基于微流控芯片的生物组织培养系统及其实施操作方法与流程

本发明涉及细胞培养技术领域，特别涉及一种基于微流控芯片的生物组织培养系统及其实施操作方法。

背景技术：

目前，应用显微成像技术，在宏观、微米和纳米尺度实时观测细胞和生物组织的动态物理和生物化学反应，对于我们了解生命进程和疾病的致病机理至关重要。传统的细胞培养是在一个完全的黑箱——密闭的co2培养箱中进行，我们无法对其中的生物细胞进行有效的观测。而目前应用较多的基于显微成像系统的活细胞工作站，虽然可以保持一个相对透明的、细胞可以正常生长的环境条件，但是在长时间维持稳定培养环境条件的方面，尚无法达到传统的co2培养箱的水平。

目前，针对细胞和生物组织体外培养的相关研究和技术专利普遍具有操作复杂和成本较高等问题。例如，专利cn111808748a一种用于微流体细胞培养的微型培育系统和方法，其操作过程复杂。因其采用热交换方式控制系统温度，温度分布均匀性差，细胞培养的方式有很大的限制。

在生物医药实验中的动物和人体活检，主要通过血液、分泌物和活组织切片等方式进行。由于技术条件和实验成本的限制，大多没有维护所提取生物样本、生物组织和细胞的适当生长条件。这导致了细胞和生物组织的活性和功能性都在很大程度上受到环境条件的影响，造成实验结果的差异性大和不可重复性等问题。

技术实现要素：

本发明提供一种基于微流控芯片的生物组织培养系统及其实施操作方法，本发明结合微流控芯片，构成一种小型的、便携的、低成本的、操作简单的，可以提供稳定的生物组织和细胞生长环境条件的活细胞和生物组织培养系统，用以解决上述情况。

一种基于微流控芯片的生物组织培养系统，其特征在于，包括：温控装置、气液交换装置、微流控芯片、透明水箱和导电玻璃；其中，

所述培养装置包括导电玻璃和透明水箱，所述透明水箱设置在所述导电玻璃上表面，所述微流控芯片设置于所述透明水箱内部；

所述温控系统分别与所述微流控芯片和导电玻璃电连接，用于控制细胞培养温度；

所述气液交换装置与所述微流控芯片连通，并将细胞完全培养基传输至所述微流控芯片中；

所述微流控芯片用于控制细胞完全培养基定时置换，进行细胞和生物组织培养。

优选的，所述透明水箱的上表面设置有对称分布的窗口；其中，

所述窗口包括第一窗口、第二窗口、第三窗口和第四窗口。

优选的，所述温控装置包括：温度探头、数字温控板和可切换电源；其中，

所述可切换电源为外接适配器或锂电池；

所述数字温控板和可切换电源通过第一导线电连接；

所述温度探头通过第二窗口插入所述透明水箱内部，，并贴合在所述导电玻璃表面，所述导电玻璃表面具有pdms薄膜，获取所述微流控芯片内的实时温度，所述温度探头与所述数字温控板的输入端电连接，并将所述实时温度输入所述数字温控板；

所述数字温控板用于显示所述培养装置的温度，并控制所述导电玻璃发热；

所述数字温控板通过第一输出导线和第二输出导线连接在所述导电玻璃两侧，并通过所述导电玻璃进行温度调节；

所述数字温控板上还设置有系统开关。

优选的，所述气液交换装置包括第一液体储备瓶、第二液体储备瓶21、第一细胞培养腔和第二细胞培养腔；其中，

所述第一细胞培养腔和第二细胞培养腔设置于所述透明水箱上部；

所述第一液体储备瓶上还设置有第一进气口，所述第二液体储备瓶上还设置有第二进气口；其中，

所述第一进气口和第二进气口外接气体压缩瓶，所述气体压缩瓶内设有压缩空气，所述压缩空气为过滤压缩气或5％co2压缩气；

所述第一液体储备瓶内部在通入压缩空气时，所述第一进液口管线将细胞完全培养基输入至第一细胞培养腔进行置换，所述第一进液口管线一端与所述第一液体储备瓶的第一出液端连接，其另一端穿过所述第一窗口插入所述微流控芯片中；

所述第二液体储备瓶内部在通入压缩空气时，通过所述第二进液口管线将细胞完全培养基输入至第二细胞培养腔进行置换，所述第二进液口管线一端与所述第二液体储备瓶的第二出液端连接，其另一端穿过所述第一窗口插入所述微流控芯片中。

