本技術屬于微流控芯片相關，更具體地，涉及一種基于開放腔室圖案化陣列微流體的培養芯片及自動化培養系統。
背景技術：
1、生物醫學研究正逐漸從傳統的二維細胞培養模型轉變至更具生物相關性的三維培養方法。三維細胞培養技術能夠更真實地復制細胞在體內的立體結構、生物力學特性和細胞間相互作用，為疾病建模、藥物發現和組織工程提供了重要的實驗平臺。
2、目前，常規的三維培養系統通常依賴于手動操作，這不僅耗時耗力，而且存在操作上的不一致性，這限制了三維細胞培養在高通量分析和工業化生產中的應用。此外，現有三維培養方法經常需要定期換液以維持營養和清除代謝廢物，增加了交叉污染的風險，并可能擾亂細胞微環境。在形成細胞成球過程中，現有技術很難保持成球的一致性和可控性，這對于標準化分析和臨床應用構成了障礙。
3、綜上，現有的三維培養技術普遍存在培養效率低下、操作復雜、反復換液，成球大小不可控，難以實現高通量自動化培養等問題。因此亟待開發出一種簡易的易于長期流動培養的圖案化陣列微流體三維細胞、類器官培養芯片。
技術實現思路
1、針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供一種基于開放腔室圖案化陣列微流體的培養芯片及自動化培養系統，其目的在于通過開放通道區與層疊鍵合在其下方的孔洞和底部的圖案化陣列共同形成帶有分隔腔室的隔離腔室陣列，結合與開放通道區水平連通的培養液儲存腔室共同形成陣列通道層，由此來解決細胞中頻繁換液、避免了換液引起的細胞沖擊和流失等技術問題。
2、為實現上述目的，按照本實用新型的一個方面，提供了一種基于開放腔室圖案化陣列微流體的培養芯片，包括從上至下依次層疊的開放腔室蓋板、陣列通道層；
3、所述陣列通道層包括：由多個流道并排組成的開放通道區和與所述開放通道區的出口連接的培養液儲存腔室，依次鍵合在所述開放通道區下方的孔洞陣列層和圖案化陣列；其中，所述流道的正下方對應所述孔洞陣列層中的孔洞行以及所述圖案化陣列中的圖案行，且所述孔洞陣列層中的孔洞和所述圖案化陣列的圖案彼此一一對應以形成隔離腔室陣列；
4、所述開放腔室蓋板中部具有鏤空開口，所述開放腔室蓋板的兩端具有與所述開放通道區連接的進樣口，以及與培養液儲存腔室連接的出樣口；其中，所述鏤空開口與所述開放通道區的大小相同。
5、作為本實用新型的優選，所述開放通道區的每條流道的容量相同，且所述隔離腔室陣列中每個隔離腔室的容量相同。
6、作為本實用新型的優選，所述陣列通道層還包括連接在所述進樣口出口的第一分流通道，用于將從所述進樣口導入的液體通過所述第一分流通道輸送至所述開放通道區中的流道中；其中，所述第一分流通道的通道與所述開放通道區的流道對應，且所述第一分流通道的每條通道的路徑長度相同。
7、作為本實用新型的優選，所述陣列通道層還包括連接在所述出樣口入口的第二分流通道，用于將所述培養液儲存腔室中的液體通過所述第二分流通道分流輸送至所述出樣口。
8、作為本實用新型的優選，所述陣列通道層還包括流速穩定腔室，具體為：
9、連接在所述開放通道區入口的第一流速穩定腔室，以及連接在所述培養液儲存腔室出口的第二流速穩定腔室。
10、作為本實用新型的優選，第一流速穩定腔室為連接在所述開放通道區入口之前的帶有儲存空間的通道；
11、第二流速穩定腔室為沿所述培養液儲存腔室出口方向空間高度減小的通道。
12、作為本實用新型的優選，所述圖案化陣列中的每個圖案帶有若干小孔，且表面帶有防細胞貼附的修飾涂層。
13、作為本實用新型的優選，所述培養液儲存腔室的底面低于所述開放通道區與所述孔洞陣列層連接所形成的面。
14、為實現上述目的，按照本實用新型的又一方面，提供了一種自動化培養系統，包括如本實用新型第一方面任一項所述的基于開放腔室圖案化陣列微流體的培養芯片。
15、作為本實用新型的優選，還包括控制面板、溫控系統、二氧化碳閥和紫外滅菌系統，且通過所述控制面板連接所述基于開放腔室圖案化陣列微流體的培養芯片、所述溫控系統、所述二氧化碳閥和所述紫外滅菌系統。
16、總體而言，通過本實用新型所構思的以上技術方案與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：
