细胞培养技术是生物学研究的最基本技术之一。细胞的培养环境需要的外部环境必须保持恒定,包括:适宜的温度、湿度、CO2浓度等。传统的细胞培养使用培养板、培养瓶等装置,无法精确还原体内微环境。微流控芯片的微型化、集成化、多通量等特点,能够对微环境进行精确控制,为细胞培养提供了新的思路和方法。目前,微流控芯片细胞培养依靠细胞培养箱和微流控细胞培养平台进行培养。在细胞培养箱内培养时,无法借助显微镜在培养箱内在线监控细胞生长状态,难以实现边培养边监控的功能,而微流控细胞培养平台价格昂贵,不利于在科学研究中推广。因此,对微流控芯片细胞培养外部环境因子测控系统的研究,对推动生物医学工程技术进步有较为重要意义。论文在对微流控芯片细胞培养环境控制装置研究现状分析的基础上,研制了微流控芯片细胞培养外部环境因子测控系统。主要工作内容归纳如下:(1)根据微流控芯片细胞培养条件及需求,并针对无法实现在线监控的问题,设计了一种可摆脱培养箱的限制,结合常规倒置显微镜,实现在线监控的细胞培养装置;(2)针对实验过程中气体混合不充分的问题,设计一种微混合器,通过控制气体运动路径实现气体动态混合;(3)为了避免温湿度耦合对测控系统的影响,根据前馈补偿设计了解耦算法,将耦合系统分解成两个独立的系统;(4)构建微流控芯片细胞培养外部环境因子测控系统实验平台,完成检测模块、控制模块以及显示模块的硬件电路设计和软件平台实现;(5)进行实验验证与分析,验证微流控芯片细胞培养外部环境因子测控系统的可行性。实验结果表明:论文所设计外部环境因子测控系统,能够有效维持微流控芯片上细胞正常生长,并能够实现边培养边监控的功能;本课题提出的微混合器装置,使气体混合更加均匀,避免了对细胞正常生长的影响;通过自适应解耦仿真与PID仿真对比分析可知,解决了温湿度耦合问题,使温度误差控制在±0.5以内,提高了系统的控制性能。