微流控芯片加工技术解析
微流控芯片加工技术解析
微流控芯片的发展微全分析系统的概念是在1990年首欠由瑞士Ciba2Geigy 公司的Manz与Widmer提出的，当时主要强调了分析系统的微与全，及微管道网络的MEMS加工方法，而并未明确其外型特征。次年Manz等即在平板微芯片上实现了毛细管电泳与流动。微型全分析系统当前的发展前沿。微流控分析系统从以毛细管电泳分离为核心分析技术发展到液液萃取、过滤、无膜扩散等多种分离手段。其中多相层流分离微流控系统结构简单，有多种分离功能，具有广泛的应用前景。已有多篇文献报道采用多相层流技术实现芯片上对试样的无膜过滤、无膜参析和萃取分离。同时也有采用微加工有膜微渗析器完成质谱分析前试样前处理操作的报道。流控分析系统从以电渗流为主要液流驱动手段发展到流体动力气压、重動、离心力、剪切力等多种手段。
直至今日，各国科学家在这一领域做出更加显著地成绩。微流控技术作为当前分析科学的重要发展前沿，在研究与应用方面都取得了飞速的发展。
微流控芯片的原理微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统，将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上，加载生物样品和反应液后，采用微机械泵。电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动，形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应。激光诱导荧光、电化学和化学等多种检测系统以及与质谱等分析手段结合的很多检测手段已经被用在微流控芯片中，对样品进行快速、准确和高通量分析。微流控芯片的最大特点是在一个芯片上可以形成多功能集成体系和数目众多的复合体系的微全分析系统？微型反应器是芯片实验室中常用的用于生物化学反应的结构，如毛细管电泳、聚合酶链反应、酶反应和DNA 杂交反应的微型反应器等。其中电压驱动的毛细管电泳（Capillary Electrophoresis ，CE）比较容易在微流控芯片上实现，因而成为其中发展最快的技术。它是在芯片上蚀刻毛细管通道，在电渗流的作用下样品液在通道中泳动，完成对样品的检测分析，如果在芯片上构建毛细管阵列，可在数分钟内完成对数百种样品的平行分析。自1992 年微流控芯片CE 首次报道以来，进展很快？首台商品仪器是微流控芯片CE （生化分析仪，Aglient），可提供用于核酸及
微流控芯片的发展及制造工艺介绍
微流控芯片的发展及制造工艺介绍 微流控芯片的发展微全分析系统的概念是在1990年首欠由瑞士Ciba2Geigy 公司的Manz与Widmer提出的，当时主要强调了分析系统的“微”与“全”，及微管道网络的MEMS加工方法，而并未明确其外型特征。次年Manz等即在平板微芯片上实现了毛细管电泳与流动。微型全分析系统当前的发展前沿。微流控分析系统从以毛细管电泳分离为核心分析技术发展到液液萃取、过滤、无膜扩散等多种分离手段。其中多相层流分离微流控系统结构简单，有多种分离功能，具有广泛的应用前景。已有多篇文献报道采用多相层流技术实现芯片上对试样的无膜过滤、无膜参析和萃取分离。同时也有采用微加工有膜微渗析器完成质谱分析前试样前处理操作的报道。流控分析系统从以电渗流为主要液流驱动手段发展到流体动力气压、重动、离心力、剪切力等多种手段。 直至今日，各国科学家在这一领域做出更加显着地成绩。微流控技术作为当前分析科学的重要发展前沿，在研究与应用方面都取得了飞速的发展。 微流控芯片的原理 微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统，将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上，加载生物样品和反应液后，采用微机械泵。电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动，形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应。激光诱导荧光、电化学和化学等多种检测系统以及与质谱等分析手段结合的很多检测手段已经被用在微流控芯片中，对样品进行快速、准确和高通量分析。微流控芯片的最大特点是在一个芯片上可以形成多功能集成体系和数目众多的复合体系的微全分析系统？微型反应器是芯片实验室中常用的用于生物化学反应的结构，如毛细管电泳、聚合酶链反应、酶反应和DNA 杂交反应的微型反应器等。其中电压驱动的毛细管电泳（Capillary Electrophoresis ，CE）比较容易在微流控芯片上实现，因而成为其中发展最快的技术。它是在芯片上蚀刻毛细管通道，在电渗流的作用下样品液在通道中泳动，完成对样品的检测分析，如果在芯片上构建毛细管阵列，可在数分钟内完成对数百
温度控制的PCR-CE微流控芯片的设计与制作
温度控制的PCR-CE微流控芯片的设计与制作 【摘要】微流控芯片在生物工程、医学等领域有很广泛的应用背景。基于MEME工艺技术研究人员设计并制作一种可以实时温度控制的PCR-CE微流控芯片。其中芯片系统设计主要包括芯片结构的制作和温度控制电路的设计两部分，本文详细介绍了芯片的组成、制作过程、温度控制电路的硬件系统设计、程序设计等主要内容，并进行相关实验验证了芯片的可操作性。 【关键词】微流控芯片；PCR-CE；Labview；温度控制 1.引言 微流控芯片的研究和发展已成为生物与医疗等领域的一个重点课题，因此设计一种能够完成某种实验的功能化芯片平台已成为科研人员关注的重点，性能良好的微流控芯片可以很好的解决实验中所遇到的难题，并且相对于其他大型设备，具有结构微小、使用便捷和制作费用较低等优势[1]。 基于上述微流控芯片的优势所在，利用微加工技术的特点，制作出一种集成式的PCR-CE芯片，主要目的是利用其作为PCR反应与CE分离检测的实验平台，较为方便与快捷的进行生物反应实验。 