RU2592687C1 - Device of micro fluid system valves pneumatic control - Google Patents
Device of micro fluid system valves pneumatic control Download PDFInfo
- Publication number
- RU2592687C1 RU2592687C1 RU2015125765/10A RU2015125765A RU2592687C1 RU 2592687 C1 RU2592687 C1 RU 2592687C1 RU 2015125765/10 A RU2015125765/10 A RU 2015125765/10A RU 2015125765 A RU2015125765 A RU 2015125765A RU 2592687 C1 RU2592687 C1 RU 2592687C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure
- working medium
- line
- pneumatic
- low pressure
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title abstract description 23
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000003584 silencer Effects 0.000 claims description 5
- 102100021923 Prolow-density lipoprotein receptor-related protein 1 Human genes 0.000 claims description 4
- 101710202113 Prolow-density lipoprotein receptor-related protein 1 Proteins 0.000 claims description 4
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 48
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 29
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 26
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 13
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000004087 circulation Effects 0.000 description 6
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 6
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 5
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 4
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 4
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 4
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000000018 DNA microarray Methods 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 230000004089 microcirculation Effects 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 230000003285 pharmacodynamic effect Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101150116544 CYP3A4 gene Proteins 0.000 description 1
- 208000010667 Carcinoma of liver and intrahepatic biliary tract Diseases 0.000 description 1
- 239000006144 Dulbecco’s modified Eagle's medium Substances 0.000 description 1
- 102000002812 Heat-Shock Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010004889 Heat-Shock Proteins Proteins 0.000 description 1
- 206010073069 Hepatic cancer Diseases 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 230000002421 anti-septic effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229940059720 apra Drugs 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 238000002512 chemotherapy Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 210000004748 cultured cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009509 drug development Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000002900 effect on cell Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000005714 functional activity Effects 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 206010073071 hepatocellular carcinoma Diseases 0.000 description 1
- 210000004263 induced pluripotent stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 201000002250 liver carcinoma Diseases 0.000 description 1
- 210000005229 liver cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 238000013334 tissue model Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
- 239000002676 xenobiotic agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M3/00—Tissue, human, animal or plant cell, or virus culture apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
- F15D1/00—Influencing flow of fluids
- F15D1/02—Influencing flow of fluids in pipes or conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
- F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
- F04F5/44—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04F5/02 - F04F5/42
- F04F5/48—Control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Virology (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к устройствам для культивирования клеточных моделей тканей млекопитающих, а именно к устройству управления, включающему пневматическую схему управления работой клапанов, расположенных в микроканалах микрофлюидной системы (устройства) с циркулирующей питательной средой.The invention relates to devices for the cultivation of cellular models of mammalian tissue, and in particular to a control device comprising a pneumatic control circuit for the operation of valves located in the microchannels of a microfluidic system (device) with a circulating nutrient medium.
В настоящем изобретении под микрофлюидной системой (МС) понимается устройство, которое в литературе также может встречаться как биочип, и представляет собой изделие из стекла, кремния, термопластов и/или реактопластов, содержащее микрофлюидные (с характерным размером сечения от 1 мкм до 1000 мкм) каналы, а также эластичные клапаны, обладающие способностью деформироваться под воздействием повышенного или пониженного относительного давления воздуха, изменяя просвет канала вплоть до полного его закрытия. МС могут в числе прочего использоваться для решения задач in vitro исследований, в том числе включающих культивирование живых клеток.In the present invention, a microfluidic system (MS) is understood to mean a device that can also be found in the literature as a biochip, and is a product made of glass, silicon, thermoplastics and / or thermosets containing microfluidic ones (with a characteristic cross-sectional size from 1 μm to 1000 μm) channels, as well as elastic valves with the ability to deform under the influence of high or low relative air pressure, changing the lumen of the channel until it is completely closed. MS can, among other things, be used to solve in vitro research tasks, including those involving the cultivation of living cells.
Заявляемое устройство пневматического управления выполнено с возможностью подачи воздуха под повышенным или пониженным относительно атмосферного давлением на клапаны, регулировки величины повышенного или пониженного давления подаваемого воздуха, частоты и порядка переключения клапанов, обеспечивающих управление движением питательной среды в микрофлюидной системе. Микрофлюидные системы с заявляемым устройством пневматического управления клапанами позволяют моделировать микроциркуляцию крови in vivo путем поддержания пульсирующего тока питательной среды с определенными характеристиками и могут быть использованы при проведении исследований в области клеточной биологии, в т.ч. для изучения фармакокинетики и фармакодинамики лекарственных средств, для исследований in vitro биологически активных веществ и ксенобиотиков на клеточных моделях, а также в персонализированной медицине, например, при персонализированном подборе химиотерапии.The inventive pneumatic control device is configured to supply air under increased or decreased relative to atmospheric pressure on the valves, adjust the magnitude of the increased or reduced pressure of the supplied air, the frequency and order of switching valves, providing control of the movement of the nutrient medium in the microfluidic system. Microfluidic systems with the claimed pneumatic valve control device allow simulating in vivo blood microcirculation by maintaining a pulsating current of the nutrient medium with certain characteristics and can be used in research in the field of cell biology, including for studying the pharmacokinetics and pharmacodynamics of drugs, for in vitro studies of biologically active substances and xenobiotics in cell models, as well as in personalized medicine, for example, with a personalized selection of chemotherapy.
Уровень техникиState of the art
Культивирование клеток в МС на сегодняшний день является одним из наиболее перспективных подходов, обеспечивающих in vitro условия, сходные с условиями in vivo, для поддержания жизнеспособности, функциональной активности и стабильности клеточных культур в течение длительного времени (до 28 дней), с возможностью регистрации изменения параметров, характеризующих функциональный статус клеток на молекулярном уровне, что позволяет исследовать отдельные параметры безопасности, фармакодинамики и фармакокинетики лекарственных средств и ксенобиотиков.Cell cultivation in MS is by far one of the most promising approaches providing in vitro conditions similar to in vivo conditions for maintaining viability, functional activity and stability of cell cultures for a long time (up to 28 days), with the possibility of recording parameter changes characterizing the functional status of cells at the molecular level, which allows us to study individual safety parameters, pharmacodynamics and pharmacokinetics of drugs and xenobiot Cove.
В настоящее время с целью изучения системного ответа организма на воздействие лекарственных средств в условиях, близких к физиологическим, активно разрабатываются МС для культивирования клеток различной органной принадлежности. При этом для оптимизации процесса разработки лекарственных препаратов известно использование микрофлюидных биореакторов, позволяющих одновременно совместно культивировать несколько клеточных моделей тканей. Для указанных целей используются МС с ячейками объемом менее 1 мл для культивирования клеток, объединенных сетью микроканалов диаметром менее 1 мм [Ashraf, Tayyaba, Afzulpurkar, 2011; Verpoorte, Rooij De, 2003]. Микроскопические модели тканей и органов на основе клеточных культур, воспроизводящие реальные соотношения между объемами различных тканей в организме и моделирующие взаимодействия между ними в условиях, близких к физиологическому току жидкости (так называемые «орган на чипе» и «человек на чипе»), представляют собой замену традиционных методов исследований с использованием клеточных культур и доклинических испытаний на животных. При этом следует отметить, что морфофункциональный статус клеток, культивируемых в МС (биореакторе), сильно зависит от условий культивирования. Важную роль при воспроизведении условий, близких к физиологическим, в процессе культивирования клеток, играют механические, в том числе гидродинамические воздействия, обусловленные как геометрической структурой, параметрами клеточных ячеек и соединяющих их каналов, так и параметрами микронасоса и клапанов, управляющих током жидкости. В качестве основных параметров таких воздействий можно выделить давление жидкости в ячейке с клетками и касательные напряжения на поверхности клетки. Негативное влияние на функциональный статус клеточных моделей оказывает как отсутствие механического воздействия на клеточные модели, так и воздействие, превышающее физиологическую норму. Периодичность (частота) воздействия, что характерно для живых систем, играет не меньшую роль, чем величина и характер воздействия. Правильно организованный процесс культивирования существенно улучшает морфофункциональный статус клеток, позволяет избежать стрессирования клеток, качественным образом повышая информативность модели. Поддержание вышеперечисленных параметров МС осуществляется, как правило, посредством устройств управления МС.Currently, in order to study the systemic response of the body to the effects of drugs under conditions close to physiological, MS is actively being developed for the cultivation of cells of various organ belonging. At the same time, to optimize the process of drug development, it is known to use microfluidic bioreactors that can simultaneously cultivate several cellular tissue models simultaneously. For these purposes, MSs with cells with a volume of less than 1 ml are used to cultivate cells united by a network of microchannels with a diameter of less than 1 mm [Ashraf, Tayyaba, Afzulpurkar, 2011; Verpoorte, Rooij De, 2003]. Microscopic models of tissues and organs based on cell cultures that reproduce real relationships between the volumes of various tissues in the body and simulate the interactions between them under conditions close to the physiological fluid flow (the so-called “organ on a chip” and “man on a chip”), are replacing traditional research methods using cell cultures and preclinical animal testing. It should be noted that the morphofunctional status of cells cultured in MS (bioreactor) is highly dependent on cultivation conditions. An important role in reproducing conditions close to physiological in the process of cell cultivation is played by mechanical, including hydrodynamic, effects due to both the geometric structure, the parameters of the cell cells and their connecting channels, and the parameters of the micropump and valves that control the fluid flow. As the main parameters of such effects, we can distinguish the fluid pressure in the cell cell and the tangential stresses on the cell surface. A negative effect on the functional status of cell models is exerted by both the absence of a mechanical effect on cell models and an effect that exceeds the physiological norm. The frequency (frequency) of exposure, which is typical for living systems, plays no less role than the magnitude and nature of the impact. A properly organized cultivation process significantly improves the morphofunctional status of cells, avoids cell stress, and qualitatively increases the information content of the model. Maintaining the above MS parameters is carried out, as a rule, by means of MS control devices.