优选的，所述系统还包括：第一控制阀管线、第二控制阀管线、第一出液口管线和第二出液口管线；其中，

所述第一控制阀管线一端插入所述微流控芯片中，其另一端穿过所述第二窗口连通外界；

所述第二控制阀管线一端插入所述微流控芯片中，其另一端穿过所述第三窗口连通外界；

所述第一出液口管线一端插入所述微流控芯片中，其另一端穿过所述第四窗口连通外界；

所述第二出液口管线一端插入所述微流控芯片中，其另一端穿过所述第四窗口连通外界。

优选的，所述微流控芯片包括：细胞培养层和芯片控制层；其中，

所述细胞培养层的层数为m层，且1≤m≤10；

所述芯片控制层的层数为n层，且0≤n≤10；

所述细胞培养层包括进液口和出液口，所述进液口和出液口的数量为q，且，1≤q≤100；(1，所述细胞培养层内部包含细胞培养腔，所述细胞培养腔的数量为s，且，1≤s≤10000；

所述芯片控制层包括芯片控制阀和芯片控制阀进液口，所述芯片控制阀和芯片控制阀进液口的数量为w，且，1≤w≤100。

优选的，所述微流控芯片与导电玻璃通过等离子体键合。

优选的，所述导电玻璃具有双层镀ito薄膜，所述透明水箱为亚克力板；

所述培养装置外部还设置有水箱。

优选的，所述微流控芯片(12)和透明水箱(7)之间填充有去离子水，用于培养环境提供湿度。

一种基于微流控芯片的生物组织培养的实施方法，适用于本发明的系统，所述方法包括：

步骤1：将所述气液交换装置、微流控芯片、第一控制阀管线、第二控制阀管线、第一液体输出管线和第二液体输出管线(6)进行消毒；

步骤2：通过所述第一窗口、第二窗口、第三窗口或第四窗口相所述透明水箱内部注入灭菌后的离子水；

步骤3：打开所述系统开关，通过所述温控装置进行温度控制，并在温度稳定到预设的培养温度时，将待接种细胞由微流控芯片的细胞培养层进液口接种到微流控芯片的第一细胞培养腔和第二细胞培养腔中；

步骤4：通过外接气体压缩瓶将压缩空气导入第一液体储备瓶和第二液体储备瓶，驱动第一液体储备瓶和第二液体储备瓶中的完全培养基进入细胞培养层进液口，并通过微流控芯片的芯片控制阀控制细胞培养层进液口和细胞培养层出液口的开和关，定时置换细胞完全培养基；

步骤5：控制所述第一液体储备瓶和第二液体储备瓶内的进气压强为1.5psi，并驱动第一液体储备瓶和第二液体储备瓶内的细胞完全培养基以≤1.5mm/s的流速输入所述第一细胞培养腔和第二细胞培养腔内。

本发明的有益效果在于：

1.本发明基于微流控芯片构建了一种微型、便携式细胞和生物组织培养系统，实现对细胞培养环境的控制和维护，可以直接在微流控芯片中进行独立的细胞培养，不需要任何外部辅助装置；

2.本发明使用了自行设计的亚克力透明结构封水结构，填充进离子水后一方面使温度更加稳定，另一方面在细胞培养过程中有效改善了微流控芯片材料的固有缺陷，抑制蒸发现象导致的蛋白质分子聚集，对活细胞表现出足够的亲和性；

3.与现有技术相比，本发明直接控制导电玻璃的工作状态，以面加热的方式，均匀的将微流控芯片的细胞层温度控制在目标温度，保证细胞培养的温度条件；

4.本发明通过直接通过压缩气体驱动液体储备瓶中的细胞完全培养基，一方面可以通过控制压缩气体的压强控制液体在细胞培养腔中的流速，另一方面可以通过压缩气提供细胞生存过程中的所需要的气体。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种基于微流控芯片的生物组织培养系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中一种基于微流控芯片的生物组织培养实施操作方法的方法流程图。