17、(1)本實用新型的培養芯片通過開放通道區和下方的孔洞陣列層和圖案化陣列形成敞開式的隔離腔室陣列，與培養液儲存腔室連通，形成敞開式的公共培養環境，通過填充和排空開放通道區達到培養物均分的效果，且基于隔離腔室中消耗的營養物質與排出的代謝廢物不斷與培養液儲存腔室中的培養液交換，由此避免了傳統培養方法中需要頻繁換液的問題，提高了培養效率和操作便捷性。
18、例如，使用時，通過手動填滿獨立腔室，完成一個周期的免換液操作；或在進樣口、出樣口外接蠕動泵后，通過培養液儲存腔室和流道允許培養液的連續流動，減少換液過程中可能造成的細胞沖擊和流失，降低了細胞培養的復雜性并提高了細胞的質量；或通過計時依次填滿獨立腔室，形成細胞球體的梯度，使得細胞球的形成更為靈活。
19、(2)作為優選的，本實用新型中開放通道區的每條流道的容量相同，隔離腔室陣列中的每個隔離腔室的容量相同，保證流體流動時流速相同且同一個芯片中細胞所處培養環境一致。
20、(3)作為優選的，本實用新型利用連接在進樣口出口第一分流通道，控制每個流道的液體分配，保證了細胞懸液能夠均勻流入開放式通道，從而有助于在隔離腔室陣列內實現細胞的均勻分布和聚集成球，這提高了細胞球的質量和一致性。以及利用出樣口入口的第二流通道穩定出液。
21、(4)作為優選的，本實用新型穩流腔室保證了細胞懸液能夠穩定地流入、流出開放式通道，從而有助于在隔離腔室陣列內實現細胞的均勻分布和聚集成球，這提高了細胞球的質量和一致性。
22、(5)作為優選的，本實用新型圖案化陣列的每個圖案包含若干小孔，能夠實現批量進行三維細胞或類器官的培養，其中的孔洞陣列層的孔洞形狀、尺寸以及圖案化陣列的圖案的形狀、尺寸均可以根據待培養物的形狀尺寸調節，應用大規模細胞實驗和藥物測試。
23、(6)作為優選的，本實用新型具有自動化培養潛力，該芯片的設計有潛力與自動化設備結合，可以進一步發展為一個自動化的培養系統，提高實驗效率，減少人力資源消耗。
24、綜上，本實用新型通過開放通道區和下方的孔洞陣列層和圖案化陣列形成敞開式的隔離腔室陣列，與培養液儲存腔室連的設計，實現了細胞培養過程中免換液，從而避免了換液引起的細胞沖擊和流失問題，提高了培養效率。進一步，應用于控制細胞球體大小、批量進行三維細胞球或類器官的培養。同時也可以和設備相結合，實現自動化培養。
1.一種基于開放腔室圖案化陣列微流體的培養芯片，其特征在于，包括從上至下依次層疊的開放腔室蓋板、陣列通道層；
2.如權利要求1所述的基于開放腔室圖案化陣列微流體的培養芯片，其特征在于，所述開放通道區(5)的每條流道的容量相同，且所述隔離腔室陣列中每個隔離腔室的容量相同。
3.如權利要求1所述的基于開放腔室圖案化陣列微流體的培養芯片，其特征在于，所述陣列通道層還包括連接在所述進樣口(1)出口的第一分流通道，用于將從所述進樣口(1)導入的液體通過所述第一分流通道輸送至所述開放通道區(5)中的流道中；其中，所述第一分流通道的通道與所述開放通道區(5)的流道對應，且所述第一分流通道的每條通道的路徑長度相同。
4.如權利要求1所述的基于開放腔室圖案化陣列微流體的培養芯片，其特征在于，所述陣列通道層還包括連接在所述出樣口(2)入口的第二分流通道，用于將所述培養液儲存腔室(6)中的液體通過所述第二分流通道分流輸送至所述出樣口(2)。
5.如權利要求1所述的基于開放腔室圖案化陣列微流體的培養芯片，其特征在于，所述陣列通道層還包括流速穩定腔室(4)，具體為：
6.如權利要求5所述的基于開放腔室圖案化陣列微流體的培養芯片，其特征在于，
7.如權利要求1所述的基于開放腔室圖案化陣列微流體的培養芯片，其特征在于，所述圖案化陣列(8)中的每個圖案帶有若干小孔，且表面帶有防細胞貼附的修飾涂層。
8.如權利要求1所述的基于開放腔室圖案化陣列微流體的培養芯片，其特征在于，所述培養液儲存腔室(6)的底面低于所述開放通道區(5)與所述孔洞陣列層(7)連接所形成的面。
9.一種自動化培養系統，其特征在于，包括如權利要求1-8任一項所述的基于開放腔室圖案化陣列微流體的培養芯片。
10.如權利要求9所述的自動化培養系統，其特征在于，還包括控制面板、溫控系統、二氧化碳閥和紫外滅菌系統，且通過所述控制面板連接所述基于開放腔室圖案化陣列微流體的培養芯片、所述溫控系統、所述二氧化碳閥和所述紫外滅菌系統。