作为生命构成的基本单元,细胞的形态、行为决定了诸多生命进程。同时,生物微环境中不断变化的物理信号（包括力学、形态学信号等）和化学信号（如,细胞因子）共同决定了细胞增殖、凋亡等过程。虽然,当前研究已逐渐将高分辨细胞牵引力显微镜技术、系统动力学方法、动态机械形变等方法应用于动态信号的研究,但是如何精确模拟体内复杂的物理和化学环境条件仍是生物医药研究领域的一个难题。基于以上问题,本文提出通过阀控微流控技术构建可以培养细胞,并精确控制细胞微环境条件的微流控芯片,用以研究动态物理和化学信号对细胞行为的影响及作用机制。本文所提出的两种微流控芯片可分别对细胞动态物理和化学信号的调控。即混合不同种类细胞上清液产生动态化学信号的液体混合芯片和剪切流在单细胞上施加动态物理信号的振荡流体芯片。（1）液体液体混合芯片的特点是:可在2到8种独立培养（即,无物理接触）的不同类型细胞上,通过可控混合上清液的方式,引入作用细胞产生的动态生化信号。具体来说,通过在每个培养腔中独立培养一种细胞集群,和由多个微流阀构成的蠕动泵对液体流动方向和速度的精确控制,将作用细胞受激后分泌的生物因子（即,动态化学信号）,引入到目标细胞的培养环境中,实现动态化学信号输入。（2）振荡芯片通过控制微流阀定时、定点开关,在培养腔中产生往复振荡的流场,从而产生频率和振幅可调控的动态力学信号并作用在细胞上。其中,往复流场振荡频率通过调整微流阀的开关时间控制,流场波动振幅通过改变参与控制的微流阀数量进行调整。（3）本文根据所所设计的阀控微流控芯片,引入3T3成纤维细胞系和Hep G2肝肿瘤细胞系验证芯片功能,研究了动态物理和化学信号对细胞的影响。研究发现:a.基质细胞在无物理接触的条件下,可以通过分泌的细胞因子和化学物质（即,动态化学信号）,促进细胞生长;b.细胞的死亡率与环境力学信号的频率和强度都直接相关。综上所述,本文基于阀控微流控技术,研发设计了可在细胞微环境中产生动态物理和化学信号的流体控制装置。由于微流控芯片拥有可集成度高、不依靠外部控制器、所需成本低等优势,该论文的研究结果为未来探究动态物理和化学信号对生命进程的调控作用奠定了实验基础。