(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210810808.0 (22)申请日 2022.07.11 (71)申请人 苏州欧奇普系统科技有限公司 地址 215000 江苏省苏州市高新区科技城 科灵路78号软件园5号楼3 01-27室 (72)发明人 胡汉昆　胡奕欣　陈节心　张文庆　 谢地　辛梦茹　 (74)专利代理 机构 深圳市六加知识产权代理有 限公司 4 4372 专利代理师 向彬 (51)Int.Cl. C12M 3/00(2006.01) C12M 1/00(2006.01) C12M 1/36(2006.01) C12M 1/42(2006.01)C12M 1/34(2006.01) G01N 21/64(2006.01) G01N 35/00(2006.01) G01N 35/10(2006.01) (54)发明名称 一种人体 器官芯片微 流控系统和实现方法 (57)摘要 本发明涉及生物 微流控技术领域， 提供了一 种人体器官芯片微流控系统和实现方法。 其中系 统包括操作台、 流量控制臂和固定在操作台上的 多块人体器官芯片， 人体器官芯片由多个器官细 胞培养腔通过导流管道连接得到； 流量控制臂用 于控制所述操作台的倾斜方向和倾斜程度， 以控 制操作台上多块人体器官芯片中灌流液的流向 和灌流液的整体流速； 导流管道内壁覆盖有微纳 鞭毛， 当相应导流管道中灌流液流速小于预设流 速时， 控制微纳鞭毛拨动灌流液前进， 加快灌流 液在相应导流管道中的流速。 本发 明通过控制携 带有药物灌流液的整体流向和整体流速， 实现流 速的整体调节； 同时实现了流速的微调； 从而能 够调节人体器官芯片中各器官细胞培养腔的投 药量和投药速度。 权利要求书2页 说明书11页 附图10页 CN 115181666 A 2022.10.14 CN 115181666 A 1.一种人体器官芯片微流控系统， 其特征在于， 包括操作台(1)、 流量控制臂(2)和固定 在操作台(1)上的多块人体 器官芯片(3)， 具体包括： 所述人体 器官芯片(3)由多个 器官细胞培 养腔(31)通过导 流管道(32)连接得到； 所述流量控制臂(2)用于控制所述操作台(1)的倾斜方向和倾斜程度， 以控制操作台 (1)上多块人体器官芯片(3)中灌流液的流向和灌流液的整体流速； 其中， 所述灌流液中携 带有药物； 所述导流管道(32)内壁覆盖有微纳鞭毛(320)， 当相应导流管道(32)中灌流液流速小 于相应的预设流速时， 通过控制所述微纳鞭毛(320)拨动灌流液前进， 加快灌流液在相应导 流管道(32)中的流速 。 2.根据权利要求1所述的人体器官芯片微流控系统， 其特征在于， 所述流量控制臂(2) 具体包括底座(21)、 第一 转轴(22)、 第一控制臂(23)、 第二 转轴(24)和第二控制臂(25)； 所述第一控制臂(23)的一端通过所述第一转轴(22)与所述底座(21)连接， 所述第一控 制臂(23)的另一端通过所述第二转轴(24)与所述第二控制臂(25)的一端 连接， 所述操作台 (1)固定在所述第二控制臂(25)的另一端； 所述第一控制臂(23)用于控制操作台(1)沿第一方向转动倾斜， 所述第二控制臂(25) 用于控制操作台(1)沿第二方向转动倾斜， 从而控制所述操作台(1)的倾斜方向和倾斜程 度； 其中， 所述第一 转轴(22)的转轴 轴向与所述第二 转轴(24)的转轴 轴向垂直。 3.根据权利要求1所述的人体器官芯片微流控系统， 其特征在于， 所述通过控制所述微 纳鞭毛(320)拨动灌流液 前进， 加快灌流液在相应导 流管道(32)中的流速， 具体包括： 所述导流管道(32外壁排列缠绕有多个电磁线圈(321)， 每个电磁线圈(321)的磁场作 用于导流管道(32)内壁相应区域的微纳鞭毛(320)； 控制所述导流管道(32)外壁的各电磁线圈(321)的磁场方向和磁场大小， 使所述微纳 鞭毛(320)形成自导流管道(32)的第一端口向导流管道(32)的第二端口推进的波浪， 从而 拨动灌流液前进， 加快灌流液的流速； 其中， 所述第一端口为导流管道(32)中灌流液进入的 端口， 所述第二端口为 导流管道(32)中灌流液离开的端口。 4.