2.PCR-CE芯片的设计模型 我们设计的PCR-CE微流控芯片主要是要把分子的PCR反应与CE检测这两部分功能实现在同一块的芯片上，因为DNA的合成出的产物混在原料中，需要CE过程分离，并对产物进行检测，所以这两部分是一个连续的过程，相辅相成，因此将PCR与CE集成在同一块芯片上，提高了生物检测的效率。 本文设计的PCR-CE芯片为双层结构，基于玻璃材料具有热传导效果好、光学性能较好、表面改性容易、生物性能好、电渗效果优良等特性，以及聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS)具有获得高深宽比结构、生物性能较好、价格低廉和加工周期较短等特性[2]，采用PDMS-玻璃的复合芯片结构。其中PDMS材料可以作为PCR反应腔室和CE分离的制作材料；玻璃材料作为芯片的基底，同时两者的封装键合的工艺简单实用，且封装后效果较好，所以便于制作出PDMS-玻璃的结构芯片。 3.加工与制备 加工制备芯片主要采用MEMS工艺，分别对芯片的上层PDMS盖片与下层Pt电极层进行微加工处理。下面主要讲解芯片的加工过程。 3.1 掩膜版的制作
河北工业大学科技成果——微流控芯片快速制造设备
河北工业大学科技成果——微流控芯片快速制造设备 项目简介 微流控芯片是分析仪器微型化的替代产品，随着分析仪器的广泛使用对微流控芯片的需求不断提高。本设备利用计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机快速成型技术（RPM）、激光制造技术、微机械制造和计算机控制等先进技术，完成小规模和单件微流控芯片快速制造，本设备可用于生物、化学分析领域，目前该设备为国际空白。 微流控芯片快速制造设备 市场前景 在国内外生命科学、医学等领域需求的推动下，我国微流控芯片的产业发展在面临着巨大的挑战的同时，正面临着良好的机遇，微流控芯片逐步走向应用，为生命科学和医学等领域开始提供高效手段，基因和蛋白芯片将进一步成熟，相信不久的将来，其应用将进一步推向临床，实现真正意义的“民用”，还有芯片实验室潜力巨大，已成
为各应用领域关注的焦点，届时将会出台一系列的标准以及相关政策，加快推动芯片实验室类产品的市场开发。另外，生物芯片技术正逐步走向整体化、系统化，相应的配套试剂、仪器和软件的研究越来越受到重视，相信我国微流控芯片技术将能够在不远的将来与世界同行更强地同台竞争，将会对微流控芯片制造系统和设备有更大的需求。 规模与投资 微流控芯片快速制造设备成本价为12万元左右，按照月生产4台套规模计算流动资金为48万元，先期投入180万，主要用于装调生产环境与设备。 生产设备 微流控芯片快速制造设备通过加工配套、购买和自己组装调试生产，生产设备不多，主要有装配车间，激光器和调试用的部分工具若干。 效益分析 目前，微流控芯片快速制造设备成本价格为12万元，市场售价为24万元，按照月产4台计算，年产量为48台毛利润为576万元。 微流控芯片快速制造设备软件可根据用户要求开发专用软件。 合作方式技术转让
一文解析微流控技术原理及起源
一文解析微流控技术原理及起源 微流控技术的起源微型化、集成化和智能化，是现代科技发展的一个重要趋势。伴随着微机电加工系统（MEMS ）技术的发展，电子计算机已由当年的”庞然大物”演变成由一个个微小的电路集成芯片组成的便携系统，甚至是一部微型的智能手机。MEMS技术全称Micro Electromechanical System ，MEMS设想是由诺贝尔物理学奖获得者Richard Feynman教授于1959年提出，其基本概念是用半导体技术，将现实生活中的机械系统微型化，形成微型电子机械系统，简称微机电系统。 1962年全球第一款微型压力传感器面世，这一创新产品后来被应用于汽车安全（轮胎压力检测）和医疗（有创血压计），开启了MEMS时代。今天MEMS技术在军事、航天航空，生物医药、工业交通及消费领域扮演核心技术的角色，智能手机中就嵌入了多个MEMS 芯片，如麦克风，加速度计，GPS定位等。 微流控技术原理微流控（microfluidics ）是一种精确控制和操控微尺度流体，以在微纳米尺度空间中对流体进行操控为主要特征的科学技术，具有将生物、化学等实验室的基本功能诸如样品制备、反应、分离和检测等缩微到一个几平方厘米芯片上的能力，其基本特征和最大优势是多种单元技术在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成。是一个涉及了工程学、物理学、化学、微加工和生物工程等领域的交叉学科。 微流控是系统的科学技术，它使用几十到几百微米尺度的管道，处理或操控很少量的（10*至10~18升，1立方毫米至1立方微米）流体。最初的微流控技术被用于分析。微流控为分析提供了许多有用的功能：使用非常少的样本和试剂做出高精度和高敏感度的分离和检测，费用低，分析时间短，分析设备的印记小。微流控既利用了它最明显的特征一一尺寸小，也利用了不太明显的微通道流体的特点，比如层流。它本质上提供了在空间和时间上集中控制分子的能力。 基于微流控芯片的代表性关键技术1、微流控分析芯片是新一代床旁诊断（Point of care
微流控芯片的加工方法