В ряде МС применяются эластичные клапаны для управления движением среды [US 6899137 В2]. Комбинация из нескольких клапанов может использоваться для создания интегрированного в МС насоса, клапаны при этом могут управляться пневматически [US 20140197339 А1].Some MSs use elastic valves to control fluid movement [US 6899137 B2]. A combination of several valves can be used to create an integrated pump in the MS, while the valves can be controlled pneumatically [US 20140197339 A1].
Известен комплекс AF1 Dual фирмы Elveflow, предназначенный для управления микрофлюидными устройствами повышенным или пониженным давлением воздуха. Однако данный комплекс предназначен для прямого управления давлением жидкости в микрофлюидных устройствах и имеет соответствующие характеристики, кроме того, имеет только один управляющий выход, что в совокупности не позволяет применять его для управления насосами на основе нескольких эластичных мембран.The known complex AF1 Dual company Elveflow, designed to control microfluidic devices with high or low air pressure. However, this complex is designed for direct control of fluid pressure in microfluidic devices and has the corresponding characteristics, in addition, it has only one control output, which together does not allow it to be used to control pumps based on several elastic membranes.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство управления LiverChip фирмы Zyoxel (CN BIO Innovations Ltd) [С. Rowe и др. LiverChip supports enhanced maturation of hepatocyte-like cells from human induced pluripotent stem cells // Application Note LCP-001. 2014. CN BIO Innovations Ltd.]. LiverChip имеет в биочипе микронасос на основе эластичных мембран, управляемый пневматически повышенным или пониженным давлением воздуха. Для создания данных управляющих сигналов используются пневмораспределители аналогично заявляемому изобретению.Closest to the claimed invention is a control device LiverChip company Zyoxel (CN BIO Innovations Ltd) [C. Rowe et al. LiverChip supports enhanced maturation of hepatocyte-like cells from human induced pluripotent stem cells // Application Note LCP-001. 2014. CN BIO Innovations Ltd.]. LiverChip has in its biochip a micropump based on elastic membranes controlled by pneumatically increased or decreased air pressure. To create these control signals, pneumatic valves are used similarly to the claimed invention.
Однако известное устройство не обеспечивает постоянные не зависящие от изменений объемных расходов воздуха значения повышенного и пониженного давления, подаваемые на мембраны микронасоса, что может приводить к стрессированию клеточных моделей из-за повышения частоты механических воздействий, вызванного нежелательными изменениями давления на мембранах насоса.However, the known device does not provide constant independent of changes in air volumetric flow rates of high and low pressure supplied to the micropump membranes, which can lead to stress in cell models due to an increase in the frequency of mechanical stress caused by undesirable changes in pressure on the pump membranes.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего пневматическое управление работой клапанов МС и реализующего оптимальный режим движения жидкости по микроканалам МС с оптимальными механическими воздействиями на клеточные модели.The objective of the invention is to provide a device that provides pneumatic control of the valves MS and implements the optimal mode of fluid movement through the microchannels of the MS with optimal mechanical stresses on cell models.
Техническим результатом является повышение стабильности характеристик пневматических сигналов, формируемых заявляемым устройством и направляемых на клапаны микронасоса МС, обеспечивающих изменение положения клапанов с минимальным побочным механическим воздействием на культивируемые в МС клеточные модели. В результате достигается улучшение морфофункционального статуса культивируемых клеточных моделей за счет обеспечения условий культивирования, близких к наблюдаемым in vivo (в организме), в частности касательных напряжений на поверхности слоя клеток (в зависимости от ткани от 0,01 до 2 Па), мгновенной скорости циркулирующей жидкости (приблизительно 1 мм/с в капиллярах), давления (2-4 кПа в капиллярах), частоты импульсов движения жидкости (60-140 в минуту).The technical result is to increase the stability of the characteristics of the pneumatic signals generated by the claimed device and sent to the valves of the micropump MS, providing a change in the position of the valves with minimal side mechanical effect on the cell models cultured in the MS. As a result, an improvement in the morphofunctional status of cultured cell models is achieved by providing cultivation conditions close to those observed in vivo (in the body), in particular, tangential stresses on the surface of the cell layer (depending on the tissue from 0.01 to 2 Pa), the instantaneous velocity of the circulating fluid (approximately 1 mm / s in capillaries), pressure (2-4 kPa in capillaries), pulse frequency of fluid movement (60-140 per minute).
Кроме того, заявляемое устройство характеризуется низким тепловыделением и низким уровнем шума, а также компактностью, что позволяет размещать блок управления на лабораторном столе клеточного бокса непосредственно рядом с СО2-инкубатором.In addition, the inventive device is characterized by low heat and low noise, as well as compactness, which allows you to place the control unit on the laboratory table of the cell box directly next to the CO 2 incubator.
Высокая стабильность характеристик устройства (точность установки и поддержания установленного значения управляющего давления на выходе из заявляемого устройства (пневмораспределителей), изменения величины давления) обеспечивается заявляемым комплексом конструктивных элементов, управляющих процессом генерации вакуума, регулировкой пониженного и повышенного давления, подачей на клапаны МС повышенного или пониженного давления в соответствии с заданным алгоритмом, фильтрацией нежелательных колебаний в питающих линиях, вызванных переключением большого количества пневмораспределителей и т.д. Нетривиальность задачи обусловлена необходимостью управления параметрами МС с учетом малых разностей давления, малых расходов жидкости и т.д. и тем, что промышленно выпускаемые пневматические компоненты рассчитаны на существенно более высокие объемные расходы воздуха и более низкую точность поддержания давлений, чем требуется в данном случае.High stability of the device characteristics (accuracy of installation and maintenance of the set value of the control pressure at the outlet of the inventive device (pneumatic valves), changes in the pressure value) is ensured by the claimed complex of structural elements that control the process of generating vacuum, adjusting low and high pressure, supplying high or low pressure to the MS valves pressure in accordance with a given algorithm, filtering unwanted fluctuations in the supply lines caused by switchover large number of pneumatic valves, etc. The non-triviality of the problem is due to the need to control the parameters of the MS taking into account small differences in pressure, small flow rates of the liquid, etc. and the fact that industrially produced pneumatic components are designed for significantly higher volumetric air flow rates and lower accuracy of pressure maintenance than is required in this case.
