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

1、細(xì)胞微環(huán)境與細(xì)胞信息調(diào)控之間關(guān)系的研究一直是細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)方向之一。由于在體細(xì)胞所處的微環(huán)境十分復(fù)雜，直接進(jìn)行在體研究較為困難，因此對(duì)細(xì)胞的離體研究成為了細(xì)胞生物學(xué)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(duì)細(xì)胞加載期望的生化信號(hào)以及剪切力，已經(jīng)成為近年來(lái)模擬細(xì)胞動(dòng)態(tài)生化微環(huán)境的重要平臺(tái)。為了研究細(xì)胞微環(huán)境與細(xì)胞信息調(diào)控之間的定量關(guān)系，能實(shí)現(xiàn)對(duì)微流控剪切裝置內(nèi)的細(xì)胞定量加載生化信號(hào)溶液十分關(guān)鍵。在利用微流控剪切裝置

2、進(jìn)行生化信號(hào)加載的研究中，大都忽略了生化信號(hào)傳輸衰減的影響，缺少對(duì)生化信號(hào)加載過(guò)程的分析與控制。因此需要對(duì)微流控剪切裝置內(nèi)生化信號(hào)加載過(guò)程進(jìn)行定量分析，找到減小生化信號(hào)加載過(guò)程誤差的方法。
　　本論文對(duì)微流控剪切裝置內(nèi)生化信號(hào)的定量加載與控制過(guò)程進(jìn)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(xué)特性，并通過(guò)求解Taylor-Aris彌散方程研究了生化信號(hào)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(jì)了PID控制器，并對(duì)低頻生化信號(hào)的定量加載過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值仿真；(3)對(duì)在ATP(三磷酸腺苷，Adenosine Triphosphate)“遠(yuǎn)程”調(diào)控血管內(nèi)皮細(xì)胞的鈣離子信號(hào)中的應(yīng)用做了進(jìn)一步的研究。通過(guò)以上研究可以得到下列結(jié)論：低頻的生化信號(hào)在傳輸中受到微流動(dòng)、傳輸距離、信號(hào)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，