3D打印多级互联结构的浓度梯度微流控芯片

传统微加工技术仅能制作二维的平面结构或者简单的三维结构,限制了其在高通量药物组合筛选的应用.采用光固化—喷印3D打印制造了具有多级互联的微通道网络分配器—4进口、36出口浓度梯度生成器.对芯片流道结构及布局进行了设计与计算,获得芯片的浓度分布;仿真分析微流道流体的混合效果,对不同芯片结构的浓度分布进行了实验表征,展示了该芯片具有高通量药物筛选的能力.多级互联的浓度梯度微流控芯片能够产生高通量浓度组合及多种分析物混合分配,在药物筛选、化学合成、趋向性研究、细胞凋亡等生物医学工程领域具有广阔的应用前景.     

微流控芯片光学检测系统集成化新进展

微流控芯片是微全分析系统(μTAS)中当前最活跃的领域和发展前沿。目前人们在微流控芯片的研究中已经取得了很大的进展,研制出了多种微型化、集成化的芯片。相比之下,与微流控芯片配套的高灵敏度微型光学检测系统的研制却相对落后。介绍了分别基于CMOS、垂直腔面发射激光器(VCSEL)和微型雪崩光电二极管(μAPD)来实现光学检测系统与微流控芯片集成化的方法。     

SARS病毒的微流控芯片实验室系统检测

采用自行设计的RT-PCR试剂盒。在自制的由聚合酶链反应(PCR)——毛管电泳(CE)芯片、芯片热循环仪和激光诱导荧光芯片分析仪组成的微流控芯片系统上，对SARS病毒(重症急性呼吸综合症)和18例SARS患者咽拭子样品连行了分析和检测，实现了聚合酶链反应和电泳检测的微流控芯片在线分析。微流控芯片系统具有高检潮灵敏度、高分辨率、高检出率等优点，试剂消耗少和检测时间短，可能成为SARS早期检测的一种新的手段。     

基于面板工艺的数字微流控芯片 .txt

摘要：针对传统数字微流控芯片电极数量少和制造成本高的问题,对基于面板工艺的数字微流控芯片进行了设计、制备和验证。引入现有成熟的液晶面板设计与制造技术,在玻璃基板上完成金属、绝缘层、有机膜、ITO等膜层的图形化加工。结合常规半导体旋涂工艺,完成疏水层的制备。实验成功地制备出一种集成有480个电极的单基板数字微流控芯片样品。通过合理的驱动电极排布与驱动信号时序设计,实现了低成本化的微流控芯片的设计与制造。对于所设计的微流控芯片进行了功能验证,实现了液滴的连续移动,最低驱动电压可达到25 V,可驱动液滴的体积范围为8～50 μL。还通过系统化的实验对芯片的有效工作条件进行了验证。 .txt     

PC微流控芯片黏接筋与溶剂的协同辅助键合

为了在微流控芯片上形成封闭的微通道等功能单元,克服热压键合中微流控结构的塌陷和热压所致芯片微翘曲对后续键合的影响,提出了一种适用于硬质聚合物微流控芯片的黏接筋与溶剂协同辅助的键合方法。以聚碳酸酯(PC)微流控芯片为研究对象,通过热压法在PC微流控芯片上的微通道两侧制作凸起的黏接筋,通过化学溶剂丙酮微溶PC圆片的表面,然后将PC圆片与带有黏接筋的PC微流控芯片贴合、加压、加热,从而实现微流控芯片的键合。分析了键合机理,并对键合工艺参数进行了优化。实验结果表明:键合质量受丙酮溶剂溶解PC圆片的时间和键合温度的影响,能够保证键合质量的最佳键合温度为80~90°,溶解时间为35~45s,芯片的键合总耗时为3min。与已有键合工艺相比,所提出的黏接筋与溶剂辅助键合工艺有效提高了键合效率。该键合方法不仅适用于具有不同宽度尺寸微通道的微流控芯片,还可扩展用于不同材料的硬质聚合物微流控芯片。     

基于面板工艺的数字微流控芯片

针对传统数字微流控芯片电极数量少和制造成本高的问题,对基于面板工艺的数字微流控芯片进行了设计、制备和验证。引入现有成熟的液晶面板设计与制造技术,在玻璃基板上完成金属、绝缘层、有机膜、ITO等膜层的图形化加工。结合常规半导体旋涂工艺,完成疏水层的制备。实验成功地制备出一种集成有480个电极的单基板数字微流控芯片样品。通过合理的驱动电极排布与驱动信号时序设计,实现了低成本化的微流控芯片的设计与制造。对于所设计的微流控芯片进行了功能验证,实现了液滴的连续移动,最低驱动电压可达到25 V,可驱动液滴的体积范围为8～50μL。还通过系统化的实验对芯片的有效工作条件进行了验证。     