Поставленная задача решается тем, что устройство пневматического управления клапанами микрофлюидной системы включает линию повышенного и линию пониженного (относительно атмосферного) давлений, выполненные в виде системы трубок и фитингов, с помощью которых реализовано соединение конструктивных элементов устройства; линию подачи рабочей среды (сжатого газа, например, воздуха, подаваемого под давлением 450-800 кПа), которая соединена с линиями повышенного и пониженного давлений, при этом с линией пониженного давления соединение реализовано через эжектор; по крайней мере два блока пневмораспределителей, где каждый из блоков имеет два входа, один из которых подключен к выходу линии повышенного давления, второй - к выходу линии пониженного давления, а управляющий выход каждого пневмораспределителя блоков выполнен с возможностью подключения к соответствующему входу микрофлюидной системы для подачи повышенного или пониженного давлений через ограничитель максимального расхода рабочей среды; при этом каждая из линий повышенного и пониженного давлений включает последовательно подключенные: двухступенчатый пилотный стравливающий регулятор повышенного или пониженного давления, соответственно, при этом регуляторы давления выбраны с возможностью, обеспечивающей установку давлений в диапазоне от 5 до 50 кПа и от -50 до -5 кПа, соответственно, с погрешностью установки давления, не превышающей ±5 кПа, и имет время реакции на изменение расхода рабочей среды, не превышающее 50 мс; ресивер, при этом ресивер выбран с конструктивным решением, обеспечивающим перепад давления не более 15% при одновременном переключении не более 1/3 всех пневмораспределителей блоков; датчик давления.The problem is solved in that the pneumatic control device for the valves of the microfluidic system includes a high line and a line of low (relative to atmospheric) pressures, made in the form of a system of tubes and fittings, with which the connection of the structural elements of the device is realized; a line for supplying a working medium (compressed gas, for example, air supplied under a pressure of 450-800 kPa), which is connected to the high and low pressure lines, while the connection to the low pressure line is realized through an ejector; at least two blocks of pneumatic distributors, where each of the blocks has two inputs, one of which is connected to the output of the high pressure line, the second to the output of the low pressure line, and the control output of each pneumatic distributor of the blocks is configured to connect to the corresponding input of the microfluidic system high or low pressure through the limiter of the maximum flow rate of the working medium; each of the lines of high and low pressure includes serially connected: two-stage pilot bleed regulator of high or low pressure, respectively, while the pressure regulators are selected with the ability to set the pressure in the range from 5 to 50 kPa and from -50 to -5 kPa , respectively, with a pressure setting error not exceeding ± 5 kPa, and it has a reaction time to a change in the flow rate of the working medium not exceeding 50 ms; the receiver, while the receiver is selected with a constructive solution that provides a pressure drop of not more than 15% while switching no more than 1/3 of all air distributors of the units; pressure meter.
Устройство может быть дополнительно снабжено глушителем, расположенным на выходе из эжектора, предназначенном для сброса рабочей среды.The device can be additionally equipped with a silencer located at the outlet of the ejector, designed to discharge the working environment.
В одном из вариантов осуществления устройство может выполнено с возможностью подключения к внешнему источнику вакуума со стороны выхода из эжектора для сброса рабочей среды, при этом оно дополнительно содержит вентиль, подключенный к линии подачи рабочей среды с возможностью перекрытия доступа рабочей среды в линию пониженного давления на участке перед подключением эжектора, при этом эжектор выполняет функцию соединителя (фитинга).In one embodiment, the device can be configured to connect to an external vacuum source from the outlet side of the ejector to discharge the working medium, while it further comprises a valve connected to the working medium supply line with the possibility of blocking the working medium access to the reduced pressure line in the section before connecting the ejector, while the ejector acts as a connector (fitting).
Пневмораспределители блока выполнены расположенными на одной монтажной плите.The directional valves of the unit are located on one mounting plate.
Устройство может дополнительно содержать гидрофобные фильтры, выполненные из пористого политетрафторэтилена, расположенные на выходах из пневмораспределителей до или после ограничителей максимального расхода воздуха, предотвращающие попадание влаги в устройство из микрофлюидной системы.The device may further comprise hydrophobic filters made of porous polytetrafluoroethylene located at the exits from the pneumatic valves before or after the limiters of the maximum air flow rate, preventing moisture from entering the device from the microfluidic system.
Ресивер, подключенный к линии повышенного давления, представляет собой ресивер проходного типа.The receiver connected to the line of high pressure, is a receiver type through passage.
Устройство может содержать третий датчик давления, подключенный к линии подачи рабочей среды, а также датчик расхода воздуха, подключенный к линии повышенного давления между регулятором давления и ресивером, для определения наличия утечки воздуха между устройством и микрофлюидной системой по разности расчетного и измеренного расхода рабочей среды.The device may include a third pressure sensor connected to the working medium supply line, as well as an air flow sensor connected to the increased pressure line between the pressure regulator and the receiver, to detect the presence of air leakage between the device and the microfluidic system by the difference between the calculated and measured working medium flow.
Ограничитель максимального расхода воздуха может быть выполнен в виде дросселя с площадью проходного сечения от 0,05 до 0,5 мм2, в виде детали с отверстием постоянного проходного сечения, в виде протяженной трубки.The limiter of the maximum air flow rate can be made in the form of a throttle with a passage area from 0.05 to 0.5 mm 2 , in the form of a part with an opening of a constant passage section, in the form of an extended tube.
Линия для подачи рабочей среды может включать, по крайней мере, три трубки, соединенные между собой через тройник, первая из которых предназначена непосредственно для подачи рабочей среды, вторая предназначена для соединения с линией повышенного давления, третья - для соединения с линией пониженного давления.A line for supplying a working medium may include at least three tubes connected to each other through a tee, the first of which is designed directly for supplying a working medium, the second is designed to connect to a high pressure line, and the third to connect to a low pressure line.
Наилучший результат достигается при следующей конструктивной реализации заявляемого устройства: при использовании эжектора модели Festo VN-07-H, регулятора повышенного давления модели Festo LRP-1/4-0,7, регулятора пониженного давления (вакуума) модели SMC IRV10A-C06, блоков пневмораспределей модели Festo МНА1-M1LH-3/2G-0,6-HC, ресивера с объемом 0,4 литра, датчика расхода воздуха модели SMC PFMV530-1, дросселей модели Festo GRLO-M5-QS-3-LF-C, или Camozzi SCO 602-05, или SMC AS1001FM-04, или GRLO-M5-QS-3-LF-C. Количество пневмораспределителей в каждом блоке выбрано равным 12.The best result is achieved with the following constructive implementation of the claimed device: when using the ejector model Festo VN-07-H, high pressure regulator model Festo LRP-1 / 4-0,7, low pressure regulator (vacuum) model SMC IRV10A-C06, air distribution blocks models Festo МНА1-M1LH-3 / 2G-0.6-HC, a receiver with a volume of 0.4 liters, an air flow sensor model SMC PFMV530-1, throttles model Festo GRLO-M5-QS-3-LF-C, or Camozzi SCO 602-05, or SMC AS1001FM-04, or GRLO-M5-QS-3-LF-C. The number of pneumatic valves in each block is chosen equal to 12.
Для работы заявляемого устройства требуется подключение источника сжатого воздуха. Устройство может работать от встроенного или внешнего источника вакуума. В первом случае исключается необходимость во внешнем источнике вакуума, во втором - существенно снижается потребление сжатого воздуха. Использование двухступенчатых пилотных стравливающих регуляторов повышенного и пониженного давления конкретной модели обеспечивает постоянство установленных значений вакуума и давления вне зависимости от количества одновременно переключаемых клапанов и частоты переключения. Применение ресиверов в линиях повышенного и пониженного давления приводит к существенному снижению колебаний давления при одновременном переключении большого количества клапанов. Слабое взаимное влияние давлений на выходах обеспечивается применением блоков быстродействующих соленоидных пневмораспределителей с большим проходным сечением магистралей монтажной плиты (манифольда).For the operation of the inventive device requires the connection of a source of compressed air. The device can operate from an internal or external vacuum source. In the first case, the need for an external vacuum source is eliminated, in the second - the consumption of compressed air is significantly reduced. The use of two-stage pilot bleed regulators of high and low pressure of a particular model ensures the constancy of the set values of vacuum and pressure, regardless of the number of simultaneously switched valves and the switching frequency. The use of receivers in high and low pressure lines leads to a significant reduction in pressure fluctuations while switching a large number of valves. A weak mutual influence of the outlet pressures is ensured by the use of blocks of high-speed solenoidal pneumatic valves with a large bore of the manifolds of the mounting plate (manifold).
Работой устройства может управлять программируемый логический контроллер. Входное давление, а также выходное повышенное давление и выходное пониженное давление контролируются датчиками давления, что позволяет проводить диагностику нештатных ситуаций (например, отсутствие давления на входе, чрезмерный расход вследствие утечек) и контроль за устанавливаемыми с помощью регуляторов повышенным и пониженным давлениями.The operation of the device can be controlled by a programmable logic controller. The inlet pressure, as well as the outlet overpressure and outlet underpressure are controlled by pressure sensors, which makes it possible to diagnose abnormal situations (for example, lack of inlet pressure, excessive flow due to leaks) and control over the overpressure and underpressure set with the help of regulators.
