微流控剪切裝置內(nèi)生化信號加載與控制的數(shù)值仿真研究.pdf

1、細胞微環(huán)境與細胞信息調(diào)控之間關(guān)系的研究一直是細胞生物學領(lǐng)域研究的熱點方向之一。由于在體細胞所處的微環(huán)境十分復(fù)雜，直接進行在體研究較為困難，因此對細胞的離體研究成為了細胞生物學研究的常用手段?；谖⒘骺丶夹g(shù)搭建的微流控剪切裝置可以對細胞加載期望的生化信號以及剪切力，已經(jīng)成為近年來模擬細胞動態(tài)生化微環(huán)境的重要平臺。為了研究細胞微環(huán)境與細胞信息調(diào)控之間的定量關(guān)系，能實現(xiàn)對微流控剪切裝置內(nèi)的細胞定量加載生化信號溶液十分關(guān)鍵。在利用微流控剪切裝置

2、進行生化信號加載的研究中，大都忽略了生化信號傳輸衰減的影響，缺少對生化信號加載過程的分析與控制。因此需要對微流控剪切裝置內(nèi)生化信號加載過程進行定量分析，找到減小生化信號加載過程誤差的方法。
　　本論文對微流控剪切裝置內(nèi)生化信號的定量加載與控制過程進行了數(shù)值仿真研究，主要內(nèi)容包括：(1)分析了矩形微流通道內(nèi)的基本流體力學特性，并通過求解Taylor-Aris彌散方程研究了生化信號在矩形微流通道內(nèi)的傳輸特性；(2)根據(jù)矩形微流通道的傳

3、輸系統(tǒng)特性設(shè)計了PID控制器，并對低頻生化信號的定量加載過程進行了數(shù)值仿真；(3)對在ATP(三磷酸腺苷，Adenosine Triphosphate)“遠程”調(diào)控血管內(nèi)皮細胞的鈣離子信號中的應(yīng)用做了進一步的研究。通過以上研究可以得到下列結(jié)論：低頻的生化信號在傳輸中受到微流動、傳輸距離、信號波形等因素的影響小，波形失真不明顯；基于PID（Proportion Integration Differentiation，比例積分微分）控制器，