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流体控制是微流控系统的标志性特征，也是微流控器件成功应用的基础。触发阀利用几何特征在微流控器件中自主控制流体释放。我们先前的工作已将封闭式触发阀系统中使用的几何结构调整用于开放式系统，从而实现了具有多达三个触发阀的开放式微流控器件。在此，我们重点研究由触发阀依次释放所产生的平行并流，并提出了一个模型，用于预测其层宽与各触发阀不同侧通道几何特征之间的函数关系。我们展示了层宽低至50微米的分层并流。此外，我们通过以下方式扩展了触发阀在开放式微流控器件中的应用：1）采用不同的台阶高度，2）构建具有多达七个触发阀的器件，以及3）使用不同种类的流体和塑料材料。为验证这些触发阀在开放式系统中的实现与应用，我们建立了一个理论框架，用以比较预测结果（即流体传播距离、速度和分层宽度）与实验测得数值。该理论工作在多个领域具有应用前景，包括用于三维细胞培养的水凝胶图案化、器官芯片模型、居家样品制备，以及用于生物传感的自主微流控系统。
流体控制是微流控系统的标志性特征，也是微流控器件成功应用的基础。触发阀利用几何特征在微流控器件中自主控制流体释放。我们先前的工作已将封闭式触发阀系统中使用的几何结构调整为可用于开放系统，从而实现了具有最多三个触发阀的开放式微流控器件。在此，我们重点研究由触发阀依次释放所产生的平行并流，并提出了一个模型，用于预测其层宽与每个触发阀不同侧通道几何特征之间的函数关系。我们展示了层宽低至50微米的分层并流。此外，我们通过以下方式扩展了触发阀在开放式微流控器件中的应用：1）采用不同的台阶高度，2）实现具有最多七个触发阀的器件，以及3）使用不同的流体和塑料。为验证这些触发阀在开放系统中的实现与应用，我们建立了一个理论框架，用于比较预测结果（即流体传播距离、速度和分层宽度）与实验值。该理论工作可应用于多个领域，包括用于三维细胞培养的水凝胶图案化、芯片器官模型、居家样本制备，以及用于生物传感的自主微流控系统。
A.B.T. 报告称其已通过华盛顿大学提交多项专利申请，并且 A.B.T. 从 Ionis Pharmaceuticals 获得了一笔用于支持本研究提交工作之外研究的赠款。E.B. 是由 Tasso, Inc.、华盛顿大学和威斯康星大学麦迪逊分校提交的多项专利的发明人。T.M.N. 持有 Tasso, Inc. 的所有权权益；E.B. 持有 Tasso, Inc.、Salus Discovery, LLC 和 Seabright, LLC 的所有权权益，并受雇于 Tasso, Inc.；A.B.T. 持有 Seabright, LLC 的所有权权益；然而，本研究与这些公司无关。根据华盛顿大学关于校外工作和研究中财务利益冲突管理的相关政策，此项安排的条款已由该校审查并批准。其他作者声明，他们不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系，而这些利益或关系本可能被认为影响了本文所报告的工作。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.25.734354v1?rss=1
🏷️ 开放式微流控 毛细触发阀 并流分层 层宽建模 器官芯片 水凝胶图案化