Заявляемое устройство предназначено для использования с МС, обеспечивающими культивирование клеточных моделей в условиях циркуляции питательной среды. Проведенные исследования МС с заявляемым устройством управления на примере культивирования клеток линий MCF7, HEPG2, MOLT7 и других клеточных моделей показали, что предложенная схема пневматического управления клапанами МС обеспечивает создание оптимального режима тока питательной среды, и, соответственно, условий культивирования клеток, которые привели к улучшению их морфологических и функциональных свойств по сравнению с условиями в культуральных планшетах.The inventive device is intended for use with MS, providing the cultivation of cell models in a circulation of nutrient medium. The studies of MS with the inventive control device using the example of culturing cells of the MCF7, HEPG2, MOLT7 lines and other cell models showed that the proposed pneumatic control scheme of the MS valves ensures the creation of the optimal current regime of the nutrient medium, and, accordingly, the conditions of cell cultivation, which led to improvement their morphological and functional properties compared to conditions in culture plates.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 и 2 представлены фотографии с общим видом устройства для культивирования клеточных моделей, включающего блок управления, в котором было реализовано заявляемое устройство управления, и МС, подключенную к блоку управления, на фиг. 3 и 4 представлены схемы заявляемого устройства управления, при этом на фиг. 3 представлена конструктивная детализация одного из вариантов выполнения пневматической части заявляемого устройства, на фиг. 5 показана в разрезе ячейка МС, на фиг. 6 представлен пример реализации структурной схемы микроканалов и микронасоса в МС, на фиг. 7 представлена диаграмма одного из возможных алгоритмов работы микронасоса в течение одного цикла, где T1-Т6 - интервалы времени изменения управляющего пневматического сигнала, на фиг. 8 представлена зависимость изменения величины давления через определенные интервалы времени (Т1-Т6), демонстрирующая перепад давления между входом и выходом насоса в течение полного цикла его работы.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 and 2 are photographs with a general view of a device for culturing cell models, including a control unit in which the inventive control device was implemented, and an MS connected to the control unit, in FIG. 3 and 4 are diagrams of the inventive control device, wherein in FIG. 3 presents a structural detail of one embodiment of the pneumatic part of the inventive device, FIG. 5 is a cross-sectional view of the cell MS, in FIG. 6 shows an example of the implementation of the structural diagram of the microchannels and the micropump in the MS, FIG. 7 is a diagram of one of the possible micropump operation algorithms for one cycle, where T1-T6 are the time intervals for the control pneumatic signal to change, FIG. Figure 8 shows the dependence of the change in the pressure value at certain time intervals (T1-T6), which demonstrates the pressure difference between the inlet and outlet of the pump during the full cycle of its operation.
Позициями на фигурах обозначены:The positions in the figures indicated:
1 - поликарбонатная плата,1 - polycarbonate board,
2 - слой полидиметилсилоксана (ПДМС),2 - a layer of polydimethylsiloxane (PDMS),
3 - предметное стекло,3 - a glass slide,
4 - клеточная ячейка,4 - cell cell
5 - крышка клеточной ячейки,5 - cell cell cover,
6 - микроканалы,6 - microchannels,
7, 8, 10, 11 - клапаны,7, 8, 10, 11 - valves,
9 - рабочая камера микронасоса,9 - the working chamber of the micropump,
12 - входное отверстие,12 - inlet,
13 - трубки,13 - tube
14 - линия подачи рабочей среды (например, сжатого воздуха),14 - line supply of the working medium (for example, compressed air),
15 - линия повышенного давления,15 - line high pressure,
16 - линия пониженного давления,16 - line of reduced pressure,
17 - датчик давления рабочей среды (сжатого воздуха),17 - pressure sensor of the working medium (compressed air),
18 - эжектор,18 - ejector
19 - регулятор повышенного давления,19 - pressure regulator,
20 - регулятор пониженного давления,20 - low pressure regulator,
21 - датчик пониженного давления,21 - low pressure sensor,
22 - датчик повышенного давления,22 - high pressure sensor,
23, 24 - блоки пневмораспределителей,23, 24 - blocks of pneumatic valves,
25 - ресивер линии пониженного давления,25 - receiver line low pressure
26 - ресивер линии повышенного давления,26 - receiver pressure line,
27 - выход для глушителя,27 - output for the muffler,
28 - глушитель,28 - silencer,
29 - вентиль,29 - valve
30 - дроссели,30 - throttles,
31 - выходы управления.31 - control outputs.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Заявляемое устройство (фиг. 1, 3, 4) было использовано в составе устройства, содержащего МС для культивирования клеток, и испытано при культивировании клеток линий MCF7, HEPG2, MOLT7 и других клеточных моделей в условиях циркуляции питательной среды.The inventive device (Fig. 1, 3, 4) was used as part of a device containing MS for cell culture, and tested in the cultivation of cells of the lines MCF7, HEPG2, MOLT7 and other cell models in a culture medium.
МС для культивирования клеток представляла собой (фиг. 2, 5, 6) расположенный на поликарбонатной плате 1 слой полидиметилсилоксана (ПДМС) 2 с выполненными в нем шестью ячейками 4 для размещения и культивирования клеточных моделей органов (например, сфероидов или вставок с мембраной с нанесенными на нее клетками), связанными между собой микроканалами с образованием контура циркуляции жидкости (питательной среды) (фиг. 6). Ячейки и микроканалы герметизированы стандартным предметным стеклом 3. Каждая ячейка снабжена крышкой 5, расположенной в соответствующем резьбовом отверстии в поликарбонатной плате 1. В структуру микроканалов МС включен микронасос (образованный элементами 7, 8, 9), обеспечивающий подачу питательных веществ к клеткам, и микроклапаны (10, 11), обеспечивающие управление током среды, перемещаемой по микроканалам. Микронасос включает три входных отверстия 12 подачи рабочего давления, выполненные в слое ПДМС и поликарбонатной плате, при этом два входных отверстия предназначены для управления направлением перемещения среды, вытесняемой или аккумулируемой рабочей камерой насоса 8, в которых на границе соединения с микроканалами размещены клапаны 7 и 9, выполненные в виде мембраны с размещенной на ней перегородкой, обеспечивающей возможность перекрытия микроканала (тока жидкости). Третье входное отверстие расположено между первыми двумя и предназначено для подачи рабочего давления в рабочую камеру 8, образованную полостью микроканала между упомянутыми двумя клапанами, и в котором также на границе соединения с микроканалом размещена тонкостенная мембрана (без перегородки). В данном варианте исполнения были использованы сформированные в слое ПДМС три мембраны толщиной 500 мкм и диаметром 2 мм. При этом объем вытесненной из рабочей камеры жидкости в диапазоне от -50 до +50 кПа практически линейно зависит от величины давления. Положение трех мембран каждого микронасоса контролируется устройством управления пневматически, посредством трубок 13, подключенных к соответствующим входным отверстиям 12. При подаче на клапан воздуха под давлением ниже атмосферного - клапан открывается, при подаче воздуха под давлением выше атмосферного - клапан закрывается. Переключение повышенного и пониженного давления на клапанах и мембране рабочей камеры микронасоса в определенной последовательности (фиг. 7, 8) обеспечивает циркуляцию жидкости (питательной среды) по микроканалам через ячейки 4 в определенном направлении и с определенной скоростью.The cell culture MS was (Fig. 2, 5, 6) a layer of polydimethylsiloxane (PDMS) 2 located on a
Следует отметить, что МС может содержать несколько микронасосов, организованных несколькими группами клапанов. К устройству управления, имеющему 24 управляющих выхода, можно подключить до 8 МС, что позволяет проводить эксперименты с необходимым для статистической обработки количеством данных.It should be noted that the MS may contain several micropumps organized by several groups of valves. Up to 8 MCs can be connected to a control device with 24 control outputs, which allows experiments with the amount of data necessary for statistical processing.