微流控芯片技术及其在检验医学中的应用

芯片实验室技术作为基因组学和蛋白质组学研究的一种新的技术平台 ,受到广泛重视。其中微流控芯片可用于基因组学和蛋白质组学的各个领域 ,包括基因表达分析、基因多态型分析和临床诊断等 ,可以完成样品的分离、反应和分析等所有步骤。基于毛细管电泳的微流控芯片技术可以更快地完成PCR产物分离。本文介绍微流控芯片技术的原理、研究进展及其在检验医学中应用     

PCR-CE微流控芯片技术的若干进展

PCR-CE微流控芯片是利用微电子机械系统制作在硅、玻璃或聚合物衬底上的一种微装置,它可以在单个芯片上自动连续完成样品制备、聚合酶链反应、毛细管电泳等微过程。本文通过介绍一些研究小组的研究成果,评述了PCR-CE微流控芯片技术的若干进展及各种PCR-CE微流控芯片的特点,预测了PCR-CE微流控芯片可能的发展方向。     

嵌入式数字微流控荧光液滴分选平台EI北大核心CSCD

搭建了基于嵌入式系统的数字微流控芯片操纵平台,实现对片上液滴的自动化配发、检测和分选。将特定电极阵列结构的介电润湿(EWOD)芯片通过特制电路和基于STM32的控制电路结合,并利用荧光显微镜提供的光路,完成分选平台的硬件搭建。移植嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅲ到STM32芯片中,根据分选功能需求,划分功能任务,设计各任务程序及任务间通信方式,实现在芯片上按一定频率从包含荧光与非荧光微粒的混合液体中生成小液滴,并将小液滴运输至检测区,根据其荧光强度对其进行分选。本系统实现了对数字微流控芯片的自动化操控,为将数字微流控技术应用于细胞、蛋白质、微生物等领域的分选提供了便利。     

微流控芯片在医学检测中的应用

近年来,微流控芯片以其快速分析,低消耗,微型化和自动化等特点发展非常迅速。本文对微流控芯片技术做了简要的介绍,讨论了其在医学检测领域的应用。并重点分析了可用于医学检测的微流控芯片技术。包括Ca^2＋、NO^2＋等离子的分离与检测,葡萄糖、尿酸等代谢物的测定。     

Geometric optimization for a thermal microfluidic chip

A geometric design for a microfluidic chip using numerical simulation is presented. Finite element method was employed in order to design the microchannel configuration for a microfluidic chip array. The effect of geometry on the thermal response at the interface between the microfluidic chips and an integrated system, such as a micro-electronic device, was investigated. Dimensionless design charts, obtained from the parametric models, demonstrated that a compromise between a maximum heat transfer and a minimum interface temperature was achieved with an equilateral triangle cross-section at a microchannel spacing to width ratio of two. The transient response of the microfluidic chip implied that the transient analysis corresponded to the steady state results under different boundary conditions.     

微流控技术在机械工程-生命科学交叉领域的应用

以微流控技术为研究对象,介绍了微流控芯片的制备材料及工艺,阐述了微流控技术在生命科学交叉领域的应用,主要从生物检测、体外结构仿生制造及可控释放的药物载体制备三方面展开介绍;从芯片结构设计及制备、功能模块集成、过程调控等方面入手,探讨了所涉及的关键技术;展望了微流控技术在机械工程-生命科学交叉领域的应用前景。     

微压印聚合物微流控芯片的传热分析研究

微压印是制造聚合物微流控芯片的主要技术之一,其加工过程中的工艺参数对聚合物微流控芯片成型质量具有重要影响。在聚合物微流控芯片压印成型机理研究基础上,对其压印过程中的热传导进行分析,建立了多层材料一维热传导的模型,并用有限元法进行温度响应求解,进而可获得压印加热时间等工艺参数。     

热压法快速制作微流控芯片模具

提出了一种微流控芯片模具的快速批量制作方法。应用光刻与湿法腐蚀技术制作玻璃母模,然后采用热压成形技术批量制作聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)阳模,再利用阳模浇模、键合批量制作聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片。结果表明,该法制作的PMMA模具及复制得到的PDMS芯片平整度好、一致性高,其沟道宽度和深度的相对标准偏差分别小于0.5%和1.5%。     

