微流控芯片脱模缺陷分析及其脱模装置研究

为减小微流控芯片的脱模缺陷,设计了4种顶杆式脱模方案。采用有限元法模拟了4种脱模方案下微流控芯片的脱模过程。模拟结果显示,顶杆的数目和位置对微流控芯片的脱模应力具有重要影响,采用第1种脱模方案时,微流控芯片的最大脱模应力达到123 MPa,超过了微流控芯片所用聚甲基丙烯酸甲酯的强度极限110 MPa,微流控芯片在脱模后发生断裂;其它3种脱模方案下微流控芯片均能顺利脱出,且脱模应力均小于强度极限。为了克服顶杆脱模方式下芯片易出现表面质量差的缺陷,设计了一种新型的气动脱模装置,并通过有限元法模拟了微流控芯片在此装置下脱模应力的分布,证实了该装置的有效性及优越性。     

酶的固定化方法在微流控芯片技术中的应用

对微流控芯片上酶的固定化方法进行了综述，系统总结了酶的常见固定化方法及微流控芯片体系中酶的固定化方法，如常见的包埋法、物理吸附法、化学交联法、共价键合法等。为微流控芯片体系酶的固定化研究提供参考，对药物筛选新方法的建立指出新思路。     

基于PMMA材料的微流控芯片批量注塑技术研究

微流控芯片可以操控微纳尺度上流体,借助尺度效应的帮助进行检测,具有检测过程迅速、检测准确、试剂消耗量小等特点,常应用于高效筛选、分析化学、食品安全、环境检测等领域。伴随微流控技术的发展,聚合物材料逐渐取代传统的玻璃、硅等材料成为微流控芯片的主流基体材料。面向聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材质的微流控芯片,开展了设计、数值模拟仿真、注塑模具设计及微流控芯片注塑成型的全过程研究,对未来微流控芯片的大规模注塑制备具有一定借鉴意义,最后也对未来微流控芯片与注塑加工工艺相结合的发展趋势进行了展望。     

聚合物微流控芯片微通道复制成型技术

阐述了复制成型技术在实现微流控芯片批量化生产过程中的重要意义。分析了微流控芯片对材料的要求,介绍了常用于制作微流控芯片的聚合物材料及其模塑性能。比较了目前常用的加工复制成型模具凸模微结构的加工方法。综述了热压成型、注射成型以及浇铸成型在微流控芯片微通道成型中的应用,并对其进行了比较分析,展望了未来微流控芯片复制成型技术的发展趋势。     

微流控芯片技术的现状与发展

简要叙述微流控芯片的定义及应用,介绍几种制作微流控芯片的方法,分析微流控芯片成型中的关键技术,如:压力、温度、时间等.综合国内外发展,结合当前微流控芯片的现状,提出微流控芯片在一些方面的尝试和探讨.     

PCR微流控芯片的制备及其在凤丹皮DNA指纹图谱研究中的初步应用

采用商品化的毛细管柱直接制备了PCR微流控芯片,与常规方法比较该方法制备的芯片成本低廉价格便宜,可在普通实验室制作,将该方法制备的PCR微流控芯片和微流控-热电极系统联用,对凤丹皮的扩增产物进行了初步研究。     

论化工原理教学改革与微流控芯片的关系

化工原理是研究实际化工过程中各种单元操作的客观规律,并利用这些规律进行设备构造设计、计算和优化。微流控芯片是一种微流体界面精确操作技术,是以化工原理为基础的最为重要的前沿性分析技术之一,其作用日益明显。我们通过化工原理与微流控芯片结合实例,阐述化工原理在分析化学、微流控芯片等其他学科或领域的应用,有利于提高学生学习的积极性和创新能力。     

