微流控芯片行业研究

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微流控分析芯片

微流控分析芯片

微流控分析芯片微流控芯片是一种集成了微流体控制和微分析功能的微小尺寸芯片,常用于生物医学和化学分析领域。

它通过微小的通道和阀门控制样品、试剂的流动,并通过电极和传感器实时监测和分析反应过程,具有高效、灵敏和精确的特点。

下面将详细介绍微流控分析芯片。

微流控分析芯片的结构包括流道结构、阀门结构、电极结构和传感器结构。

流道结构用于在芯片内部建立微小的流通路径,一般采用陶瓷或聚合物材料制作,通道的大小和形状可以根据需要进行设计和调整。

阀门结构则用于控制样品和试剂的进出,常用的有基于压力控制、电场控制和温度控制的阀门。

电极和传感器结构则用于检测和监测反应过程中的电化学信号或光信号,以实现实时监测和定量分析。

微流控分析芯片的工作原理是基于微流体的诸多特性。

首先是微流体的流动速度快,通常在纳米到毫米每秒之间,这使得样品和试剂的混合效果更加均匀,反应速度更快。

其次是微流体的扩散效应好,表面积和质量传递速度都得到了提高,这有利于反应的发生。

再次是微流体的表面效应明显,尤其是当反应物浓度较低时,微流体可以通过增加反应物和试剂之间的接触面积,提高反应的敏感度。

此外,微流体还具有低样品消耗、低成本和易于自动化等优点。

微流控分析芯片可以进行多种分析操作,如样品的预处理、混合和分离、反应过程的实时监测等。

在样品的预处理方面,可使用微流控芯片中的阀门和通道进行样品的过滤、浓缩和易位等操作,以提高分析的准确性和灵敏度。

在混合和分离方面,可以通过芯片中的微通道和阀门,将不同的试剂和溶液进行有效的混合和分离,以实现反应的发生和产物的提取。

在反应过程的实时监测方面,可以通过芯片中的电极结构和传感器结构,对反应过程中的电化学信号、光信号等进行实时检测和分析。

微流控分析芯片在生物医学和化学分析领域具有广泛的应用。

在生物医学方面,可用于病原体检测、基因分析、蛋白质分析等方面。

例如,可以通过微流控芯片对血液中的细菌和病毒进行检测和鉴定,以实现快速和准确的诊断。

微流控芯片技术的发展与应用

微流控芯片技术的发展与应用

微流控芯片技术的发展与应用随着微型技术的快速发展,微流控芯片技术也成为了生命科学和医学诊断的重要工具之一。

微流控芯片技术利用微型反应器及微型通道,实现自动控制反应条件与样品循环,在微米尺度范围内进行各种生物分析和检测,从而实现了高通量、快速、精准的生物分析。

本文将对微流控芯片技术的发展与应用进行分析。

一、微流控芯片技术的发展历程20世纪上半叶,生化分析主要是在试管中进行,检测手段和方法都比较简单。

到了20世纪60年代,随着电子技术的发展和微处理器的诞生,微流控芯片技术开始起步。

1980年代初期,美国加州大学圣塔芭芭拉分校的Manne S.丹尼尔斯和Walter Schottky 先后提出了微通道芯片的想法。

1985年,美国国家标准局(NIST)的George Segar和David Ross成功地采用光刻技术制作了一个环形的微小流通通道。

此后随着MEMS技术的快速发展,微流控芯片技术不断得到完善。

二、微流控芯片技术的原理微流控芯片技术基本上就是把传统实验中的微型反应器和微信道集成到一块芯片上。