微流控芯片的加工方法 MEMS技术是u-TAS发展的基础，也是微流控芯片加工中最广泛采用的方法。MEMS加工技术包括了常规平面工艺中的光刻、氧化、扩散、化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)生长、镀膜、压焊等，又增加了三维体加工工艺，如双面光刻、各向异性和各向同性化学腐蚀、等离子或离子束深刻蚀、LIGA技术、硅—硅键合、硅—玻璃键合等。 目前，国际上应用较为广泛的MEMS制造技术有牺牲层硅工艺、体微切削加工技术和LIGA工艺等，新的微型机械加工方法还在不断涌现，这些方法包括多晶硅的熔炼和声激光刻蚀等。结合微流控芯片的具体功能要求与芯片选用的材料特性，微流控芯片的加工工艺在MEMS加工工艺基础上有所发展，主要包括光刻和蚀刻等常规工艺，以及模塑法、软光刻、激光切蚀法、LIGA技术等特殊工艺。 1、硅质材料加工工艺 在硅材料的加工中，光刻(lithography)和湿法刻蚀(wetetching)技术是2种常规工艺。由于硅材料具有良好的光洁度和很成熟的加工工艺，主要用于加工微泵、微阀等液流驱动和控制器件，或者在热压法和模塑法中作为高分子聚合物材料加工的阳模。光刻是用光胶、掩模和紫外光进行微制造。光刻和湿法蚀刻技术通常由薄膜沉淀、光刻、刻蚀3个工序组成。
首先在基片上覆盖一层薄膜，在薄膜表面用甩胶机均匀地附上一层光胶。然后将掩模上的图像转移到光胶层上，此步骤为光刻。再将光刻上的图像，转移到薄膜，并在基片上加工一定深度的微结构，此步骤完成了蚀刻。 在石英和玻璃的加工中，常常利用不同化学方法对其表面改性，然后可以使用光刻和蚀刻技术将微通道等微结构加工在上面。玻璃材料的加工步骤与硅材料加工稍有差异，主要步骤有：1)在玻璃基片表面镀一层Cr，再用甩胶机均匀的覆盖一层光胶；2)利用光刻掩模遮挡，用紫外光照射，光胶发生化学反应；3)用显影法去掉已曝光的光胶，用化学腐蚀的方法在铬层上腐蚀出与掩模上平面二维图形一致的图案；4)用适当的刻蚀剂在基片上刻蚀通道；5)刻蚀结束后，除去光胶和牺牲层，打孔后和玻璃盖片键合。标准光刻和湿法刻蚀需要昂贵的仪器和超净的工作环境，无法实现快速批量生产， 2、高聚物材料加工工艺 以高聚物材料为基片加工微流控芯片的方法主要有：模塑法、热压法、LIGA技术、激光刻蚀法和软光刻等。模塑法是先利用光刻和蚀刻的方法制作出通道部分突起的阳模，然后在阳模上浇注液体的高分子材料，将固化后的高分子材料与阳模剥离后就得到了具有微结构的基片，之后与盖片(多为玻璃)封接后就制得高聚物微流控芯片。这一方法简单易行，不需要高技术设备，是大量生产廉价芯片的方法。热压法也需要事先获得适当的阳模。热压法的具体步骤为：在热压装置中将高聚物基片与阳模紧贴在一起，当基片加热到软化温度后，对阳模施加压力，可在基片上印制出相应的微结构，将阳模和基片一起冷却后脱模，就得到所需的微结构。此法比较适用于PMMA和PC等聚合物材料。LIGA技术适合高深宽比的聚合物芯片的制作，其加工流程是由X光深层光刻，微电铸和微复制3个环节构成。X光深层光刻可以在光胶中得到高深宽比的微通道；微电铸是在显影后的光胶图像间隙(微通道)中沉积金属，去掉光胶后得到所需微通道的阳模；微复制是在阳模上通过复制模塑方法在高聚物材料上形成所需的微通道结构。除了可制作较大高宽比的结构，与其它微细加工方法相比，LIGA技术还具有应用材料广泛，可以是金属、陶瓷、聚合物、玻璃等；可制作任意截面形状图形结构，加工精度高，可重复复制，符合工业上大批量生产要求，制造成本相对较低。激光刻蚀法是一种不同于以往方法的新加工方法，它可直接根据计算机CAD数据在金属、塑料等材料上加工微结构，是一种非接触式的加工手段。它利用紫外激光使高分子材料曝光，把二维图形复制下来，通过控制曝光的强度控制材料的刻蚀深度，最终用压力吹去降解产物，得到有通道的微流控基片，该方法加工简便快捷，但是对技术设备要求较高 3、软光刻加工工艺
分析化学 投稿须知
《分析化学》网上投稿须知 本编辑部与仪器信息网(https://www.360docs.net/doc/6512883641.html,)合作组建了网上投稿系统,该系统集成了投稿、查询、审稿、修改、清样于一体。为了不断完善此系统,希望您悉心指教,并告知我们(fxhx@https://www.360docs.net/doc/6512883641.html,),分析化学编辑部会参照您的建议进行完善,不断加快您稿件的处理周期,以适应当今科技交流日新月异的要求。 您在投稿时,需先登录本刊主页(https://www.360docs.net/doc/6512883641.html,),点击“我要投稿”,然后按照要求提交论文即可。以下是本刊对稿件的详细要求,请您仔细阅读。 1、栏目及字数要求 1．1 特约来稿邀请分析化学领域知名的国内学者在以下方面进行深入报道:撰写最新的研究成果或者该领域的评述与进展,报道国内学者在国际学术领域活跃的最新研究项目。该栏目及时追踪分析化学领域最新的发展动向,以图文的特写形式让读者快速掌握近期研究者所关注的态势,广泛传播科学研究对社会的促进 作用。本栏目不收取任何费用,并给予稿酬。 1．2 研究快报论文的创新性强,学术价值重大,投稿时需要对文章的学术价值和创新性进行简要的说明,作者需突出论文的创新思想和初步的研究结果。撰写格式包括中英文题目、作者、单位、中英文摘要、关 键词、正文、参考文献等;同时将篇幅控制在3000 字左右,并提供全文的英文译稿(在ScienceDirect网同步发表)。发表周期在3 个月内。 1．3 研究报告具有原始性和创造性的研究成果。全文包括图、表、参考文献和中、英文摘要不得超过6000 字。 1．4 研究简报具有创新性和在前人研究基础上有重大改进的研究成果。全文包括图、表、参考文献和中、英文摘要不得超过4000 字。 1．5 仪器装置及实验技术主要报道新分析仪器的研制、性能及其应用,实验装置和实验技术的重大改进成果。全文包括图、表、参考文献和中、英文摘要不得超过5000 字。 1．6 评述与进展评述国内外分析化学前沿的新进展及新动向。全文连同图、表、参考文献和中、英文摘要不得超过10000 字。发表的同时必须附英文翻译稿,在ScienceDirect网站同步发表。 1．7 NEWS介绍国内学者在国际知名期刊发表的论文。主要以中文的形式提供论文的概述性的摘要, 内容包括研究目的、操作条件、必要的数据和结论,同时配以主题图片;篇幅不超过1000 字。 2、来稿要求和注意事项 2．1本刊只接受以Word 文档编写的稿件, 对于编写格式不符合本刊要求的稿件,将不予送审,直接退稿。