Устройство управления подает воздух под пониженным или повышенным давлением на клапаны МС, позволяет регулировать величину давления и скорость изменения давления подаваемого воздуха, частоту и порядок переключения клапанов и, как следствие, направление и скорость движения среды в МС.The control device supplies air under reduced or increased pressure to the valves of the MS, allows you to adjust the pressure and the rate of change of pressure of the supplied air, the frequency and order of switching of the valves and, as a consequence, the direction and speed of the medium in the MS.
Формирование пневмосигналов с заданными стабильными характеристиками, управляющих клапанами МС, является основной функцией заявляемого устройства, в частности, устройство обеспечивает изменение положения клапанов с заданной амплитудой и скоростью, в определенной последовательности, приводящее к циркуляции жидкости в МС и физиологичному механическому воздействию на клетки посредством движения жидкости в МС.The formation of pneumatic signals with predetermined stable characteristics that control the valves of the MS is the main function of the inventive device, in particular, the device provides a change in the position of the valves with a given amplitude and speed, in a certain sequence, leading to fluid circulation in the MS and physiological mechanical effect on the cells through fluid movement in MS.
В предлагаемом варианте исполнения заявляемое устройство размещено в блоке управления, которое представляет собой корпус (например, APRA 280-311), снабженный сенсорным дисплеем, расположенным на лицевой панели корпуса (например, Hitachi Displays TX17D01VM2CAA), а также блоками питания (например, Artesyn Embedded Technologies LPS105-М и TDK-Lambda LS25-5). На лицевую панель корпуса выведены выходы для подключения МС, на заднюю панель - регуляторы пониженного и повышенного давления, выключатель и розетка для подключения шнура питания, интерфейсные разъемы, вход для подачи сжатого воздуха и выход для подключения глушителя. Блок управления также содержит размещенную в корпусе плату микроконтроллера STMicroelectronics STM32F417 с необходимой обвязкой, оперативной и Flash-памятью, четырьмя сдвиговыми регистрами NXP 74HCT594D и четырьмя сборками ключей Дарлингтона TI ULN2003A, а также плату дисплея с контроллером дисплея Solomon Systech SSD1963 и контроллером сенсорной панели ST Microelectronics STMPE811. Сдвиговые регистры соединены между собой, подключены через последовательную шину SPI к микроконтроллеру STM32F417 и через параллельную шину к сборкам ключей Дарлингтона, которые в свою очередь, через разъемы на плате подключены к блокам пневмораспределителей. Также к микроконтроллеру STM32F417 через разъемы и соответствующую аналоговую развязку подключены датчики повышенного и пониженного давления, датчик давления сжатого воздуха и датчик расхода. Розетка шнура питания через выключатель подключена к блокам питания, низковольтные выходы которых подключены к дисплею и платам. Плата дисплея подключена к плате микроконтроллера шлейфом соединяющим микроконтроллер STM32F417 параллельной шиной с контроллером SSD1963 и последовательной шиной SPI с контроллером STMPE811.In the proposed embodiment, the inventive device is located in the control unit, which is a case (for example, APRA 280-311), equipped with a touch screen located on the front panel of the case (for example, Hitachi Displays TX17D01VM2CAA), as well as power supplies (for example, Artesyn Embedded Technologies LPS105-M and TDK-Lambda LS25-5). The front panel has outputs for connecting the MC, the rear panel has low and high pressure regulators, a switch and an outlet for connecting the power cord, interface connectors, an input for compressed air and an output for connecting a muffler. The control unit also contains a STMicroelectronics STM32F417 microcontroller board with the necessary binding, RAM and Flash memory, four shift registers NXP 74HCT594D and four Darlington key assemblies TI ULN2003A, as well as a display board with a Solomon Systech SSD1963 Microelectronic display controller and sensor controller STMPE811. The shift registers are interconnected, connected via the SPI serial bus to the STM32F417 microcontroller and through the parallel bus to Darlington key assemblies, which, in turn, are connected to the valve manifolds through the connectors on the board. Also, high and low pressure sensors, a compressed air pressure sensor and a flow sensor are connected to the STM32F417 microcontroller through connectors and the corresponding analog isolation. The power cord outlet through the switch is connected to power supplies, the low-voltage outputs of which are connected to the display and circuit boards. The display board is connected to the microcontroller board by a cable connecting the STM32F417 microcontroller with a parallel bus to the SSD1963 controller and a SPI serial bus with the STMPE811 controller.
Пневматическая принципиальная схема заявляемого устройства представлена на фиг. 4. Схема включает линию подачи сжатого воздуха (рабочей среды) 14, соединенную с линиями повышенного 15 и пониженного 16 (относительно атмосферного) давлений. В устройство управления поступает с внешнего источника сжатый воздух, давление которого контролируется при помощи датчика давления 17. Воздух поступает на эжектор 18 и на регулятор давления 19. Эжектор 18 обеспечивает разрежение рабочей среды в линии отрицательного давления блока управления. Величина пониженного давления регулируется регулятором вакуума 20 и контролируется датчиком 21. Регулятор давления 19 обеспечивает поддержание заданного давления в линии повышенного давления блока управления, давление воздуха в линии контролируется датчиком давления 22.The pneumatic circuit diagram of the inventive device is shown in FIG. 4. The circuit includes a line for supplying compressed air (working medium) 14, connected to the lines of high 15 and low 16 (relative to atmospheric) pressure. Compressed air is supplied to the control device from an external source, the pressure of which is controlled by a
В одном из вариантов исполнения заявляемое устройство управления имеет два блока пневмораспределителей 23 и 24 с 12 выходами каждый, через которые подают повышенное или пониженное давление на клапаны и в рабочую камеру микронасоса МС. Пневмораспределители в блоках 23 и 24 управляются электрически с платы с микропроцессором, реализующим в т.ч. алгоритм, представленный на фиг. 7. Оператор может задавать параметры работы МС с помощью, например, сенсорного дисплея, расположенного на корпусе устройства управления. Для минимизации колебательных процессов и поддержания постоянства давления в блоках пневмораспределителей 23 и 24 при резких изменениях расхода воздуха линии повышенного 15 и пониженного 16 давлений содержат ресиверы 25 и 26. Для снижения шума на выходе 27 эжектора 18 установлен глушитель 28.In one embodiment, the inventive control device has two
Регуляторы 19 и 20 обеспечивают постоянство давления в линиях пониженного 16 и повышенного 15 давления при медленном (более 50 мс) изменении расхода воздуха в них, а ресиверы 25 и 26 - при быстром (менее 50 мс).
Устройство выполнено с возможностью подключения к внешнему источнику вакуума. Для этого вентиль 29 перекрывается. Подключение осуществляется через выход 27 (фитинг) для глушителя 28. Такой тип подключения значительно уменьшает расход сжатого воздуха (приблизительно с 25 до 4 л/мин.). Эжектор при этом выполняет функцию соединителя (фитинга).The device is configured to connect to an external vacuum source. For this, the
Одним из основных параметров механического воздействия является величина касательных напряжений на поверхности клеточной модели, обусловленная движением жидкости и напрямую связанная с мгновенной скоростью жидкости. Поскольку мгновенная скорость жидкости непосредственно связана с изменением давления на рабочей камере насоса МС, необходима определенная скорость изменения давления на выходах устройства управления. Для канала прямоугольного сечения зависимость касательного напряжения от скорости жидкости выглядит следующим образом:One of the main parameters of mechanical action is the value of the shear stresses on the surface of the cell model, due to the movement of the fluid and directly related to the instantaneous velocity of the fluid. Since the instantaneous fluid velocity is directly related to the change in pressure at the working chamber of the MS pump, a certain rate of pressure change at the outputs of the control device is needed. For a channel of rectangular cross section, the dependence of the shear stress on the fluid velocity is as follows:
где τµ - касательное напряжение [Па], µ - динамический коэффициент вязкости жидкости [Па·с], ν - скорость жидкости [м/с], h=10-4 - высота канала [м].where τ µ is the shear stress [Pa], µ is the dynamic coefficient of fluid viscosity [Pa · s], ν is the fluid velocity [m / s], h = 10 -4 is the channel height [m].