聚合物流动分子水平的数值模拟

提出一种新的聚合物流动分子水平的模拟方法,即将流线有限元与分子模型的Brown动力学模拟相结合,求解聚合物复杂流动问题。编写了相应的计算程序,成功地对平行平板间的绕圆柱流进行了模拟。研究的流体介质为Oldroyd-B流体,该流体对应虎克哑铃分子模型的牛顿溶剂稀溶液。通过和采用本构方程的计算结果对比,对这一新方法进行了评价。     

PDMS微流控芯片-光纤传感器系统测定载脂蛋白apoB 100

以聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料为研究对象,在微流控反应芯片内通过氧等离子体处理和聚乙烯亚胺-戊二醛交联法修饰PDMS微通道表面,实现了芯片内apoB 100的快速捕获和检测。设计了分立的集成了光纤传感器和"U"型PDMS微流控芯片的检测体系,根据催化反应前后颜色变化测定apoB 100浓度,消除了复杂的生物化学环境对光学检测的干扰。测试结果表明,由于微通道具有的较大的表面积/体积比,微流控免疫芯片把整个免疫反应及检测过程缩短至1h以内。该方法的检测限为1ng/mL,线性范围在1~20ng/mL。因此微流控免疫芯片-光纤传感器检测系统在临床应用和现场检测领域具有较大的发展潜力。     

微流体数字化技术在生物化学中的应用

在使用微流控芯片的背景下,对自然界切换系统的研究及单个生物实体的研究代表了数字生物化学的重要内容。综述了以微流控芯片为特征的数字生物化学在以上2个领域的进展。提出微流控芯片技术促进了对切换系统的分析,且切换系统可提供"模数"信号转换的新手段,使其应用于微流控检测系统上;微流控分配技术可以分配和研究单个生物实体,对于细胞内生物过程的重建和研究很有意义,还可以进行单个生物实体之间相互作用的研究,考察分子群、细胞或生物体的内在异质性;该系统因更容易产生切换,故增强了对细胞和生物分子的灵敏度,且因"数字化"是通过定性的测定来提供定量信息,故其在耐用性、实验设计的灵活性和简便性方面比传统方法更具优势。该微流体数字化技术未来会被应用于更多新的生物化学测定中。     

PDMS微流控芯片-光纤传感器系统测定载脂蛋白apoB 10

以聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料为研究对象,在微流控反应芯片内通过氧等离子体处理和聚乙烯亚胺-戊二醛交联法修饰PDMS微通道表面,实现了芯片内apoB 100的快速捕获和检测。设计了分立的集成了光纤传感器和"U"型PDMS微流控芯片的检测体系,根据催化反应前后颜色变化测定apoB 100浓度,消除了复杂的生物化学环境对光学检测的干扰。测试结果表明,由于微通道具有的较大的表面积/体积比,微流控免疫芯片把整个免疫反应及检测过程缩短至1h以内。该方法的检测限为1ng/mL,线性范围在1~20ng/mL。因此微流控免疫芯片-光纤传感器检测系统在临床应用和现场检测领域具有较大的发展潜力。     

微芯片上金属离子检测研究进展

总结了最近10年微流控芯片上金属离子常用的检测方法,主要有光学检测、电化学检测、质谱检测和其他检测方法.提出了微流控芯片在金属离子检测中存在的问题,并对微流控芯片检测的发展和应用进行了展望.     

微流控芯片注射成型过程的数值模拟研究

以生物测试上广泛使用的微流控芯片为研究对象,研究使用聚合物微型注塑方法进行类似产品大规模、批量化生产的可能性。在建立微流控芯片结构模型的基础上,运用聚合物成型分析软件Moldllow对其在不同工艺参数下的成型过程进行了系统研究。结果表明,熔体温度的改变对充填时间的影响甚微,充填时间随着注射速度的增加而明显缩短,注射压力随熔体温度的增加而减小,随注射速度的增加而增加。增加熔体温度和注射速度可以降低翘曲变形。     