2．2涉及与本工作有关的成果,投稿时请附单位介绍信,由单位负责稿件密级、质量和署名顺序等的审查。获奖或有重大效益论文请附说明和有关证件复印件。发表之后获奖论文望来函告知,本刊将酌赠刊物。来稿注明通讯联系人或第一作者的电话和电子信箱。 2．3来稿应观点明确,数据准确、完整,文字精练,层次分明。中、英文摘要必须包含本文主要目的、方法(条件)和贡献的具体简要内容,力戒空洞。英文摘要以不少于1000 字符为宜。应包含实验目的、方法、条件、重要的实验数据和结论等信息。引言部分应扼要说明研究工作的目的、意义,前人有关工作状况及本文的创新点。稿件用A4 幅面纸排版,稿件图、表须工整清楚。 2．4文中插图清晰,坐标标度准确标明。图表均需附题并编号,图题、图注、表题、表中内容及表注均全 部采用中英文对照表述(中文列前)。图题及图注应在图下方注明。表格采用三线制列出。请采用ChemDraw 或其他画图软件制作文中结构式、数学式、反应式。曲线图用Origin软件绘制,可以使用彩色,图中不同的 曲线须用符号作标注,以便在黑白打印时能够区分。论文的照片图像应为彩色或灰度图,分辨率应达到600 dpi 以上。所有图片必须在正文中有所提及,并插入到首次提及的段落后。 2．5关键词请参照《汉语主题词》选择。 2．6稿件中计量单位及符号必须按“中华人民共和国国家计量标准冶及有关GB标准规定书写。物理量的符号一律用斜体字母,单位符号和词头用正体字母。 2．7学名词术语,请参照中国化学会推荐的“化学命名原则书写。 2．8文题应简单明确,并力求包含尽可能多的内容信息,总字数一般不超过30字,尽量避免使用副标题。
微流控芯片检测方法及其在畜牧兽医上的应用
动物医学进展,２０１９,４０(５):１１５Ｇ１１９ P r o g r e s s i nV e t e r i n a r y M e d i c i n e 微流控芯片检测方法及其在畜牧兽医上的应用 一收稿日期:２０１８Ｇ０２Ｇ２７ 一基金项目:国家重点研发计划项目(２０１６Y F D ０５００７０７);河南省科技厅基础与前沿研究项目(１６２３００４１０１６６ )一作者简介:陈凯丽(１９９１－) ,女,河南郑州人,硕士研究生,主要从事动物寄生虫学研究.?通讯作者陈凯丽,刘珍珍,王朋林,郑一玲,菅复春? (河南农业大学,河南郑州４５０００２ )一一摘一要: 微流控芯片是以微米尺度对被检测流体样品进行操作为特点的技术,与传统的检测方法相比,具有样品消耗少二速度快二效率高等优势.近年来,基于该技术已开发出很多方便快捷的检测方法,例如毛细管电泳二质谱检测二免疫检测二电化学检测二光学检测等.随着畜牧养殖业的规模化和集约化发展,动物疾病对畜牧业的影响日益加大.因此,早期快速检测动物疫病病原具有重要的社会效益和经济价值.论文就几种常用微流控芯片检测方法及其在畜牧兽医领域的应用进行综述,以期为动物疾病诊断提供参考.一一关键词: 微流控芯片;检测方法;畜牧兽医;应用中图分类号:S ８５３．２１ 文献标识码:A 文章编号:１００７Ｇ５０３８(２０１９)０５Ｇ０１１５Ｇ０５ 一一人类基因组计划的提前完成在很大程度上有赖于美国P EB i o s y s t e m s 公司研制出的高效毛细管自动测序仪,同时也向人们展示了先进检测技术的重要性.微流控芯片(m i c r o f l u i d i c c h i p )检测技术与传统的分析仪器比较,具有使用成本低二样品体积小二 灵敏度高二易于和其他技术设备集成以及良好的兼 容性等显著优势[ １] .该技术是在数平方厘米的芯片上对化学或者生物样品进行操作和检测的一种生物芯片技术,可以完成样品的预处理二分离二稀释二混 合二化学反应二检测以及产品的提取等所有步骤[ ２Ｇ３ ].因其独特的优势,无论在基础研究还是产品的开发方面都受到国际上的广泛关注,目前在生命科学等诸多领域都得到了广泛的应用,本文主要概述了几种常用的微流控芯片检测方法及其在畜牧兽医检测中的应用. １一微流控芯片技术的发展简介 微流控芯片技术也叫芯片实验室(l a bo na c h i p ,L O C ),是一种以在微米尺度空间完成对化学或生物样品的常规化学和生物实验室功能为主要特 征的技术平台[４] ,简单地说就是在便携设备上甚至 是邮票大小的芯片上实现常规分析实验室所能承担 的功能.该技术是由瑞士学者在１９９０年提出[５] , 但是当时并没有得到人们的关注,发展前景不是十分明朗.直到１９９４年美国橡树岭国家实验室对芯片 毛细管电泳的进样方法进行改进[６] ,使其性能和实 用性得到了很大的提高,这在很大程度上促进了微流控芯片技术的发展.在２００４年被美国B u s i n e s s ２．０杂志列为 改变未来的７种技术之一 .微流控芯片检测技术虽然在我国的研究起步较 晚,由于科研工作者的不断探索,也得了一定的成就.方肇伦院士率先在国内开展微流控分析系统的研究,发起并组织的 沈阳国际微流控学学术论坛 显著推动了微流控学在我国的发展.林炳承作为我国微流控芯片领域的推动者,其所著的?图解微流控芯片实验室?一书为该领域的研究提供了相应的参考依据. ２一微流控芯片不同检测方法及其在畜牧兽 医中的应用 一一微流控芯片的检测方法主要涵括毛细管电泳二质谱检测二免疫检测二电化学检测及光学检测.２．１一毛细管电泳 毛细管电泳(c a p i l l a r y e l e c t r o p h o r e s i s ,C E )又称高效毛细管电泳(h i g h p e r f o r m a n c ec a p i l l a r y e l e c Ｇt r o p h o r e s i s ,H P C E ),是依据样品中各种组分的浓度不同和分配行为上的差异来实现分离的继高效液相 色谱之后又一新型的液相分离技术[ ７] .雄性激素是调控动物繁殖行为的主要因子,而睾酮作为雄激素中最重要的激素不仅能够促进副性腺功能还能刺激 精子,对于多胎动物具有十分重要的作用.H u a n g Y 等[８] 将微流控芯片毛细管电泳与化学发光检测器 相结合,在最佳条件下仅需３０s 即可准确的检测出 睾酮,这为调控动物的繁殖行为提供了快速有效的
