述细胞培养单元5一一对应，每个所述第一微阀2独立控制对应的所述细胞培养单元5与所述第一主流道1的连通和关闭。每个第一微阀2独立存在，能够分别控制流量的大小，并列的所述细胞培养单元5能够形成直观的对比。

本实用新型的使用方法如下：将母细胞分别放置于所述第一培养池51和所述第二培养池52，通过所述电子显示屏8观察液体的流入量，进而通过所述第一微阀2和所述第三微阀来控制加入所述细胞培养单元5的液体养分，再而通过控制所述第二微阀3来控制所述第一培养池51和所述第二培养池52的通断，将两者进行混合。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (5)

1.一种新型肾脏祖细胞培养微流控芯片，其特征在于：包括第一主流道、第一微阀、第二微阀、第三微阀、第二主流道及多个并列排布的细胞培养单元，多个并列排布的细胞培养单元位于所述第一主流道与所述第二主流道之间；

每个所述细胞培养单元包括第一培养池、第二培养池及三相微通道，所述第二微阀用于控制所述第一培养池和所述第二培养池的连通或关闭；

所述第一培养池通过所述三相微通道与所述第一主流道连接，所述第一微阀用于控制所述第一培养池上的所述三相微通道与所述第一主流道的连通或关闭；

所述第二培养池通过所述三相微通道与所述第二主流道连接，所述第三微阀用于控制所述第二培养池上的所述三相微通道与所述第二主流道的连通或关闭；

所述三相微通道包括两个流动相通道和一个分散相通道，所述分散相通道与所述两个流动相通道相交形成十字交叉状。

2.根据权利要求1所述的新型肾脏祖细胞培养微流控芯片，其特征在于：每个所述培养池与所述三相微通道的对应比例为1:8～16，所述三相微通道并排于所述第一培养池的侧壁上，所述三相微通道并排于所述第二培养池的侧壁上。

3.根据权利要求1所述的新型肾脏祖细胞培养微流控芯片，其特征在于：所述第一主流道与所述三相微通道的连接通道上设有第一流量计量器，所述第二主流道与所述三相微通道处设有第二流量计量器。

4.根据权利要求3所述的新型肾脏祖细胞培养微流控芯片，其特征在于：还包括与所述流量计量器连接的电子显示屏。

5.根据权利要求1～3任一项所述的新型肾脏祖细胞培养微流控芯片，其特征在于：所述第二微阀的数量为一个，所述第二微阀联动控制所述细胞培养单元的第一培养池和第二培养池的连通和关闭；

所述第一微阀的数量为多个，与多个所述细胞培养单元一一对应，每个所述第一微阀独立控制对应的所述细胞培养单元与所述第一主流道的连通和关闭。

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