细胞膜渗透性是细胞的重要生物物理学性质之一,其在生物工程、再生医学、器官工程和生物保存中扮演着重要角色。而测量细胞膜的渗透性质是通过微装置内胞外溶液渗透压转变的实验测量得到的。然而大多数研究者们并没有对微装置及其相应的实验程序做过系统的研究,这就是为什么不同研究者的之间的测量结果相差很大的原因。本文基于传热传质和对流扩散原理的指导,设计并改进了微灌流腔装置。同时,还通过实验验证和利用有限元分析方法数值计算了微通道以及管路中的胞外溶液的浓度分布变化。对比数据结果后证明,在细胞渗透性实验中使用惯用的理想阶跃浓度函数去拟合细胞膜渗透性参数时会不可避免的带来较大的误差,而本研究中确定浓度函数保证了拟合得到的参数的精确性和可靠性。此外,本文还设计制作了专用来测量卵母细胞渗透的微灌流腔。收集并测试了共计57颗受精失败的卵母细胞的渗透性参数。所得到测量数据为将来的研究提供了有用的参考,同时也丰富了卵母细胞在不同低温保护剂条件下的卵膜渗透性。实验结果还表明,可以在低温保存之前记录卵母细胞添加低温保护剂时的体积变化来评估该卵母细胞的体外受精成功率。最后,本文还对微流控的液滴技术进行了探索,积累了大量相关经验。总之,所述的研究工作有利于更好的理解低温生物学,也有利于设计出更好更稳定的低温保存协议。通过提高实验测量细胞渗透性的精确性,本文的研究工作对改进低温生物学的研究有着巨大的潜力。