该技术通过微米尺度的反应器和信道,将不同形态、性质、浓度、电荷、质量的生物特异性分子进行分离、检测、识别和定量测定。

由此可实现常规实验所需耗费大量时间、试剂、仪器的方法的高度自动化和微型化,避免了手工操作对反应的误差,大大提高了实验分析的效率和可靠性。

三、微流控芯片技术的应用1. 生物学和医学领域微流控芯片技术在生物学和医学领域的应用最为广泛。

例如,可实现DNA 和 RNA 提取、基因片段扩增、基因分型、细胞培养和检测、蛋白质表征和检测、蛋白酶酶解等。

此外,微流控芯片技术也可应用于药物筛选、体液分析和药物代谢组学等方面。

2. 环境监测微流控芯片技术可以实现水、空气和土壤等环境样品分析。

例如,可检测环境中的微生物、重金属、有机物、水源污染物等。

3. 食品安全微流控芯片技术可以快速有效地检测食品中的不良成分,如农药残留、毒素、微生物等。

中国微流控芯片行业市场环境分析

中国微流控芯片行业市场环境分析

中国微流控芯片行业市场环境分析1. 概述微流控芯片是一种集成了微流控技术的微型芯片,能够实现液体的精确控制和分析。

随着微纳米技术的发展,微流控芯片在生物医学、环境监测、食品安全等领域得到了广泛的应用。

本文将对微流控芯片的市场环境进行分析。

2. 市场规模微流控芯片市场的规模持续扩大。

根据市场研究公司的数据显示,预计在未来几年内,全球微流控芯片市场的年平均增长率将超过20%。

主要驱动因素包括生物医学领域的需求增加、技术的不断创新和应用范围的扩大。

3. 市场驱动因素3.1 生物医学需求增加随着人口老龄化的加剧和慢性疾病的普遍增加,对于新型的生物医学技术和医疗方法的需求逐渐增加。

微流控芯片能够实现微观、高通量的生物样本分析,对于诊断、药物筛选和个性化治疗等方面具有巨大潜力。

这一需求驱动了微流控芯片市场的增长。

3.2 技术创新微流控芯片技术一直在不断创新和发展。

随着微纳米技术的进步和微流控芯片制造工艺的改进,微流控芯片的灵敏度、分辨率和可靠性得到了大幅提升。

同时,新的材料和制造方法的应用也推动了技术的进步。

这些技术创新为微流控芯片的应用拓展提供了更多的可能性。

3.3 应用范围扩大微流控芯片的应用范围正在不断扩大。

除了传统的生物分析应用之外,微流控芯片在环境监测、食品安全和化学分析等领域也有广泛应用。

这些新的应用领域对于微流控芯片的需求在增加,推动了市场的发展。

4. 市场挑战和机遇4.1 技术难题微流控芯片技术在实际应用中还存在一些挑战。

例如,微流控芯片的制造过程需要高精度的加工和复杂的制造工艺。

同时,微流控芯片在长时间使用中也容易出现堵塞和泄漏等问题。

解决这些技术难题将推动微流控芯片市场的发展。

4.2 市场竞争随着微流控芯片市场的增长,市场竞争也逐渐加剧。

国内外的许多公司和研究机构都在进行微流控芯片的研发和生产。

这些竞争对于市场新进入者来说可能是一种挑战,但对于已有厂商来说也是一种机遇,可以通过技术创新和产品差异化来保持竞争优势。

2023年微流控芯片行业市场分析现状

2023年微流控芯片行业市场分析现状

2023年微流控芯片行业市场分析现状微流控芯片是一种能够进行微流体操作的集成微系统,具有在微尺度下进行流动控制、混合、分离等功能,被广泛应用于生物医药、化学分析、环境监测、食品安全等领域。