其中，1为第一进液口管线，2为第二进液口管线，3为第一控制阀管线，4为第二控制阀管线，5为第一出液口管线，6为第二出液口管线，7为透明水箱，8为第一窗口，9为第二窗口，10为第三窗口，11为第四窗口，12为微流控芯片，13为导电玻璃，14为第一出液端，15为第二出液端，16为第一进气口，17为第二进气口，18为第一细胞培养腔，19为第二细胞培养腔，20为第一液体储备瓶、21为第二液体储备瓶，22为温度探头，23为可切换电源，24为第一导线，25为数字温控板；26为第一输出导线，27为第二输出导线，28为系统开关。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明是一种用于培养细胞和生物组织的系统，本发明相较于传统的活细胞工作站和活细胞显微成像系统，具有体积小、便携、制备工艺简单和环境条件稳定的特点，可以支持在显微成像环境下，进行长时间活细胞和生物组织的培养和药物刺激；本发明是一种小型、便携式设计可以为保留、运送由动物和人体提取的生物样品、细胞和生物组织提供稳定可靠的生长环境，避免温度、湿度波动造成的对细胞的影响；结合微流控芯片，可以不间断向细胞和生物组织输送必要的药物、细胞因子和营养因子，为远距离和长时间运送生物样品提供环境条件支持。

如附图1所示，本发明为一种基于微流控芯片的生物组织培养系统，本发明的作用是适用于临床医疗中对病人活检样品的保存、运输和显微操作实验等；生物医学实验中对活细胞和生物组织显微成像环境的精确控制，保持细胞活性和生物功能。

本发明的结构包括：温控装置、气液交换装置、微流控芯片12、透明水箱7和导电玻璃13；其中，

所述透明水箱7设置在所述导电玻璃13上表面，所述微流控芯片12设置于所述透明水箱7内部；

所述温控系统分别与所述微流控芯片12和导电玻璃13电连接，用于控制细胞培养温度；

所述气液交换装置与所述微流控芯片12连通，并将细胞完全培养基传输至所述微流控芯片12中；

所述微流控芯片12用于控制细胞完全培养基定时置换，进行细胞和生物组织培养。

上述技术方案的原理在于：本发明温控装置、气液交换装置、透明水箱、导电玻璃和微流控芯片，温控装置用于为整个培养环境提供一种可控的恒温条件，温控装置是一种带检测、带显示并且带自动调节的恒温调节装置，可以通过控制导电玻璃加热状态调节培养环境温度。气液交换装置用于存储细胞完全培养基，还用于通过外接气体压缩瓶将压缩气导入第一液体储备瓶20和第二液体储备瓶21，通过驱动第一液体储备瓶20和第二液体储备瓶21中的完全培养基输入微流控芯片12，并通过微流控芯片12的芯片控制阀控制细胞培养层进液口和细胞培养层出液口的开和关，定时置换第一细胞培养腔18和第二细胞培养腔19中的细胞完全培养基。微流控芯片12设置于所述透明水箱7内部，与导电玻璃13通过等离子体键合。将透明水箱7设置在键合微流控芯片12的导电玻璃13上方，提供储水的环境。

上述技术的有益效果在于：1.本发明基于微流控芯片构建了一种微型、便携式细胞和生物组织培养系统，实现对细胞培养环境的控制和维护，可以直接在微流控芯片中进行独立的细胞培养，不需要任何外部辅助装置；

2.本发明使用了自行设计的亚克力透明结构封水结构，填充进离子水后一方面使温度更加稳定，另一方面在细胞培养过程中有效改善了微流控芯片材料的固有缺陷，抑制蒸发现象导致的蛋白质分子聚集，对活细胞表现出足够的亲和性；

3.与现有技术相比，本发明直接控制导电玻璃的工作状态，以面加热的方式，均匀的将微流控芯片的细胞层温度控制在目标温度，保证细胞培养的温度条件；

4.本发明通过直接通过压缩气体驱动液体储备瓶中的细胞完全培养基，一方面可以通过控制压缩气体的压强控制液体在细胞培养腔中的流速，另一方面可以通过压缩气提供细胞生存过程中的所需要的气体。

作为本发明的一种实施例：所述透明水箱7的上表面设置有对称分布的窗口；其中，

所述窗口包括第一窗口8、第二窗口9、第三窗口10和第四窗口11。

上述技术方案的原理为：在本发明中，因为细胞培养时需要将细胞完全培养基进行导入微流控芯片12中，因此，本发明通过设置窗口，通过窗口对细胞完全培养基进行导流。

上述技术方案的有益效果为：本发明通过透明水箱7上窗口的设置，在能够储水的情况下，还能够实现对微流控芯片12的细胞培养层和芯片控制层进行导流。

作为本发明的一种实施例：所述温控装置包括：温度探头22、数字温控板25和可切换电源23；其中，

所述可切换电源23为外接适配器或锂电池；

所述数字温控板25和可切换电源23通过第一导线24电连接；

所述温度探头22通过第二窗口9插入所述透明水箱7内部，并贴合在所述导电玻璃13表面，所述导电玻璃13表面具有pdms薄膜，获取所述微流控芯片12内的实时温度，所述温度探头22与所述数字温控板25的输入端电连接，并将所述实时温度输入所述数字温控板25；

