【摘 要】
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芯片实验室是一种利用受控微流实现芯片上实验的技术。在芯片实验室发展的20年间,在各个研究领域展现出巨大的潜力。但是,由于芯片及控制设备的制造过程复杂、成本高、体积大、寿命短、不方便等因素,这项技术并不能像手机那样进入到日常生活中。本文建立了微流驱动理论并在该理论的框架下找到了最简化微流泵工艺的途径,这一技术克服了微流控芯片控制中的主要工程学困难,并设计制作出磁性振荡泵（O-pump）,该泵性能稳定
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芯片实验室是一种利用受控微流实现芯片上实验的技术。在芯片实验室发展的20年间,在各个研究领域展现出巨大的潜力。但是,由于芯片及控制设备的制造过程复杂、成本高、体积大、寿命短、不方便等因素,这项技术并不能像手机那样进入到日常生活中。本文建立了微流驱动理论并在该理论的框架下找到了最简化微流泵工艺的途径,这一技术克服了微流控芯片控制中的主要工程学困难,并设计制作出磁性振荡泵（O-pump）,该泵性能稳定,尺寸小于1.5 mm,功耗在10 mW左右,这样低的功耗相当于一个可移动电源能够使用200天,且手机可以直接驱动。将控制信号通过音乐技术写入音频文件,可直接通过MP3或手机的音乐播放菜单进行模块化编程,这种驱动方式与材料无关,可应用与任何硬质芯片中,包括硅基的全玻璃芯片或硅晶片。在磁性振荡泵的基础上,设计出一种具有适合人胚胎干细胞生存条件的人工细胞巢环流芯片,其精密的流体微环境控制,能够在干细胞剪切力阈值内,将人工细胞巢外营养物质带入细胞巢内,提升物质交换速率,促进人胚胎干细胞增殖分裂。结合Matrigel基质胶覆盖法,达到在人工细胞巢微流控芯片上的三维细胞培养,使体外模拟微环境更加接近生物体内。微流控芯片是一种新型、方便的细胞或组织微环境模拟技术和研究方法,它以传统培养皿的操作和成本实现了芯片实验室的功能。
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