随着微流控芯片技术的不断发展和成熟,市场需求也在逐渐增加,现状分析如下:1. 市场规模持续扩大:随着微流控芯片技术的成熟,市场对于微流控芯片的需求不断增加。

根据市场调研机构的数据显示,全球微流控芯片市场规模从2018年的约20亿美元,预计将在2025年达到70亿美元左右,年平均增长率超过15%。

2. 应用领域广泛:微流控芯片在生物医药领域应用最为广泛,包括细胞分析、基因测序、蛋白质分析等。

此外,微流控芯片在环境监测、食品安全等领域也有广泛应用。

随着技术的进一步发展,微流控芯片将逐渐渗透到更多行业领域。

3. 技术水平有待提高:目前微流控芯片的技术水平还有待提高。

尽管已经出现了一些较为成熟的产品,但是与传统的实验室操作相比,还有一定的差距。

例如,需要进一步提高芯片的可重复性、可靠性,减少漏洞等问题。

同时,也需要进一步降低成本,提高产能,以满足市场需求。

4. 竞争激烈:随着市场的扩大,微流控芯片行业的竞争也逐渐激烈。

目前市场上已经涌现出一些知名的微流控芯片供应商,如Roche、Thermo Fisher Scientific、Agilent等。

同时,还有一些新兴的公司也在积极布局,加大研发力度,以争夺市场份额。

5. 政策支持力度大:政府在促进微流控芯片行业发展方面给予了较大的支持。

通过出台相关政策,鼓励企业加大研发投入,提高技术水平,推动技术的商业化应用。

同时,政府还鼓励企业进行技术合作,加强产学研结合,促进技术创新。

总之,微流控芯片行业市场前景广阔,有着巨大的发展潜力。

随着技术的进一步成熟和应用的深入推进,微流控芯片有望在生物医药、环境监测、食品安全等领域发挥更大的作用,推动这些行业的进一步发展。

同时,企业应密切关注市场需求,不断提高技术水平,加强研发和创新,以在激烈的竞争中占据一席之地。

微流控芯片行业深度研究报告

微流控芯片行业深度研究报告

原材料供应
包括硅片、玻璃、塑料等基材 ,以及用于制造微通道的特种 材料。
芯片设计
根据应用需求,进行微流控芯 片的结构和工艺流程设计。
封装与测试
对加工完成的芯片进行封装, 并进行功能和性能测试。
上游原材料供应情况
硅片
作为微流控芯片的主要基材,其质量直接影响芯片性 能,供应相对稳定。
特种材料
用于制造微通道的高分子材料、生物相容性材料等, 供应受技术和市场影响较大。
深圳微点
深圳微点是一家专注于微流控芯片技术研发和应用的创新型 企业,其产品涵盖生物医学、环境监测、食品安全等多个领 域。该企业注重技术创新和产品研发,致力于为客户提供个 性化的解决方案和优质的服务。
04
技术进展与创新能力评价
微流控芯片技术发展趋势
微型化
随着微电子机械系统(MEMS)技术的不断 发展,微流控芯片将进一步实现微型化,提 高集成度和便携性。
用领域具有较高市场份额。
03
亚太地区
日本、韩国、澳大利亚等国家在微流控芯片领域也有一定竞争力,如
Shimadzu、Samsung等企业,在技术研发和产品应用方面取得一定突
破。
国内市场竞争现状评估
领军企业
国内微流控芯片行业的领军 企业包括博奥生物、微点生 物等,在技术研发、产品创 新和市场推广方面具有较强
微流控芯片行业深度研究报 告
汇报人:XXX
20XX-XX-XX
目录
• 行业概述与发展背景 • 产业链结构及上下游关系 • 市场竞争格局与主要企业分析 • 技术进展与创新能力评价 • 产品种类与应用领域拓展
目录
• 产业融合与跨界发展机遇挖掘 • 政策法规影响及行业标准解读 • 挑战与机遇并存:发展前景预测 • 总结回顾与未来展望