微流控芯片行业研究
微流控芯片行业研究 微流控芯片概况 01微流控芯片的定义 微流控的“微”是指实验仪器设备的微型化（尺寸为数十到数百微米）；“流”是指实验对象属于流体（体积为纳升到阿升）；“控”代表着在微型化设备上对流体的控制、操作和处理。它属于一种底层技术，交织着化学、流体物理、微电子、新材料等多门学科知识，从理论上说任何流体参与的实验，都应有微流控技术的一席之地。 微流控芯片（Microfluidic Chip），又称为芯片实验室(Lab-on-a-Chip)，是微流控技术的下游应用单元，是指把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。具体来说，通过MEMS技术在固体芯片表面构建微型生物化学分析系统，从而实现对无机离子、有机物质、蛋白质、核酸以及其他特定目标对象的快速、准确的处理和检测。它将需要在实验室进行的样品处理、生化反应和结果检测等关键步骤都汇聚到了一张小小的芯片上进行，故又被业界誉为“芯片实验室”。 由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。
02微流控芯片的发展历史 上世纪50年代末，美国诺贝尔物理学奖得主Richard Feynman教授预见未来的制造技术将沿着从大到小的途径发展，他在1959年使用半导体材料将实验用的机械系统微型化，从而造就了世界上首个微型电子机械系统（Micro-electro-mechanical Systems，MEMS），这成为了未来微流控技术问世的基石。 从微流控的定义上来讲，真正微流控技术的问世是在1990年。瑞士Ciba-Geigy公司的Manz 与Widmer应用MEMS技术在一块微型芯片上实现了此前一直需要在毛细管内才能完成的电泳分离，首次提出了微全分析系统（Micro-Total Analytical System，ì-TAS）即我们现在熟知的微流控芯片。 1994年，美国橡树岭国家实验室的研究人员Mike Ramsey在Manz与Widmer的原有研究基础上，改进了芯片毛细管电泳进样方法，提高了其性能。同年，世界首届国际微全分析系统学术会议在荷兰Enschede举行，微流控芯片全面进入大众视野。 1995年，全球首家专门从事微流控芯片技术的公司—Caliper Life Sciences在美国马萨诸塞州成立。 1999年世界首台微流控芯片商品化仪器-毛细管电泳微芯片由安捷伦公司和Galiper公司联合推出，被应用于生物分析和临床分析领域。 中国打响打响微流控赛道第一枪的是《Lab on a Chip（芯片实验室）》。该刊创建于2001年，专门用于收录微流控技术研究类文章。一年后，中国迎来了首次以微流控为主题的学术会议，即北京举办的首届全国微全分析系统会议，实现微流控芯片大规模集成。
PDMS微流控芯片的制作
PDMS微流控芯片的制作 摘要：采用最常见的材料PDMS制作微流控芯片，PDMS作为高分子聚合物中的固化型聚合物，被 广泛运用于制备微流控芯片。芯片由PDMS基片和PDMS盖片组成，微流控沟道位于基片上，由盖片进行密封 关键词： PDMS 固化型聚合物微流控芯片基片盖片 1 引言 微流控分析芯片的加工技术起源于半导体及集成电路芯片的加工，但芯片通道的加工尺寸远大于大规模集成电路，芯片的大小约数平方厘米，微通道宽度和深度为微米级，因此对加工技术的要求要低一些。另一方面，对芯片材料的选择，微通道的设计，微通道的表面改性及芯片的制作则是微流控分析芯片的关键问题。 最早的微流控芯片是用单晶硅制作。这主要得益于成熟的微电子和微机械加工技术。玻璃微流控芯片具备优良的光学性能和支持电渗流特性，易于表面改性，可直接借鉴传统的毛细管电泳分析技术，因此在微流控芯片发展初期受到更多重视并得到相应发展，至今仍是最广泛使用的芯片之一。用玻璃材料制作微流控芯片具有很多的优越性，但聚合物以其较玻璃价廉，制作方法简单，生产成本低，可制作一次性使用芯片等特点，正日益为人们所关注。制作聚合物芯片的方法有复制，浇注，注塑，热压等，可在微米尺度范围内加工具有复杂微通道网络的聚合物基片。制作的基片与盖片封合，形成微流控通道。通道表面可进行改性，以提供合适的物理，化学或生物功能，如制成亲水性，易于溶液的装载;制成疏水性则可用作毛细阀，蛋白质，酶或免疫分子的固定和表面电荷的附着。聚合物具有多样化的物理和化学性质，针对特定的应用可选择不同的聚合物。 2 PDMS微流控芯片的制作 2.1 制作材料 聚二甲基硅氧烷（PDMS），固化剂 , SU-8光固胶,培养皿，锡纸，沾灰胶，打孔器 2.2 制作过程 2.2.1 模具的制作
信息技术基础与应用试题及100分答案
《信息技术基础与应用》在线考试 答案在最后面 一、单项选择题(共10小题，每小题2分) 1.有关数字地球的应用，正确的是 A. 可以控制犯罪的发生 B. 可为国家大型工程决策提供重要的参考数据 C. 可以控制降水发生的时间和地点 D. 可以控制地质灾害的发生 2.计算机的核心中央处理器简称（） A. PUC B. PCU C. CPU D. CUP 3.信息安全需求不包括（）。 A. 保密性、完整性 B. 可用性、可控性 C. 不可否认性 D. 语义正确性 4.下列不属于短距离无线通讯网的是（） A. 蓝牙 B. 3G