所述数字温控板25用于显示所述培养装置的温度，并控制所述导电玻璃13发热；

所述数字温控板25通过第一输出导线26和第二输出导线27连接在所述导电玻璃13两侧，并通过所述导电玻璃13进行温度调节；

所述数字温控板上还设置有系统开关28。

上述技术方案的原理在于：在本发明中，因为需要调节培养系统内部的温度，本发明设置的温控装置包括第一导线24，可切换电源23，数字温控板25，系统总开关28，第一输出导线26，第二输出导线27，温度探头22，导电玻璃13；温度探头22实现对系统内的温度进行检测，并将检测的温度信息反馈至数字温控板25，数字温控板25，优选带显示屏，且可进行温度设置的温控板，能够实现温度的显示，也能通过预先的编辑程序，实现自动化温度控制。数字温控板25还连接所述导电玻璃13，通过控制是否对导电玻璃13输入电流，控制导电玻璃的工作状态，进而实现温度调节。所述可切换电源23为外接适配器或锂电池；在不需要移动的长期培养条件下，使用外部电源供电。在移动培养设备的过程中，使用内置锂电池供电。在考虑便携和设备小型化的情况下，外接适配器选择5-50v或者锂电池选择3.7v，2200mah。

具体过程如下：可切换电源28连接到数字温控板25，数字控温板25对导电玻璃13进行控制。同时，数字温控板25通过置于透明水箱内的导电玻璃13上的温度探头22获得实时温度数据，当温度大于预设温度时停止导电玻璃13加热，当温度低于预设温度时开始加热导电玻璃13，从而将芯片中的温度稳定在预设温度。预设温度为最适合细胞或者生物组织培养的温度。

上述技术方案的有益效果在于：本发明为了使得细胞在培养过程中具有适宜的温度环境，设置了温控装置，可以实现自反馈式调节控制温度，进而让温度上升到最适合培养的温度，一边检测，一边控制升温，基于实时对比控制，保证了温度准确性，并能保持常态化的温度。

优选的，所述气液交换装置包括第一液体储备瓶20、第二液体储备瓶21、第一细胞培养腔18和第二细胞培养腔19；其中，

所述第一细胞培养腔18和第二细胞培养腔19设置于所述透明水箱7上部；

所述第一液体储备瓶20上还设置有第一进气口16，所述第二液体储备瓶21上还设置有第二进气口17；其中，

所述第一进气口16和第二进气口17外接气体压缩瓶，所述气体压缩瓶内设有压缩空气，所述压缩空气为过滤压缩气或5％co2压缩气；

所述第一液体储备瓶20内部在通入压缩空气时，所述第一进液口管线1将细胞完全培养基输入至第一细胞培养腔18进行置换，所述第一进液口管线1一端与所述第一液体储备瓶20的第一出液端14连接，其另一端穿过所述第一窗口8插入所述微流控芯片12中；

所述第二液体储备瓶21内部在通入压缩空气时，通过所述第二进液口管线2将细胞完全培养基输入至第二细胞培养腔19进行置换，所述第二进液口管线2一端与所述第二液体储备瓶20的第二出液端15连接，其另一端穿过所述第一窗口8插入所述微流控芯片12中。

上述技术方案的原理在于：因为在细胞代谢和死亡过程中，会存在有毒物质产生，并且细胞也需要营养物质，本发明的气液交换装置，通过第一进气口16和第二进气口17外接压缩空气输入气体至微流控芯片12中，位于液体储备瓶中的细胞完全培养基，经由连接在芯片细胞培养层的进液口的管线，输送进入微流控芯片12；在微流控芯片12上依次进入细胞培养层进液口，置换细胞培养腔中的完全培养基，最后由细胞培养层出液口流出细胞培养层，其中每次进液出液均可以通过芯片控制阀，由控制层的液体进入芯片控制阀进液口来独立控制，进而实现细胞完全培养基的置换。