根据权利要求3所述的人体器官芯片微流控系统， 其特征在于， 所述控制所述导流管 道(32)外壁的各电磁线圈(321)的磁场方向和磁场大小， 使所述微纳鞭毛(320)形成自导流 管道(32)的第一端口向导 流管道(32)的第二端口推进的波浪， 具体包括： 控制第一电磁线圈(32 1)的磁场方向和磁场大小， 使在所述第一电磁线圈(32 1)的磁场 作用下， 相应微纳鞭毛(320)由第一端口方向第二端口方向拨动， 且拨动的速度大于灌流液 在所述导流管道(32)中流速； 自导流管道(32)的第一端口方向向导流管道(32)的第二端口方向， 依次选择相应的电 磁线圈(321)作为第一电磁线圈(321)， 控制相应的微纳鞭毛(320)拨动， 形成自导流管道 (32)的第一端口向导 流管道(32)的第二端口推进的波浪。 5.根据权利要求4所述的人体器官芯片微流控系统， 其特征在于， 所述控制所述导流管 道(32)外壁的各电磁线圈(321)的磁场方向和磁场大小， 使所述微纳鞭毛(320)形成自导流 管道(32)的第一端口向导 流管道(32)的第二端口推进的波浪， 还 包括： 在相应微纳鞭毛(320)拨动结束后， 控制相应的电磁线圈(321)的磁场方向和磁场大 小， 使所述微纳鞭毛(320)恢复至朝向第一端口方向倾斜弯曲， 以等待下一次拨动， 使形成权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115181666 A 2循环的自导流管道(32)的第一端口向导流管道(32)的第二端口推进的波浪， 其中， 所述恢 复的速度小于灌流液在所述 导流管道(32)中的流速 。 6.根据权利要求1所述的人体器官芯片微流控系统， 其特征在于， 所述导流管道(32)内 壁覆盖的微纳鞭毛(320)是由磁性 微球(3201)排列组装而成的， 具体包括： 将磁性微球(3201)悬浮液置于预设方向的磁场中， 使磁性微球(3201)形成预设方向排 列的鞭毛阵列单 元， 将所述鞭毛阵列单 元覆盖安装至所述 导流管道(32)的内壁。 7.根据权利 要求6所述的人体器官芯片微流控系统， 其特征在于， 所述磁性微球(3201) 表面组装有纳米疏水颗粒(3202)， 使所述微纳鞭毛(320)具有 疏水作用， 以通过所述微纳鞭 毛(320)推送灌流液 前进。 8.根据权利要求3所述的人体器官芯片微流控系统， 其特征在于， 所述系统还包括处理 器(4)和驱动模块(5)， 所述驱动模块(5)用于为电磁线圈(321)提供电流， 以驱动电磁线圈 (321)产生相应的磁场； 所述处理器(4)用于控制所述驱动模块(5)， 使控制相应的电磁线圈 (321)的磁场方向和磁场大小。 9.根据权利要求1 ‑8任一所述的人体器官芯片微流控系统， 其特征在于， 所述系统还包 括紫外线发射器(6)和荧光接收器(7)， 使用荧光物标记法标记药物， 并在灌流液携带药物 导流过程中， 使用所述紫外线发射器(6)发射紫外线， 以激发荧光物发出荧光， 使用荧光接 收器(7)接收所述 荧光， 从而观察所述灌流液在各导 流管道(32)中的流向和流速 。 10.一种人体 器官芯片微 流控系统的实现方法， 其特 征在于， 包括： 通过所述流量控制臂(2)调整操作台(1)的倾斜方向和倾斜程度， 以控制操作台(1)上 多块人体 器官芯片(3)中灌流液的流向和灌流液的整体流速； 将每块人体器官芯片(3)中所处位置相同的导流管道(32)划分至一个控制组， 由驱动 模块(5)对 控制组中的导 流管道(32)进行 联动控制； 以所述多块人体器官芯片(3)中的一块作为基准芯片， 在对所述基准芯片进行投药时， 使用荧光物标记法标记药物， 并在 灌流液携带药物导流过程中， 使用所述紫外线发射器(6) 发射紫外线， 以激发荧光物发出荧光， 使用荧光接收器(7)接收所述荧光， 从而观察所述灌 流液在各导流管道(32)中的流向和流速， 若相应导流管道(32)中的灌流液流速低于相应的 预设流速， 则控制所述导流管道(32)对应的控制组， 使所述控制组中的所有导流管道(32) 内壁的微纳鞭毛(320)拨动灌流液 前进， 加快灌流液在相应导 流管道(32)中的流速 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115181666 A 3