Максимальное пиковое значение скорости жидкости зависит от характера переходного процесса изменения давления воздуха на рабочей камере микронасоса 8. Экспериментально было получено, что время изменения скорости жидкости в канале при закрытии рабочей камеры равно времени нарастания давления на рабочей камере 8. Для задания этого времени к выходам пневмораспределителей 24 подключены дроссели 30, выходы которых являются управляющими выходами 31 устройства управления.The maximum peak value of the fluid velocity depends on the nature of the transient process of changing the air pressure on the working chamber of the
Давление в канале под мембраной рабочей камеры 8 зависит от нескольких параметров:The pressure in the channel under the membrane of the working
где t - время [с], d - диаметр проходного сечения дросселя 30 [м2], pmax - максимальное давление воздуха на мембране рабочей камеры 8 [Па], pmin - минимальное давление воздуха на мембране рабочей камеры 8 [Па], V - объем трубки 13 [м3].where t is time [s], d is the diameter of the orifice of the throttle 30 [m 2 ], p max is the maximum air pressure on the working chamber membrane 8 [Pa], p min is the minimum air pressure on the working chamber membrane 8 [Pa] V is the volume of the tube 13 [m 3 ].
Скорость изменения объема в трубке 13 равна расходу воздуха через дроссель 30:The rate of change of volume in the
где
Подставляя из уравнения состояния:Substituting from the equation of state:
где RГ=287 - газовая постоянная [Дж/К·кг], Т - температура воздуха [К], ρ - плотность воздуха перед дросселем[кг/м3].where R G = 287 is the gas constant [J / K · kg], T is the air temperature [K], ρ is the air density in front of the throttle [kg / m 3 ].
Расход через дроссель 30 составляет:The flow rate through the
где F - площадь отверстия на входе в дроссель 30 [м2], γ=0.8 - коэффициент истечения из отверстия, k=1.4 - показатель адиабаты.where F is the area of the hole at the inlet of the throttle 30 [m 2 ], γ = 0.8 is the coefficient of outflow from the hole, k = 1.4 is the adiabatic index.
Скорость изменения давления на мембране рабочей камеры 8 описывается следующим уравнением:The rate of change of pressure on the membrane of the working
Легко заметить, что скорость изменения давления достигает своего максимума в начальный момент процесса закрытия рабочей камеры 8, когда р=pmin. Таким образом, при постоянных значениях pmax и pmin максимальная скорость изменения давления, а также максимальная скорость течения жидкости в канале, будут линейно зависеть от площади проходного сечения отверстия дросселя 30.It is easy to see that the rate of change of pressure reaches its maximum at the initial moment of the process of closing the working
На мембрану рабочей камеры с одной стороны действует сила давления воздуха, с другой - сила упругости мембраны и давление, обусловленное гидродинамическим сопротивлением жидкости и деформацией каналов МС. Смещение мембраны можно выразить через величину давления на мембране:On the one hand, the air pressure force acts on the membrane of the working chamber, on the other hand, the elastic force of the membrane and the pressure due to the hydrodynamic resistance of the liquid and the deformation of the MS channels. The displacement of the membrane can be expressed in terms of the pressure on the membrane:
где x - смещение мембраны [м], S - площадь мембраны [м2], k - коэффициент упругости мембраны [Н/м]. Зная смещение мембраны, можно определить объем жидкости, который она вытесняет под действием данного давления:where x is the membrane displacement [m], S is the membrane area [m 2 ], k is the membrane elastic coefficient [N / m]. Knowing the displacement of the membrane, it is possible to determine the volume of liquid that it displaces under the influence of a given pressure:
Мгновенная скорость питательной среды с вытесненным объемом связана через проходное сечение микроканала:The instantaneous velocity of the nutrient medium with the displaced volume is connected through the passage section of the microchannel:
где Sch - площадь проходного сечения микроканала [м2].where S ch is the passage area of the microchannel [m 2 ].
В частности, исходя из характерного для клеток легкого касательного напряжения 1.5 Па и размеров канала 5.2×0.1 мм, по формулам (6)-(9) несложно получить площадь проходного сечения дросселя, равную приблизительно 0.1 мм2. Исходя из этого значения проходного сечения для снижения фронтов нарастания и спада повышенного и пониженного давления были выбраны дроссели Festo GRLO-M5-QS-3-LF-C, Camozzi SCO 602-05 и SMC AS1001FM-04. Экспериментально было установлено, что расход в столь малых диапазонах лучше всего (точность установки и фиксация установленного значения) регулирует GRLO-M5-QS-3-LF-C.In particular, on the basis of the characteristic tangential stress of 1.5 Pa for the cells and the channel dimensions of 5.2 × 0.1 mm, using formulas (6) - (9), it is easy to obtain an area of the throttle inlet section equal to approximately 0.1 mm 2 . Based on this value of the flow cross-section, Festo chokes GRLO-M5-QS-3-LF-C, Camozzi SCO 602-05 and SMC AS1001FM-04 were chosen to reduce the rise and fall fronts of high and low pressure. It was experimentally established that the flow rate in such small ranges is best controlled by the GRLO-M5-QS-3-LF-C (the accuracy of the installation and the fixation of the set value).
Кроме того, необходимо обеспечить отсутствие существенных перепадов давления на управляющих выходах устройства (±10 кПа с учетом демпфирования давления мембранами 7-11 и трубками 13), обусловленных изменением давления на других управляющих выходах, поскольку это может привести к недетерминированному повышению частоты механического воздействия на клеточные модели и, следовательно, снижению валидности модели.In addition, it is necessary to ensure the absence of significant pressure drops at the control outputs of the device (± 10 kPa, taking into account pressure damping by membranes 7-11 and tubes 13), due to a change in pressure at other control outputs, since this can lead to a non-deterministic increase in the frequency of mechanical effects on cell models and therefore reduce the validity of the model.
Требуемую точность и быстродействие могут обеспечить только двухступенчатые пилотные регуляторы давления, стравливающие воздух в случае превышения заданного давления. Кроме того, требуется введение в пневматическую схему ресиверов - в линии пониженного и повышенного давления, а также подбор остальных элементов пневматической схемы определенных моделей с учетом их пропускной способности и других параметров.The required accuracy and speed can be provided only by two-stage pilot pressure regulators, bleeding air in case of exceeding the set pressure. In addition, it is necessary to introduce receivers into the pneumatic circuit - in the line of low and high pressure, as well as the selection of the remaining elements of the pneumatic circuit of certain models, taking into account their throughput and other parameters.
Ниже более подробно представлено обоснование выбора конструктивных элементов заявляемой пневматической схемы устройства управления.Below is a more detailed justification for the selection of structural elements of the claimed pneumatic circuit of the control device.
Регуляторы повышенного давления выбирались среди двухступенчатых пилотных стравливающих регуляторов хорошо зарекомендовавших себя производителей пневматических компонентов. Сравниваясь Festo LRP-1/4-0,7 (5…70 кПа), SMC ARP20-01-1 (5…200 кПа), SMC IR1000-F01 (5…200 кПа). Было выявлено, что модель фирмы Festo быстрее других реагирует на изменение расхода (менее 50 мс) и имеет наиболее точную регулировку, благодаря более узкому диапазону выходных давлений. Также может быть использован регулятор Airtrol components R-800-10-W/*.High pressure regulators were selected among the two-stage pilot bleed regulators of well-established manufacturers of pneumatic components. Comparing Festo LRP-1 / 4-0.7 (5 ... 70 kPa), SMC ARP20-01-1 (5 ... 200 kPa), SMC IR1000-F01 (5 ... 200 kPa). It was found that the Festo model reacts faster to others than changes in flow rate (less than 50 ms) and has the most precise adjustment, thanks to a narrower range of output pressures. The Airtrol components R-800-10-W / * regulator can also be used.
Точная регулировка отрицательного давления (глубины вакуума) не является распространенной в промышленности задачей, что обуславливает достаточно скудный выбор готовых решений. При генерации пониженного давления с помощью эжектора регулировку величины давления можно осуществлять рядом способов: регулировкой давления сжатого воздуха на входе эжектора, регулировкой расхода сжатого воздуха, например дросселем, регулировкой посредством специализированного регулятора вакуума на выходе эжектора. Первые два способа обеспечивают только грубую регулировку, при этом величина отрицательного давления на выходе существенно зависит от расхода воздуха на выходе. Таким образом, решение задачи возможно за счет применения специализированного регулятора. Исходя из известных характеристик регулятора (точность установки ±1 кПа, стабилизация ±3 кПа при расходе 0-10 сл./мин) и результатов эксперимента был выбран регулятор IRV10A-C06 производства SMC. Также может быть использован регулятор Airtrol components P-800-30-W/*.Precise adjustment of negative pressure (vacuum depth) is not a common task in the industry, which leads to a rather meager choice of ready-made solutions. When generating reduced pressure using an ejector, the pressure can be adjusted in a number of ways: by adjusting the pressure of the compressed air at the inlet of the ejector, by adjusting the flow of compressed air, for example by a throttle, by adjusting it using a specialized vacuum regulator at the outlet of the ejector. The first two methods provide only coarse adjustment, while the magnitude of the negative pressure at the outlet substantially depends on the air flow at the outlet. Thus, the solution of the problem is possible through the use of a specialized regulator. Based on the known characteristics of the controller (installation accuracy ± 1 kPa, stabilization ± 3 kPa at a flow rate of 0-10 s./min) and the experimental results, the IRV10A-C06 controller manufactured by SMC was selected. The Airtrol components P-800-30-W / * regulator can also be used.