基于离心力驱动微流控芯片的研究进展

离心力驱动微流控芯片具有制作成本低、集成度高等优势,是一种不可多得的微流体驱动技术,文中介绍了离心力驱动微流控芯片的驱动原理和加工方法并对其优缺点进行了比较,综述了离心式芯片在生物、医疗和化工等领域应用及发展前景。     

粗糙表面微通道电渗流的数值模拟

电渗流（EOF）广泛应用于微流控芯片中的流体的传输与混合。针对带有粗糙表面的平行板微通道,建立了描述EOF的控制方程,基于有限元分析方法对具有不同粗糙度和EDL厚度的微通道内的EOF进行了数值模拟。结果表明,当EDL厚度接近0.3倍粗糙度大小时,粗糙度对EDL的影响较大,EOF受到粗糙度的阻力作用较为明显,而当EDL厚度相对粗糙度较大和较小时,EOF速度受到粗糙度的影响相对较小;粗糙表面微通道中部EOF速度与相对EDL厚度的关系呈“V”型曲线,EOF平均速度呈“L”型曲线。研究结论对于微通道表面的优化设计以及微流控芯片中流体的精确操控具有一定的参考意义。     

微流控芯片上的细胞培养研究进展

细胞培养技术在过去的很长一段时间内都没有很大的进展,微流控技术的发展为细胞生物学的研究带来了巨大的机遇.微流控芯片的通道尺寸和细胞的尺寸十分匹配,微流控芯片的诸多优势使之成为生物学技术极富吸引力的平台.其中,微流控技术最关键之处在于能够在相对空间和时间尺度对细胞的微环境进行调控.本文综述了近几年来在芯片上培养细胞的最新...     

微流控芯片上双重液滴的生成方法

双重液滴在化学、医学、食品科学、生命科学中有广泛应用.与传统方法相比,微流控芯片在生成双重液滴上具有较大优越性,因此应用前景极为广泛.本文对微流控芯片上形成双重液滴的方法进行了总结,比较了各种方法的优缺点.     

基于微流控芯片的液相微萃取的研究进展

微流控芯片通过微通道网络,将样品的采集、混合、反应、分离和富集等分析过程集成在芯片上完成,为化学反应的微型化提供了一个良好的操作平台。利用液体在微观尺度下表现出的特殊的表面物理性质,将液相微萃取技术移植到微流控芯片上,可以实现小体积样品中低含量目标分析物的萃取。本文介绍了基于微流控芯片的液相微萃取近年的研究进展,并总结了层流、液滴、捕陷液滴几种基本的萃取模式。     

PMMA微流控芯片最佳注射成型工艺的实验研究

以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为原料,通过注塑加工的方式制备微流控芯片,经过多次注塑实验得出影响PMMA微流控芯片成型质量的主要因素是：模具温度、保压压力、熔体温度和注射速度。在其他参数不变的情况下,通过正交实验和极差分析确定了PMMA微流控芯片注射成型的最佳工艺：熔体温度260 ℃,模具温度50 ℃,保压压力60 MPa,注射速度400 mm/s,在该工艺条件下制得的单流道测试装置B的开口宽度、槽底宽度、槽深分别为：591.90、381.26、408.47 μm,这些参数所对应的设计值分别为：400、400、400 μm;在共聚焦显微镜下观察到芯片表面较为洁净、微结构比较完整,最后使用该微流控芯片完成了液体混合实验和液滴生成实验,表明最佳注塑工艺加工出的微流控芯片能满足正常使用,对于未来微流控芯片的批量化生产有着重要意义。     

微流控芯片超声振动注射成型模具设计

针对目前微流控芯片注射成型中微通道充填困难、成型精度低等问题,研究超声振动辅助注射成型微流控芯片的方法,设计出微流控芯片超声振动模具。创新性地引入热流道系统,实现了超声振动系统与注射成型模具的有效集成;独特的流道和型腔布置实现了芯片的基片和盖片同模同时成型;改进的二次顶出机构实现了芯片的无损脱模。