微流控芯片技术的原理及其应用

微流控芯片技术的原理及其应用

微流控芯片技术的原理及其应用随着生物医学技术的逐步发展,微流控芯片技术逐渐成为研究生物科学领域的重要工具。

微流控芯片技术是一种将液体微小化的技术,通过微通道和微结构控制液体的流动,从而实现对微小的流体样本的操控和分析。

本文将详细介绍微流控芯片技术的原理和应用。

一、微流控芯片技术的原理微流控芯片技术是一种基于微纳米尺度结构和微通道的流体控制技术。

它通过制造微通道和微结构,将液体分割成非常微小的体积,从而控制和操作微小的流体体系。

微流控芯片可以分为两个部分:微通道和微结构。

微通道是用于控制微小液滴和海绵多孔的通道系统。

海绵多孔是指微通道中的特殊结构,可以用来创建离散液滴或分隔通道。

微流控芯片通过这些微通道和微结构来控制微小液滴或微小的液体分散体系。

对于微流控芯片来说,微小液滴是非常重要的元素。

微小液滴是由小于100微米的液体球体组成的。

由于它们是液体,所以微小液滴之间可以互相合并,而且通过电极可以控制液滴的聚合和分离状态。

在微流控芯片中,微小液滴通常是由吸头和压力控制系统产生的。

微流控芯片技术的原理一般分为三个步骤:样品输入、反应和检测。

首先,将样品输入到微流控芯片上。

其次,样品会经过一系列的反应过程,例如混合、稀释、分隔等等。

最后,对反应后的产物进行检测。

二、微流控芯片技术的应用微流控芯片技术在生物医学领域中有着广泛的应用。

它能够用于细胞分数、免疫分析、基因测序等方面的研究。

下面将具体介绍微流控芯片技术的应用。

1、细胞分数微流控芯片技术可以用于隔离细胞并分析细胞中的生物大分子。

这种技术通过一个海绵多孔来将细胞定位在特定位置,并将细胞从其他细胞中隔离出来。

这种技术对于医学研究很有价值,可以用来研究细胞的分子成分和机制,在探索生物性能和疾病诊断方面具有广阔的应用前景。

2、免疫分析免疫分析是一种常用的免疫学方法。

在传统的免疫分析中,技术人员需要进行样本的制备和处理,这个过程常常需要耗费大量的样品和试剂。

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。

研究微流控的意义

研究微流控的意义全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:微流控技术是近年来发展起来的一种新型实验技术,它利用微米尺度器件对微量流体进行控制和操作,具有高效、快速、自动化等优点。