Переключение давления между повышенным и пониженным на выходах устройства управления осуществляется посредством пневматических распределителей (пневмораспределителей). Для управления МС требуется высокое быстродействие (не менее 5 Гц), долговечность (не менее 200 млн. циклов). Для обеспечения минимального уровня пульсаций требуется большое проходное сечение магистралей в монтажной пластине (манифольде) на которой установлены пневмораспределители, при минимальных проходных сечениях самих пневмораспределителей и стравливаемых ими при переключении объемах. Кроме того, пневмораспределители, по возможности, должны иметь компактные размеры и низкое тепловыделение. Экспериментально были отобраны блоки пневмораспределителей на электромагнитных клапанах прямого действия Festo MHA1-M1LH-3/2G-0,6-HC, Camozzi K8000-403-K23 и SMC S070M-5AC-32. Наибольшими габаритными размерами среди них обладают блоки пневмораспределителей Camozzi, наименьшими - SMC. При приблизительно равных быстродействии, сроке службы, тепловыделении, блоки Festo в эксперименте показали наименьшие перепады давления на одном выходе при одновременном переключении 8 пневмораспределителей (максимальное количество одновременно переключаемых пневмораспределителей при 8 работающих микронасосах) на соседних выходах при максимальных давлениях ±50 кПа.The pressure is switched between high and low at the outputs of the control device by means of pneumatic valves (pneumatic valves). To control the MS requires high speed (at least 5 Hz), durability (at least 200 million cycles). To ensure a minimum level of ripple, a large passage section of the mains is required in the mounting plate (manifold) on which the air distributors are installed, with the minimum passage sections of the air distributors themselves and the volumes that are etched by them when switching. In addition, pneumatic valves, if possible, should have compact dimensions and low heat dissipation. The pneumatic distributor blocks on direct acting solenoid valves Festo MHA1-M1LH-3 / 2G-0,6-HC, Camozzi K8000-403-K23 and SMC S070M-5AC-32 were experimentally selected. The largest overall dimensions among them are Camozzi valve manifolds, the smallest - SMC. With approximately equal speed, service life, heat dissipation, the Festo units in the experiment showed the smallest pressure drops at one output while simultaneously switching 8 air distributors (maximum number of simultaneously switching air distributors with 8 operating micropumps) at adjacent outputs at maximum pressures of ± 50 kPa.
Электрическое управление пневмораспределителями может осуществляться промышленно выпускаемым программируемыми логическими контроллерами (ПЛК), например, Siemens Simatic S7.Electrical control of pneumatic valves can be carried out by industrially produced programmable logic controllers (PLCs), for example, Siemens Simatic S7.
Для сглаживания перепадов давления, обусловленных недостаточной производительностью эжектора в моменты одновременного переключения большого числа пневмораспределителей и запаздыванием реакции регуляторов на резкое изменение расхода воздуха, в разрыв линий повышенного и пониженного давления были установлены ресиверы. Выбор оптимального объема ресиверов был сделан по итогам эксперимента, аналогичному вышеописанному, за исключением того, что перепад давления измерялся на конце трубки с внутренним диаметром 1.2 мм и длиной 2 м. Сравнивались варианты с ресивером объемом 0.1 л, 0.4 л, 0.75 л и без ресивера. Ресивер объемом 0.4 л снижал перепады давления до менее чем 15% (7.5 кПа) от максимума (±50 кПа). Перепады сглаживались приблизительно в два раза в линии повышенного давления и в четыре раза - в линии пониженного, относительно варианта без ресивера. Ресивер 0.75 л сглаживал перепады давления до 12% от максимума, в этой связи с учетом массогабаритных характеристик были выбраны ресиверы объемом 0.4 л.To smooth out the pressure drops caused by the insufficient performance of the ejector at the time of simultaneous switching of a large number of pneumatic valves and the delay in the response of the regulators to a sharp change in air flow, receivers were installed to break the lines of high and low pressure. The choice of the optimal receiver volume was made based on the results of an experiment similar to the above, except that the pressure drop was measured at the end of the tube with an inner diameter of 1.2 mm and a length of 2 m. The options were compared with a receiver with a volume of 0.1 L, 0.4 L, 0.75 L and without a receiver . A 0.4-liter receiver reduced pressure drops to less than 15% (7.5 kPa) from the maximum (± 50 kPa). The differences were smoothed out approximately twice in the high pressure line and four times in the lowered line, relative to the version without a receiver. The 0.75 L receiver smoothed out pressure drops up to 12% of the maximum, in this regard, taking into account the mass and size characteristics, 0.4 L receivers were chosen.
Пример конкретного выполненияConcrete example
Заявляемое устройство включало в себя два блока пневмораспределителей, каждый из которых содержал 12 клапанов Festo MHA1-M1LH-3/2G-0,6-HC, к выходам которых были подключены дроссели Festo GRLO-M5-QS-3-LF-C. Источником вакуума служил эжектор Festo VN-07-H с подключенным к нему глушителем. В качестве регуляторов пониженного и повышенного давления использовались Festo LRP-1/4-0,7 и SMC IRV10A-С06 соответственно, с подключенными к их выходам ресиверами Festo объемом 0.4 л. Клапанами пневмораспределителей управляла плата микроконтроллера с программным обеспечением, реализующим в числе прочего графический интерфейс, позволяющий управлять устройством с помощью сенсорного дисплея, и алгоритм переключения клапанов согласно фиг. 7. Подробное описание конструктивного выполнения электроники представлено выше. Входное давление сжатого воздуха контролировалось через графический интерфейс датчиком Festo SDE5-D10, а пониженное и повышенное давления - датчиками Honeywell 40РС015, подключенными к плате. Использовались фитинги Festo серий QS и QSM. Пневматические компоненты были соединены согласно фиг. 4.The inventive device included two valve manifolds, each of which contained 12 Festo MHA1-M1LH-3 / 2G-0,6-HC valves, to the outputs of which Festo GRLO-M5-QS-3-LF-C throttles were connected. The vacuum source was the Festo VN-07-H ejector with a muffler connected to it. Festo LRP-1 / 4-0.7 and SMC IRV10A-C06, respectively, with 0.4 L Festo receivers connected to their outputs were used as regulators of low and high pressure. The valves of the pneumatic valves were controlled by a microcontroller board with software that implements, among other things, a graphical interface that allows controlling the device using the touch screen, and the valve switching algorithm according to FIG. 7. A detailed description of the design of electronics presented above. The inlet pressure of the compressed air was controlled via a graphical interface with a Festo SDE5-D10 sensor, and the low and high pressure were monitored by Honeywell 40PC015 sensors connected to the board. Festo fittings of the QS and QSM series were used. The pneumatic components were connected according to FIG. four.
Заявляемое устройство было апробировано в МС, представляющем собой биореактор, на примере культивирования клеточных линий MCF7, HepG2, MOLT7 и других клеточных моделей в условиях непрерывной циркуляции питательной среды. Устройство управления позволило поддерживать заданный средний объемный расход циркулирующей в МС питательной среды в пределах от 0 до 32 мкл/мин, с мгновенными скоростями в диапазоне от 0.1 до 1.8 мм/с, средними скоростями от 0 до 0.5 мм/с и пульсирующим течением (фиг. 8), что позволило воспроизвести условия микроокружения, наблюдаемые в капиллярах и соответствующие касательные напряжения на поверхностях клеток.The inventive device was tested in MS, which is a bioreactor, for example, the cultivation of cell lines MCF7, HepG2, MOLT7 and other cell models in a continuous circulation of the nutrient medium. The control device made it possible to maintain a given average volumetric flow rate of the nutrient medium circulating in the MS in the range from 0 to 32 μl / min, with instantaneous velocities in the range from 0.1 to 1.8 mm / s, average speeds from 0 to 0.5 mm / s and a pulsating flow (Fig. . 8), which made it possible to reproduce the microenvironment conditions observed in the capillaries and the corresponding shear stresses on the cell surfaces.