C. RFID D. Zigbee 5.接入Internet的计算机必须共同遵守（）。 A. CPI/IP协议 B. PCT/IP协议 C. TCP/IP协议 D. PTC/IP协议 6.下列对软件配置的叙述不正确的是（） A. 软件配置独立于硬件 B. 软件配置影响系统功能 C. 软件配置影响系统性能 D. 软件配置受硬件的制约 7.下面哪一种说法是不正确的（） A. 电子出版物存储容量大，一张光盘可存储几百本书 B. 电子出版物可以集成文本、图形、图象、动画、视频和音频等多媒体信息 C. 电子出版物不能长期保存 D. 电子出版物检索快 8.下面哪种生物芯片不属于微阵列芯片（） A. 基因芯片 B. 蛋白芯片 C. PCR反应芯片 D. 芯片实验室
9.信息高速公路是以微电子技术. 现代通信技术和（）作为“路基”。 A. 多媒体技术 B. 网络技术 C. 计算机技术 D. 接口技术 10.使通信质量下降甚至中断的主要原因是（） A. 噪声与干扰 B. 载波大小 C. 频率 D. 相位 二、多项选择题(四选项)(共10小题，每小题3分) 1.计算机与网络定律有（） A、摩尔定律 B、贝尔定律 C、吉尔德定律 D、麦特卡尔夫定律 2.程控交换技术包含以下传输技术（） A、窄带综合业务数字网(N—ISDN) B、ATM(异步转移模式) C、光交换技术 D、光纤通信 3.总线是CPU与其它各功能部件之间进行信息传输的通道，按所传送信息的不同类型，总线可以分
微流控芯片五大优点及四大缺点分析
微流控芯片五大优点及四大缺点分析 微流控的五大优点（一）集成小型化与自动化微流控技术能够把样本检测的多个步骤集中在一张小小的芯片上，通过流道的尺寸和曲度、微阀门、腔体设计的搭配组合来集成这些操作步康，最终使整个检测集成小型化和自动化。 （二）高通量由于微流控可以设计成为多流道，通过微流道网络可以同时将待检测样本分流到多个反应单位，同时反应单元之间相互隔离，使各个反应互不相干扰，因此可以根据需要对同一个样本平行进行多个项目的检测。与常规逐个项目检测相比，大大缩短了检测的时间，提高了检测效率，具有高通量的特点。 （三）检测试剂消耗少由于集成检测的小型化，使微流控芯片上的反应单元腔体非常小，虽然试剂配方的浓度可能有一定比例的提高，但是试剂使用量远远低于常规试剂，大大降低了试剂的消耗量。 （四）样本量需求少由于只在小小的芯片上完成检测，因此需要被检测的样本量需求非常少，往往只需要微升甚至纳升级别。此外还可以直接用全血进行检测，对于婴儿、老人、残疾人这些血量少、静脉采集困难的人群，使其检测更加方便;或者是非常珍贵稀少的样本，使其多项指标检测成为可能。 （五）污染少由于微流控芯片的集成功能，原先在实验室里需要人工完成的各项操作全部集成到芯片上自动完成，使人工操作时样本对环境的污染降低到最低程度。例如在分子核酸类检测中，无论是样本本身，还是制备后准备用于检测的核酸，均会对实验室造成污染，气溶胶的扩散使得后续样本检测容易出现假阳性。这也是为什么常规分子核酸类检测需要至少在3个房间分别进行不同的操作。微流控技术的使用很好的解决了这一问题。 正因为微流控具有以上几个重要的优势和优点，使其成为了POCT的首选。而我们判断这类产品在市场上有没有需求和竞争力，可以从这几个方面上进行判断。 微流控的四大缺点（一）核心技术缺乏规范和标准一个成熟的微流控产品，往往需要配套使用的试剂，核心的微流控芯片，芯片驱动平台，光电检测模块，信号处理模块以及人机
微流控芯片研究进展与应用
“Lab‐on‐a‐Chip” 二十一世纪的分析测试平台 分析测试无疑是人类最频繁的科学技术活动之一。在人类发展的历史上，分析测试技术对科学技术的进步和经济的发展起到了至关重要的作用。在以生命科学为主导的21世纪，分析测试技术集中体现了当今世界各项高新技术的综合水平，总的发展方向是更加微型化、自动化、快速化与便携化。20世纪90年代出现的微全分析系统（Miniaturized Total Analysis Systems, μ-TAS）完全符合这一战略目标。 μ-TAS又称为芯片实验室（Lab-on-a-chip），是指通过微电子领域已经发展成熟的微型机电技术（Micro-electromechanical Systems, MEMS）在一块几平方厘米（甚至更小）的芯片上构建微型实验室分析平台，该平台集成了生物和化学分析领域中所涉及各种基本操作单位，如样品制备、反应、分离、检测及细胞培养、分选、裂解等，可取代常规生物或化学实验室的各种功能。芯片实验室的优势在于分析化学、微机电加工（MEMS）、计算机、电子学、材料科学与生物学、医学和工程学的交叉，有利于实现分析检测从试样处理到检测的整体微型化、自动化、集成化与便携化这一目标。 计算机芯片使计算微型化，而芯片实验室使实验室微型化，因此，在生物医学领域它可以使珍贵的生物样品和试剂消耗降低到微升甚至纳升级，而分析速度成倍提高，成本成倍下降；在化学领域它可以使以前需要在一个大实验室花大量样品、试剂和很多时间才能完成的分析和合成，将在一块小的芯片上花很少量样品和试剂，以很短的时间同时完成；在分析化学领域，它可以使以前大的分析仪
微流控芯片加工技术解析
微流控芯片加工技术解析 微流控芯片的发展微全分析系统的概念是在1990年首欠由瑞士Ciba2Geigy 公司的Manz与Widmer提出的，当时主要强调了分析系统的微与全，及微管道网络的MEMS加工方法，而并未明确其外型特征。次年Manz等即在平板微芯片上实现了毛细管电泳与流动。微型全分析系统当前的发展前沿。微流控分析系统从以毛细管电泳分离为核心分析技术发展到液液萃取、过滤、无膜扩散等多种分离手段。其中多相层流分离微流控系统结构简单，有多种分离功能，具有广泛的应用前景。已有多篇文献报道采用多相层流技术实现芯片上对试样的无膜过滤、无膜参析和萃取分离。同时也有采用微加工有膜微渗析器完成质谱分析前试样前处理操作的报道。流控分析系统从以电渗流为主要液流驱动手段发展到流体动力气压、重動、离心力、剪切力等多种手段。 直至今日，各国科学家在这一领域做出更加显著地成绩。微流控技术作为当前分析科学的重要发展前沿，在研究与应用方面都取得了飞速的发展。 