随着微流控技术的不断发展,它在生物医学、化学分析、环境监测等领域展现出了巨大的应用潜力。

研究微流控技术的意义重大而深远。

微流控技术在生物医学领域有着重要的应用。

由于其对微生物、细胞等微小生物体进行高效、快速、精准的控制,可以用于细胞培养、疾病诊断、药物筛选等领域。

通过微流控芯片可以实现高通量的单细胞分析,研究细胞的生长、增殖、迁移等生理过程,为生物医学研究提供了新的方法和手段。

微流控技术还可以模拟人体微环境,研究疾病的病理机制,为临床治疗提供参考。

微流控技术在化学分析领域也有着广泛的应用。

微流控芯片可以实现对微量样品的快速分析,具有分析速度快、重复性好、灵敏度高等优点。

在环境监测、食品安全检测、药物分析等领域,微流控技术可以实现对微量有害物质的检测和分析,为保障公众健康和安全提供有力支持。

微流控技术还可以应用于微纳米制造、微电子器件、液滴发生和操控等领域。

通过微流控技术可以实现微米尺度的精密加工和组装,制备出具有特定功能的微米器件和结构。

微流控技术还可以实现多相流体的操控,例如液滴合并、分离、混合等操作,为微液体领域的研究和应用提供了新的思路和方法。

研究微流控技术对推动科学技术的发展、解决现实问题和改善人类生活具有重要的意义。

只有不断深入研究和探索微流控技术的原理、方法和应用,才能更好地发挥其在生物医学、化学分析、环境监测等领域的作用,推动科技创新,促进人类社会的进步和发展。

【文章字数达到2000字】第二篇示例:研究微流控的意义微流控技术是一种新兴的领域,它是利用微型管道和微型仪器来控制微小液体流动的技术。

微流控技术可以在微米尺度上控制流体的流动和混合,具有高效、灵活、精准、自动化等优点。

随着微流控技术的不断发展,它在生物医学、环境监测、食品安全、化学反应等领域得到广泛应用,对提高实验效率、降低实验成本、推动科学研究具有重要意义。

生物芯片和微流控芯片的研究进展

生物芯片和微流控芯片的研究进展随着现代科技的不断发展,人类对于生物芯片和微流控芯片的研究也越来越深入。

生物芯片和微流控芯片都是众多领域中的热门话题,从医疗到环保再到食品安全,都可以看到它们的应用。

本文将围绕这两种芯片,介绍它们的相关研究进展。

一、生物芯片的研究进展生物芯片是一种在微米尺度上集成了化学、物理、生物三个方面的功能元件。

研究生物芯片的目的是将微型芯片技术应用于生命科学领域,实现体内微处理和多种分析方法的集成化。

生物芯片的研究进展主要包括以下方面。

1. 基因芯片基因芯片是一种用于检测多个目标分子的方法。

通过使用微型芯片技术将上千种的核酸序列固定在芯片上,再通过一系列化学反应来检测被测目标分子的含量。

基因芯片可以提高基因检测的灵敏度和准确度,广泛应用于诊断和个性化医疗等领域。

2. 细胞芯片细胞芯片是一种在微米尺度上集成了细胞培养的芯片。

通过微观加工技术,可以将细胞培养在芯片上的小空间中,以便研究其生长、分化等行为。

细胞芯片已经被广泛应用于体外药物筛选、基因表达分析等领域。

3. 蛋白芯片蛋白芯片是一种用于检测蛋白质互作、表达水平、功能以及抗体识别和药物筛选等的方法。

通过使用微型芯片技术将多个蛋白质固定在芯片上,再通过一系列化学反应来检测蛋白质的含量和活性。

4. 病毒芯片病毒芯片是一种用于快速搜寻各种病原体的方法。

通过将大量病毒抗原固定在芯片上,再通过体外反应来检测样本中的病原体。

病毒芯片可以快速、敏感地诊断病原体感染,广泛应用于传染病诊断和疫情监测等领域。

二、微流控芯片的研究进展微流控芯片是一种在微米尺度上控制小量流体运动的方法。

研究微流控芯片的目的是通过控制微流体的流动特性,实现高通量的、低样本浓度的多分析方法集成。

微流控芯片的研究进展主要包括以下方面。

1. 植物样本检测植物样本检测通常需要先将样本碾碎,再提取其中的DNA、RNA等生物分子。

然而,目前的方法往往要依赖昂贵的基因分离技术和大量试剂,且操作复杂。

微流控芯片研究报告

微流控芯片研究报告微流控芯片是新型的技术,它为生物分子和有机分子提供处理控制环境,以便实现对生物工艺进行灵活控制,为实验室自动化提供帮助。

第一,我们来看微流控技术的原理。

微流控技术是在微米尺度上控制和处理流体。

它通过一种叫做“微流控芯片”的装置,实现流体在精确的尺度上的控制,来完成各种生物应用及其他相关任务。

微流控芯片是一种由多个集成的微孔组成的流量控制装置,可以控制流体的流量和流向,完成微尺度的控制。

微流控芯片的工作原理是:当芯片的排气口和接气口同时打开时,在芯片表面封闭的微孔组成的通道中形成压力区域,使微量流体经过微孔并形成稳定的流量,实现控制相关任务。

其次,微流控芯片的应用领域涉及到众多方面,包括生物医学和分子生物学等。

在生物医学研究中,微流控芯片可以实现对生物物质(如血液细胞)的精确移植、活性测量、药物检测和细胞计数等。

微流控技术也可以用于纳米医学研究,可以实现对纳米体系的快速活性测量、纳米粒子的检测和生物传感等。

此外,微流控芯片在分子生物学研究中也发挥着重要作用,可以实现分子结构分析、活性测定、细胞表达及基因转录等实验。

第三,微流控芯片的开发。

与传统技术相比,微流控芯片在控制和处理的精度和效率方面较为优越,但是存在一定的技术挑战。

为了实现更加精确的控制,微流控芯片的结构设计和材料选择十分重要。

必须采用低抗性的材料,如金属和陶瓷,并且设计芯片的尺寸和形状。

芯片结构和宽度的设计影响着油流控精度,并影响微流控芯片的使用性能和寿命。

同时,为了提高微流控芯片的灵活性,研究者们还需要为芯片设计高度可编程的控制系统,以实现灵活的流量控制,使微流控芯片更加容易使用。

最后,微流控芯片有着巨大的应用前景,未来的发展趋势十分乐观。

它不仅可以实现生物工艺的精准控制,而且有助于实现实验室自动化,从而极大地提高生物实验效率,为实现全面的智能实验室提供帮助。

综上所述,微流控技术的研究开发及应用前景十分可观,研究者们应该抓紧时间进行更多探索和实践,为全球未来技术发展做出贡献。

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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。