在这个过程中，压力是以气体的形式体现，而且气体还有意欲保持培养系统内细胞培养液的稳定，例如：为了维持细胞培养液稳定酸碱性和氧气含量的气体可以是过滤压缩空气(0.1-40mpa)混合5％co2(过滤的目的为了防止污染储备瓶中的完全培养基)。也可以是5％co2压缩气(10mpa＝0.5mpaco2(纯度99.9％)+7.5mpan2(纯度99.995％)+2mpao2(纯度99.9％))。在芯片中输送新鲜培养液的驱动气体压力根据不同的微流控芯片结构进行调整，使细胞完全培养基在芯片中的流速≤1.5mm/s。

上述技术方案的有益效果在于：本发明通过气液交换装置进行对微流控芯片12的细胞培养层输送细胞完全培养基，通过换液带出有毒物质，同时能增添有益于细胞成长的物质，如果通入的气体还能是保持培养系统内细胞培养液的稳定的气体，使得培养系统具有一个良好的气体环境。

优选的，所述系统还包括：第一控制阀管线3、第二控制阀管线4、第一出液口管线5和第二出液口管线6；其中，

所述第一控制阀管线3一端插入所述微流控芯片12中，其另一端穿过所述第二窗口9连通外界；

所述第二控制阀管线4一端插入所述微流控芯片12中，其另一端穿过所述第三窗口10连通外界；

所述第一出液口管线5一端插入所述微流控芯片12中，其另一端穿过所述第四窗口10连通外界；

所述第二出液口管线6一端插入所述微流控芯片12中，其另一端穿过所述第四窗口10连通外界。

上述技术方案的原理在于：在培养系统内部的细胞完全培养基在进行置换时，还需要将原有的细胞完全培养基排出，流往外界。因此本发明设置：第一控制阀管线3、第二控制阀管线4、第一出液口管线5和第二出液口管线6，通过微流控芯片12对所述第一控制阀管线3、第二控制阀管线4的管线控制，实现将原有的细胞完全培养基置换出去。

上述技术方案的有益效果在于：通过将细胞培养腔中的细胞完全培养基和有毒物质排出，既能够维持细胞培养腔中的营养物质充足，又能减少细胞培养腔中的有毒物质含量。

作为本发明的一种实施例：所述微流控芯片12包括：细胞培养层和芯片控制层；其中，

所述细胞培养层的层数为m层，且1≤m≤10；

所述芯片控制层的层数为n层，且0≤n≤10；

所述细胞培养层包括进液口和出液口，所述进液口和出液口的数量为q，且，1≤q≤100；(1，所述细胞培养层内部包含细胞培养腔，所述细胞培养腔的数量为s，且，1≤s≤10000；

所述芯片控制层包括芯片控制阀和芯片控制阀进液口，所述芯片控制阀和芯片控制阀进液口的数量为w，且，1≤w≤100。

上述技术方案的原理在于：在本发明中，在微流控芯片12内部实现高效的细胞培养，本发明中的细胞培养层和芯片控制层可以以人与排列组合进行排列，进而实现不同的微流控芯片12的功能性扩展。

上述技术方案的有益效果在于：：其构建了细胞和生物组织培养过程中的生存空间，是所述微型培养系统的关键部件。主要作用是将细胞培养环境与水箱中液体分隔开来、提供细胞和生物组织生长所必须的空间，以及定时定量的培养液置换。其基本结构为本发明中的一个或多个细胞培养腔的单通道或多通道结构，构建结构不同的细胞培养芯片。

优选的，所述微流控芯片12与导电玻璃13通过等离子体键合。

上述技术方案的原理和有益效果在于：本发明微流控芯片12与导电玻璃13通过等离子体键合，实现了导电玻璃13对微流控芯片12的直接温度供应。

优选的，所述导电玻璃13具有双层镀ito薄膜，所述透明水箱7为亚克力板；

所述培养装置外部还设置有水箱。

上述技术方案的原理和有益效果在于：导电玻璃13的ito薄膜具有高的导电率、高的可见光透过率、高的机械硬度和良好的化学稳定性，亚克力板通过透明结构封水，便于观察，而且填充去离子水后一方面使温度更加稳定，另一方面在细胞培养过程中有效改善了微流控芯片材料的固有缺陷。