微流控芯片的原理微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统，将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上，加载生物样品和反应液后，采用微机械泵。电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动，形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应。激光诱导荧光、电化学和化学等多种检测系统以及与质谱等分析手段结合的很多检测手段已经被用在微流控芯片中，对样品进行快速、准确和高通量分析。微流控芯片的最大特点是在一个芯片上可以形成多功能集成体系和数目众多的复合体系的微全分析系统？微型反应器是芯片实验室中常用的用于生物化学反应的结构，如毛细管电泳、聚合酶链反应、酶反应和DNA 杂交反应的微型反应器等。其中电压驱动的毛细管电泳（Capillary Electrophoresis ，CE）比较容易在微流控芯片上实现，因而成为其中发展最快的技术。它是在芯片上蚀刻毛细管通道，在电渗流的作用下样品液在通道中泳动，完成对样品的检测分析，如果在芯片上构建毛细管阵列，可在数分钟内完成对数百种样品的平行分析。自1992 年微流控芯片CE 首次报道以来，进展很快？首台商品仪器是微流控芯片CE （生化分析仪，Aglient），可提供用于核酸及
MEMS微流体传感器
MEMS技术和基于MEMS的微流体装置 李宗安309010173 （南京210094） 摘要：本文简要阐述了MEMS技术概念及其加工方式、特点，重点结合了MEMS和微流控芯片技术，介绍了MEMS技术在微流体领域的应用状况，选取了一种具有代表性的微隔膜泵，详细表述了此种微泵的加工工艺和过程。 关键字：MEMS微流体器件硅加工 1引言 微电子机械系统即MEMS，是Micro Electro Mechanical Systems的缩写，也可简称为微机电系统。MEMS技术的起源可追溯到20世纪60年代，1989年后MEMS一词就渐渐成为一个世界性的学术用语，MEMS技术的研究与开发也日益成为国际研究的热点。与MEMS一词同时流行的还有Micro Machine(微机械，日本)和Micro System(微系统，欧洲)。当前，常常不加区分的与MEMS通用。 微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical System)，是以微电子、微机械及材料科学为基础，研究、设计、制造具有特定功能的微型装置，包括微结构器件、微传感器、微执行器、微机械光学器件以及微系统等。MEMS发展的目标在于通过微型化、集成化来探索新原理、新功能的元件和系统，开辟一个新技术领域和产业。 MEMS器件具有较低的能耗与较高的效率、精度、可靠性以及灵敏性，非常适于制造微型化系统。MEMS技术是多种学科交叉融合具有战略意义的前沿高技术，是未来的主导产业之一，将对21世纪人类的科学技术、生产方式和生活方式产生深远的影响。 2MEMS加工技术 MEMS加工工艺是在传统的微电子加工工艺(也称集成电路IC工艺)基础上发展起来的，后又发展了一些适合制作微机械的独特技术，这些独特技术和常规集成电路工艺相结合实现了MEMS。这些技术统称为微机械加工技术。按照技术发展的来源分，MEMS加工技术分为三种: 一、以美国为代表的以集成电路加工技术为基础的硅基微加工技术； 二、以德国为代表发展起来的利用X射线深度光刻、微电铸、微铸塑的LIGA(Lithograph galvanfomung und abformug)技术； 三、以日本为代表发展的精密加工技术，如微细电火花EDM、超声波加工、激光加工等。 按照加工的基底材料分，微机械加工工艺分为硅基加工和非硅基加工。 硅基加工技术比较成熟，硅的力学性能较好，适合做微型机械。硅基工艺包括表面光刻技术、体加工技术、表面加工技术、LIGA技术、晶片键合技术和非传统硅MEMS加工技术。这些微机械加工工艺相互补充，各有所长。形成了一套比较完善的加工体系，为微电子机械系统的研究与开发奠定了坚实的物质基础。 3MEMS与微流控芯片技术 近来人们对于MEMS的研究很大的注意力转移到了微流控芯片上。微流控芯片是把化学和生物等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测及细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成或基本集成到一块几平方厘米（甚至更小）的芯片上，由微通道形成网络，以控制微流体贯穿整个系统，用以取代常规化学或生物实验室的各种功能的一种技术平台。微流控芯片的基本特征和最大优势是多种单元技术在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成。[1]微流控芯片包含了一系列的子系统，如图1所示。总的来说通过一个微流体网络通道，把输入的流体或其他物质转化为所需要的输出物，当然，这其中可能会涉及到样品的分离、反应室或者是对于过程的测试设备。然而，虽然针对特定的应用会需要这些子系统的不同的组合，但是他们都会包括微流体输送、转换和驱动装置。精确并符合要求的控制、检测和引
图解纸芯片制作及应用进展