В частности, при культивировании дифференциированных клеток линии HepG2 (карцинома печени человека) использовались следующие параметры: пониженное давление -30 кПа и повышенное +30 кПа с частотой переключения пневмораспределителей 2 Гц по алгоритму, указанному на фиг. 7. Клеточные модели находились во вставках с мембранами из поликарбоната с размером пор 0.4 мкм (около 50 тысяч клеток на вставку). Таким образом, наружная часть мембраны омывалась циркулирующей питательной средой.In particular, the following parameters were used in the cultivation of differentiated cells of the HepG2 line (human liver carcinoma): reduced pressure -30 kPa and increased +30 kPa with a switching frequency of 2 Hz pneumatic valves according to the algorithm indicated in FIG. 7. Cell models were in inserts with polycarbonate membranes with a pore size of 0.4 μm (about 50 thousand cells per insert). Thus, the outer part of the membrane was washed by a circulating nutrient medium.
Перед использованием МС последовательно промывалась антисептическим и буферным растворами. Затем МС заполнялась питательной средой (DMEM), в нее помещались мембранные вставки с клеточными культурами и включалась циркуляция (переключение положения клапанов по алгоритму фиг. 7). Далее МС помещалась в CO2 инкубатор (37°С, 5% СО2). В процессе культивирования в течение трех суток экспрессия белков теплового шока оставалась на уровне, сравнимом с таковым для клеток, культивируемых в статических условиях. Экспрессия специфичного для клеток печени гена CYP3A4 значимым образом возросла. Таким образом, культивирование клеток HepG2 с использованием заявляемого устройства управления привело к улучшению морфофункционального статуса клеточной модели.Before use, the MS was washed sequentially with antiseptic and buffer solutions. Then the MS was filled with nutrient medium (DMEM), membrane inserts with cell cultures were placed in it, and circulation was switched on (switching the valve position according to the algorithm of Fig. 7). Next, the MS was placed in a CO 2 incubator (37 ° C, 5% CO 2 ). During cultivation for three days, the expression of heat shock proteins remained at a level comparable to that for cells cultured under static conditions. Expression of the liver cell specific CYP3A4 gene significantly increased. Thus, the cultivation of HepG2 cells using the inventive control device has led to an improvement in the morphofunctional status of the cell model.
Заявляемое устройство, применяемое для обеспечения условий моделирующего микроциркуляцию динамического культивирования в МС, позволяет получить модель с фенотипом более близким к in vivo, чем при культивировании в статических условиях.The inventive device used to provide the conditions for simulating microcirculation of dynamic cultivation in MS, allows to obtain a model with a phenotype closer to in vivo than when cultured in static conditions.
Claims (21)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015125765/10A RU2592687C1 (en) | 2015-06-30 | 2015-06-30 | Device of micro fluid system valves pneumatic control |
| PCT/RU2015/000951 WO2017003317A1 (en) | 2015-06-30 | 2015-12-29 | Device for pneumatically controlling valves of a microfluidic system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015125765/10A RU2592687C1 (en) | 2015-06-30 | 2015-06-30 | Device of micro fluid system valves pneumatic control |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2592687C1 true RU2592687C1 (en) | 2016-07-27 |
Family
ID=56556986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015125765/10A RU2592687C1 (en) | 2015-06-30 | 2015-06-30 | Device of micro fluid system valves pneumatic control |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2592687C1 (en) |
| WO (1) | WO2017003317A1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020247313A1 (en) * | 2019-06-01 | 2020-12-10 | Northeastern University | Microfluidic device for high-throughput screening of tumor cell adhesion and motility |
| CN111964993B (en) * | 2020-08-21 | 2022-08-05 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | Deep water sediment flow culture system for simulating in-situ water pressure |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090314368A1 (en) * | 2008-06-20 | 2009-12-24 | Silverbrook Research Pty Ltd | Microfluidic System Comprising Pinch Valve and On-Chip MEMS Pump |
| RU2380418C1 (en) * | 2008-10-01 | 2010-01-27 | Учреждение Российской академии наук Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН | Replaceable microfluid module for automated recovery and purification of nucleic acids from biological samples and method for recovery and purification nucleic acids with using thereof |
| RU2517046C2 (en) * | 2008-06-04 | 2014-05-27 | Тиссюз Гмбх | "organ-on-chip" device |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BR112012026406B1 (en) * | 2010-04-16 | 2020-06-09 | Opko Diagnostics Llc | method of conducting quality control to determine abnormalities in the operation of a microfluidic system |
| US20140308688A1 (en) * | 2011-12-08 | 2014-10-16 | Research Triangle Institute | Human emulated response with microfluidic enhanced systems |
| US9791068B2 (en) * | 2013-01-15 | 2017-10-17 | The Regents Of The University Of California | Lifting gate polydimethylsiloxane microvalves and pumps for microfluidic control |
-
2015
- 2015-06-30 RU RU2015125765/10A patent/RU2592687C1/en not_active IP Right Cessation
- 2015-12-29 WO PCT/RU2015/000951 patent/WO2017003317A1/en not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2517046C2 (en) * | 2008-06-04 | 2014-05-27 | Тиссюз Гмбх | "organ-on-chip" device |
| US20090314368A1 (en) * | 2008-06-20 | 2009-12-24 | Silverbrook Research Pty Ltd | Microfluidic System Comprising Pinch Valve and On-Chip MEMS Pump |
| RU2380418C1 (en) * | 2008-10-01 | 2010-01-27 | Учреждение Российской академии наук Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН | Replaceable microfluid module for automated recovery and purification of nucleic acids from biological samples and method for recovery and purification nucleic acids with using thereof |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| LIU X., LI S., An Electromagnetic Microvalve for Pneumatic Control of Microfluidic Systems // Journal of Laboratory Automation, 2014, стр.1-10. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2017003317A1 (en) | 2017-01-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9410119B2 (en) | Cell culture device, cell culture system, and cell culture method | |
| CN108977359B (en) | Micro-fluidic chip for cell culture and simulation of pulsating shear force environment after movement and detection method | |
| Wu et al. | Development of perfusion-based micro 3-D cell culture platform and its application for high throughput drug testing | |
| US20160130543A1 (en) | Modular Microtube Network for Vascularized Organ-On-A-Chip Models | |
| CN111440697B (en) | Microfluidic channel, microfluidic chip and method for processing cells | |
| RU2612904C1 (en) | Method and microfluidic chip for cell culture or cell model | |
| CN104877905A (en) | Cell in-vitro co-culture microfluidic chip, system and method | |
| US20200017812A1 (en) | Recirculating Bioreactor | |
| US7820430B2 (en) | Micro device for cell culture | |
| TWI379000B (en) | ||
| RU2592687C1 (en) | Device of micro fluid system valves pneumatic control | |
| CN108662279B (en) | Annular film microfluidic passive flow regulating valve and flow regulating and controlling method | |
| CN112481123B (en) | Microfluidic system and method for researching shear force and biochemical factor gradient regulation and control of cell scratch repair | |
| CN103146574B (en) | A kind of high-throughput micro-fluidic biological mechanics long-time stimulus system and application thereof | |
| CN101495863A (en) | Cell observation experimental method and chip and device for experiment | |
| KR100841189B1 (en) | Culture chamber, culture apparatus, and feeding method of the culture liquid | |
| CN105543072B (en) | Cancer cell migration and screening anticancer medicine co-culture model based on micro-fluidic chip | |
| CN104293666A (en) | Micro-fluidic chip device for detecting interaction between two different unicells | |
| RU2587628C1 (en) | Device and method for automated maintenance of concentration of dissolved gases in culture medium in microfluid system | |
| RU2648444C1 (en) | Damping element of microfluidic chip and microfluidic chip | |
| US11732230B2 (en) | Biomimetic system | |
| CN203295501U (en) | Perfusion type bioreactor experimental device | |
| KR20130073388A (en) | Cell cultivation device, cell cultivation system and method of cultivating using the same | |
| Meucci et al. | Tubeless biochip for chemical stimulation of cells in closed-bioreactors: anti-cancer activity of the catechin–dextran conjugate | |
| WO2025257197A1 (en) | Differential pressure based microfluidic pumping |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180701 |