03微流控芯片的技术优势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。

04微流控芯片技术详解4.1 微流控芯片的技术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。

4.2 微流控芯片的基质材料到目前为止,制作微流控芯片的材料主要有:硅、玻璃、石英、高聚物、陶瓷、纸。

合适的材料对于制作工艺选择和微流控芯片的成功应用非常重要。

05微流控芯片的应用领域原则上,微流控芯片可以用于各个分析领域,如生物医学、新药物的合成与筛选、以及食品和商品检验、环境监测、刑事科学、军事科学和航天科学等其他重要应用领域。

目前的应用重点主要集中于在生物医学领域:核酸分离和定量、DNA测序、基因突变和基因差异表达分析、蛋白质的筛分等。

贰微流控芯片行业发展现状01国全球微流控破百亿,器官芯片主导根据Yole分析师最新数据统计显示,2018年全球微流控产品市场规模达到87亿美元,2019-2024年期间的复合年增长率高达11.7%,预计2024年将达到174亿美元。

两项主要应用为:(1)即时检测(POCT);(2)制药/生命科学研究(包括测序、基因组学和蛋白质组学)。

不过,其它微流控应用也在不断发展。

据麦姆斯咨询介绍,2016年-2018年期间器官芯片市场增长了4倍(从750万美元增至2960万美元),而2018年-2024年期间的复合年增长率(CAGR)预计将高达35.3%。

02国内增量空间大,上市周期短目前来讲,微流控的最大的产业化场景还是在于体外诊断。

虽然基于微流控技术的复杂诊断测试市场主要由国外的公司主导,但由于中国厂商在性能方面提出了吸引人且创新的解决方案,以及在价格方面也更有优势,国产微流控厂商的市场份额在近几年及将来将保持着远高于全球的增长速度。

2015年,我国微流控芯片行业市场规模达到25.7亿元,比2014年同比增长8.2%。

2015年,我国微流控芯片行业产量达到692.45万个,比2014年同比增长8.7%;需求量达到717.56万个,比2014年同比增长8.4%。

根据Yole的调研,预估中国厂商的微流控产品销售额将从2017年的1.71亿美元增长至2023年的7.541亿美元,复合年增长率高达28%,而此间全球微流控市场的增长率稳定在18%左右。

且新兴中国微流控厂商的产品上市周期更短。

03产品多样化,厂商区域特征明显中国的微流控芯片供应链与国外相比仍然存在差距,尤其是玻璃和硅基微流控芯片。

部分中国诊断公司选择内部生产微流控芯片,并将其运用在产品中,而其它公司仍然更愿意与国外的微流控装置制造商合作。

通过这种方式,它们能够集成更高质量的芯片,同时仍然能够以比国际巨头更低的价格提供产品。

由中国微流控工业协会的统计数据来看,截至2018年中国的微流控企业主要分布于东部及经济发达地区,尤以长三角、珠三角为最。

叁微流控芯片发展制约因素01技术难度高,制作工艺复杂微流控技术被列为“未来15年内影响人类最深“的发明之一、“改变未来的7种技术”之一。

一块芯片的成型要考虑微流控芯片加工、微流控芯片封合、微流控流体驱动、气溶胶污染设计、仪器信号检测、配套软件系统,涉及工业制造、设计、软件工程、计算机技术等高精密技术科学。