微流体芯片技术在免疫分析中的应用

微流体芯片技术最初起源于分析化学领域,它采用网络式的通道结构为免疫分析研究提供一个新的平台。在微流体芯片通道中,人们利用它所提供的较高比表面积来完成免疫反应,这样可大大提高分析速度,改善分析效率并降低样品和试剂消耗。随着微电子及微机械制作技术的不断进步,近年来微流体芯片技术发展迅速,并开始在化学、生命科学及环境科学等领域发挥越来越重要的作用。本文对微流体芯片技术在均相免疫分析和非均相免疫分析中的应用进行综述,介绍用于免疫分析研究的多种微芯片系统并讨论在芯片上进行免疫反应的各种方法。     

面向航天医学应用的体液预处理仪研制

本文基于微流控技术研制了面向航天医学应用的体液预处理芯片及仪器,以便对航天员体液进行医学检测。体液预处理芯片集成了驱动液体和控制流路的微泵微阀,通过控制微泵微阀可实现从进样、不同功能的预处理到输出样品整个过程的自动操作。此外在常规样品预处理功能的基础上,还集成了排气泡功能,使预处理芯片能够在太空微重力环境下对有气泡的体液进行体液预处理。预处理仪集微泵微阀驱动机构和芯片液面位置检测机构于一体,能够实现多种体液预处理模式,且与芯片间无需任何管路及电连接,方便芯片更换。利用有限元仿真软件对预处理仪进行了航天环境下的各项力学分析,包括模态分析、加速度过载分析、正弦扫描分析及随机振动分析,得到了预处理仪机械结构在不同载荷条件下的应力分布,结果显示最大应力值为57.37 MPa,经过校核得知满足航天环境强度要求。最后,基于制作的排气混合预处理芯片进行了预处理实验,结果表明芯片的排气和混合效果良好。     

发光二极管诱导荧光微芯片分析检测器的研制

以高功率发光二极管(LED)为激发光源,研制了一种小型LED诱导荧光检测器,用于微流控芯片分析检测.利用MOS管压控恒流原理,设计恒流驱动电路,使高功率LED发光稳定.通过设计和制造光学结构,成功地将LED发散光聚焦成约3.5 mm×0.3 mm的线状光束,实现了与微流控芯片中的微通道对准,简化了复杂的机械校准结构,且大大减少了光学系统体积(约为9.5 cm×4 cm×17 cm).用荧光染料NBD和高密度脂蛋白评价该体系的性能,结果表明,LED激发光源稳定,检测器重复性好,可用于微流控芯片毛细管电泳分析检测,基本实现了LED诱导荧光检测器的微型化.     

辅助溶剂对PMMA微流控芯片模内键合的影响

为了提高聚合物微流控芯片的键合效率,以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微流控芯片为对象,以微型注塑机为平台,研究了聚合物模内键合方法.利用注塑机提供的合模力作为键合力,利用模温机提供键合温度,选择异丙醇作为辅助溶剂,借助溶剂溶解特性来降低模内键合中的键合温度和压力.在30～70℃,用测量显微镜和台阶仪测试分析了不同键合温度条件下,辅助溶剂对芯片的表面形貌和微通道结构的影响;利用辅助溶剂进行模内键合实验,用电子万能实验机测试了芯片的键合强度,对模内键合工艺参数进行了优化.结果表明:异丙醇对键合质量的影响与键合温度、键合时间有关,在较高温度下会使芯片产生皲裂、微沟槽变形和堵塞;在键合温度为35℃,键合时间为5 min时,芯片的表面质量和微沟槽形貌较完整,键合强度不小于2.64 MPa.     

Atom chips on direct bonded copper substrates

We present the use of direct bonded copper (DBC) for the straightforward fabrication of high power atom chips. Atom chips using DBC have several benefits: excellent copper/substrate adhesion, high purity, thick (>100?μm) copper layers, high substrate thermal conductivity, high aspect ratio wires, the potential for rapid (<8 h) fabrication, and three-dimensional atom chip structures. Two mask options for DBC atom chip fabrication are presented, as well as two methods for etching wire patterns into the copper layer. A test chip, able to support 100 A of current for 2 s without failing, is used to determine the thermal impedance of the DBC. An assembly using two DBC atom chips is used to magnetically trap laser cooled (87)Rb atoms. The wire aspect ratio that optimizes the magnetic field gradient as a function of power dissipation is determined to be 0.84:1 (height:width).