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/6512883641.html, 图解纸芯片制作及应用进展 作者：齐云龙丁永胜 来源：《现代仪器与医疗》2013年第03期 摘要纸可以作为分离和快速检测技术的支撑材料，采用纸质微流控芯片可实现传统试纸所无法实现的对多组分目标物的同时、定量分析，满足对样品中临床疾病标志物和食品、环境中重要污染物的快速、廉价和便携式分析的需求。目前已开发许多快速、简便、重复性好、成本低的纸芯片制备方法。本文以图解方式简要介绍国内外在纸芯片制作及应用方面的研究进展。 关键词图解纸芯片制作应用进展 前言 微流控芯片（Microfluidic Chip）借鉴半导体微加工技术和（或）微电子工艺在芯片上构 建微流路系统（由储液池、微反应室、微通道、微电极、微电路中的一种或几种组成），加载生物样品和反应液后，在压力泵或电场的作用下形成微流路，在芯片上进行一种或连续多种反应，可达到高通量快速分析的目的。 “芯片实验室（Lab-on-a-chip）”或称微全分析系统（Miniaturized Total Analysis System，μ-TAS）意指把生物和化学等领域中所涉及的样品制备、生物与化学反应、分离检测等基本操作单元集成或基本集成到芯片上，用以完成不同的生物或化学反应过程，并对其产物进行分析。 功能化芯片实验室大体包括3部分：芯片；分析仪，包括驱动源和信号检测装置；实现芯片功能化方法和试剂盒。 采用微流控芯片分析具有突出优点：（1）系统微型化，芯片面积常为数平方厘米；（2）试样、试剂消耗低，污染少；（3）分析速度快、高通量（通道短，场强高，分离快）；（4）自动化、集成化程度高——反应、分离可控性大大提高，在集成化基础上可制成便携式仪器用于现场分析。其研究应用日趋广泛，涉及生命科学、化学、材料、生物合成、生化诊断分析、药物筛选等领域[1～9]。 纸芯片（Paper-based microfluidics）或纸芯片分析装置（Microfluidic Paper-based Analytical Devices，μPADs或Lab-on-paper Analytical Systems）是微流控分析系统的新成员，与普通意义上的微流控芯片相比，它成本低、制备简便、无需复杂外围设备，能够进行真正意义上一次性、价格低廉、便携式的分析，已经越来越受到关注[10]，被普遍视为未来现场实时诊断发展趋势之一[11～14]，本文重点介绍纸芯片的制作及应用。 1 纸芯片概述
激光诱导荧光检测微流控芯片生化分析仪的研制
仪器装置与实验技术激光诱导荧光检测微流控芯片生化分析仪的研制 程永强1 张涛 1 王鹗2 王伟2 徐光明1 方群 311(浙江大学化学系微分析系统研究所,杭州310058) 2(上海光谱仪器有限公司,上海200233) 摘 要 研制出一种集激光诱导荧光检测、微流控芯片电泳及控制系统于一体的生化分析仪。分析仪内采用可重复使用的玻璃基质微流控芯片,利用销式固定技术实现芯片的精确定位,定位精度达到±2μm 。以四触点高电压系统控制芯片上的进样和电泳分离操作。激光诱导荧光检测系统采用正交光路模式,对Cy5染料的 检出限达到110×10-10mol/L (S /N =3)。以羟乙基纤维素为筛分介质,初步进行了ΦΧ1742Hae Шdigest DNA marker 限制性片段的毛细管电泳分离。 关键词 微流控芯片,毛细管电泳,生化分析仪,激光诱导荧光检测 2007202211收稿;2007206207接受 本文系国家自然科学基金(No .20575059)、教育部(No .NCET 20520511)、浙江省科技厅(No .2004C13001)和上海光谱有限公司资助3E 2mail:fangqun@zju .edu .cn 1 引 言 微流控分析技术自20世纪90年代兴起后,取得了迅速发展。随着相关研究的深入,部分微流控分 析技术已开始从基础研究阶段进入了产业化和市场开发阶段[1,2]。以分析仪器集成化和微型化为目标 的研究,成为当前微流控芯片分析最活跃的研究领域之一。目前,市场上销售的商品化微流控分析仪器多为国外公司生产,其中以采用激光诱导荧光检测的分析仪最为普遍。但此类仪器在不同程度上均存在着价格昂贵、维护费用高、兼容性差的局限性。因此,研制一种成本低廉、集成度高、适合于产业化应用的激光诱导荧光检测芯片分析仪,成为当前微流控芯片分析仪器发展的主要目标之一。 本研究报道了一种集成化激光诱导荧光检测微流控芯片生化分析仪,仪器内集成了微流控毛细管电泳芯片、激光诱导荧光检测系统、四触点高压电源系统、内置单片机控制系统等部分。微流控芯片采用可重复使用的玻璃基质芯片,利用定位销技术,可使激光束准确地聚焦于芯片通道内。激光诱导荧光检测系统采用具有自主知识产权的正交检测光路模式,有效地降低了仪器的成本和减小仪器的体积。该生化分析仪已被初步应用于DNA 片段的芯片毛细管电泳快速分离。 2 实验部分 211 材料与试剂 红敏荧光染料Cy5(GE Healthcare );ΦΧ1742Hae ШdigestDNA marker (大连宝生物工程有限公司);羟乙基纤维素(HEC,MW 250000,Sig ma 公司);DNA 荧光标记染料T O 2PRO 23(Molecular Pr obes 公司);甲基酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MAPTS,Sig ma 公司);丙烯酰胺、过硫酸铵、四甲基乙二胺(上海生工生物工程有限公司);1×T BE,Tris 2硼酸2乙二胺四乙酸(E DT A )体系,pH 912,由10×T BE 稀释而成(上海生 工生物工程有限公司)。其它试剂均为分析纯,实验用水为超纯水(电阻率18ΜΩc m 2)。 Cy5溶液配制:在购买的Cy5试剂管内加入1mL 脱水乙腈,配制成浓度为510×10-5mol/L 的储备 液,然后用1×10-2mol/L 硼砂缓冲液(pH 912)稀释配制标准溶液。 212 仪器组成 分析仪由微流控毛细管电泳芯片、激光诱导荧光检测系统、高压电源系统、控制系统等部分组成。仪器外观尺寸:40c m ×30c m ×25c m 。自制高压电源系统可提供四触点高压输出,每触点电压输出(范围0～6000V )可单独控制。控制系统包括硬件和软件两部分。硬件由内置的单片机控制系统和信号第36卷2008年1月 分析化学(FE NX I HUAXUE ) 仪器装置与实验技术Chinese Journal of Analytical Che m istry 第1期127～131