一条芯片制造生产线大约涉及50多个行业,一般要经过2000-5000道工艺流程,制造过程相当复杂。

除此之外,虽然微流控芯片核心区域可能就几平方厘米大小,但涉及到的上游产业却相当庞大,并且对加工精度等有非常高的要求,这使得成本一直居高不下。

虽然也号称芯片,但其产业链成熟度与半导体芯片完全不可同日而语。

02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交互的软件系统等等组件。

对于一个成熟的产业链而言,一个复杂的产品的不同组件是由不同公司大规模的生产,然后有某个掌握一个或者几个核心技术的公司组装而成。

在微流控的产业化中,由于这个技术还不太成熟,产品缺乏相应的标准化和规目前,中国MEMS传感器应用的前三名为分消费电子、工业控制和汽车电子,三者合计占据总市场份额的75%以上,医疗电子占比仅为9%。

未来,医疗电子将向生物微流控系统加快渗透,在MEMS领域占比一席之地。

02大企业的兼并收购成常态市场良性循环导致了跨国公司对微流控芯片专业公司的竞相收购。

目前国外微流控芯片的专业公司包括Cepheid、BioFire、IQuum等,这些企业在其产品力成熟之时,先后被跨国公司收购:BioFire在2013年9月被梅里埃生物以4.5亿美元收购,IQuum在2014年4月被罗氏收购,Cepheid在2016年9月被丹纳赫以40亿美元收购。

因此,目前微流控芯片技术主要由罗氏和雅培等大型跨国厂商主导。

总体来看,微流控技术的发展不断吸引着资金投入到这个领域,形成了技术与资金相互充盈的局面。

03国际国内主要参与者国际上仍然将长期保持着几家独大的局面。

在国内,近几年国内相关中小微企业发展迅速,技术创新型产品不断涌现,同时原有大企业也纷纷布局微流控芯片行业,整体呈现百花齐放的竞争态势。

3.1 Alere(美艾利尔)成立于2001年,总部位于美国波士顿,公司股票于纽约证券交易所上市(NYSE),股票代码为ALR,是全球心脏标志物POCT行业的领导者,在传染病、心脏标志物和毒理学即时检测领域占有较大的市场份额。

其心脏标志物即时检测的代表性产品包括:Alere INRatio/INRatio2 PT/INR 血凝分析仪和Alere Triage® MeterPro(心血管、肾脏、毒理学的综合检测平台)。

美艾利尔囊括了几乎所有诊断测试产品的专利,包括快速分析测试技术及医学传感器等。

目前,美艾利尔集团为北美 、欧洲、大洋洲、亚洲如:中国、日本、以色列等100 多个国家提供高端的诊断测试产品。

3.2 罗氏成立于1896年,总部位于瑞士巴塞尔,是一家以研发为基础的全球健康医疗公司,拥有全球领先的制药和诊断业务。

作为全球最大的生物技术公司,罗氏在全球体外诊断和基于组织的肿瘤诊断领域享有领导地位,同时也是糖尿病管理领域的先驱者。

3.3 北京博晖创新光电技术股份有限公司成立于2001年,是一家从事临床实验室诊断产品的研发、生产、销售以及售后服务的高新技术企业。

2012年5月公司成功登陆深圳创业板,股票简称“博晖创新”,代码“300318”。

公司第三大平台为微流控分子诊断平台。

2007年博晖创新与美国瑞昂公司(Rheonix)合资成立控股子公司——北京博昂尼克微流体技术有限公司,注资2500万元专门投入微流控前沿技术的研究开发,博晖创新负责后续的产品化、工程化研发和产业化实施。

3.4 深圳微点生物技术股份有限公司微点公司成立于2006年。

公司总部设立在位于美国硅谷的Sunnyvale,中国总部设立在深圳,并在法国巴黎等地设立了办事处。

致力于以MEMS(Micro-Electro-Mechanical System,微电子机械)技术为基础的Lab on a Chip系列产品的研发、制造和产品销售。

目前,微点公司的床旁即时诊断芯片和检测仪器为血管类疾病、肿瘤、急诊、手术及治疗过程的早期诊断及过程监控提供了高效、安全、精确、低成本的解决方案;创造性地建立了体外诊断床旁即时检测(POC)产品的通用诊断平台。

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