作为本发明的一种实施例，

所述微流控芯片12和透明水箱7之间填充有去离子水，用于为培养环境提供湿度。

上述技术方案的原理和有益效果在于：培养环境中的需要100％湿度，因此通过在芯片周围构建透明水箱，抑制芯片中的蒸发现象和由蒸发引起的环境蛋白质浓度过高。

如附图2所示，一种基于微流控芯片的生物组织培养的实施方法，适用于本发明的系统，所述方法包括：

步骤1：将所述气液交换装置、微流控芯片12、第一控制阀管线3、第二控制阀管线4、第一液体输出管线5和第二液体输出管线6进行消毒；

步骤2：通过所述第一窗口8、第二窗口9、第三窗口10或第四窗口11向所述透明水箱7内部注入灭菌后的离子水；

步骤3：打开所述系统开关28，通过所述温控装置进行温度控制，并在温度稳定到预设的培养温度时，将待接种细胞由微流控芯片12的细胞培养层进液口接种到微流控芯片12的第一细胞培养腔18和第二细胞培养腔19中；

步骤4：通过外接气体压缩瓶将压缩空气导入第一液体储备瓶20和第二液体储备瓶21，驱动第一液体储备瓶20和第二液体储备瓶21中的完全培养基进入细胞培养层进液口，并通过微流控芯片1的芯片控制阀控制细胞培养层进液口和细胞培养层出液口的开和关，定时置换细胞完全培养基；

步骤5：控制所述第一液体储备瓶20和第二液体储备瓶21内的进气压强为1.5psi，驱动细胞完全培养基以≤1.5mm/s的流速输入所述第一细胞培养腔18和第二细胞培养腔19内。

上述技术方案的原理和有益效果在于：

在细胞培养的过程中，细菌是最能影响细胞和生物组织培养效果的因素，因此本发明的系统中任何部件在使用时都会进行高温高压灭菌。本发明的实施操作方法是一个基于本系统构建适合细胞和生物组织生长的环境的方法，包括温度、湿度、气体和有毒物质的清除。步骤1将所述气液交换装置、微流控芯片12的第一进液管线1、第二进液管线2、第一液体输出管线5和第二液体输出管线6进行高温高压灭菌，构建了无菌环境。步骤2：通过所述第一窗口8、第二窗口9、第三窗口10或第四窗口11向所述透明水箱7内部注入灭菌后的去离子水，防止产生细菌。保持了细胞培养环境的无菌。步骤3：通过温控装置，对细胞培养环境的温度调控，以自反馈的方式，调节到适合细胞培养的目标环境温度。步骤4中，通过通入特定的压缩气，维持培养环境中的气体条件。可以通过接入压缩空气或5％co2压缩气在细胞安全培养基或药物中引入气体条件，从而维持液体环境中足够的o2和稳定的酸碱性。步骤5中，将压强调整到特定值，降低了培养系统中的细胞完全培养基置换时产生的剪切力对于细胞状态的影响，通过自动控制实现细胞完全培养基的定时定量置换，同时将细胞代谢产物随被置换的完全培养基排出。

本发明还包括一种具体实施例：

本实施例中首先，准备好微流控芯片(该芯片分4个区域，每个区域320个细胞培养腔，共1280个，8个进液口，8个出液口，50个控制阀)和2个灭菌后的1.5ml液体储备瓶、多个10cm长的灭菌管、1个1ml针管；

将所有的灭菌管穿过透明结构的窗口(尺寸均为2*25mm2)插入微流控芯片中，然后将温度探头通过窗口接触在微流控芯片左下角的导电玻璃上，用透明胶带固定；

将透明结构和微流控芯片组装，通过任意窗口向透明结构中注入灭菌后的去离子水(60ml)；将供电电源连接到数字温控板，再将数字温控板输出导线连接到导电玻璃上，最后打开培养系统开关进行控温；

待温度稳定到37℃后，将准备好的待接种hepg2细胞(取用细胞铺满的50ml培养瓶，取用离心稀释后的细胞1ml)注入1ml针管中并连接到进液口管线上，经由微流控芯片细胞培养层进液口，接种到微流控芯片细胞培养腔中；

将注满细胞完全培养基的液体储备瓶，通过灭菌管连接到微流控芯片细胞培养层进液口，用微流控芯片控制阀控制细胞培养层进出液口关闭，设置2min/次的细胞完安培养基定时置换；

调整液体储备瓶的进气co2压强到1.5psi，开始自动控制进出液口控制阀，驱动细胞完全培养基在细胞培养腔中的定时置换。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。