聚二甲基硅氧烷微流体芯片的制作技术

基于MEMS技术的微流体芯片在分析化学和生物医学领域显示了巨大的应用潜力。作为构建微流体芯片的基底材料———聚二甲基硅氧烷(PDMS)已经表现出了许多的优点:良好的电绝缘性、较高的热稳定性、优良的光学特性以及简单的加工工艺等。采用浇注法制作了PDMS电泳微芯片,对PDMS微流体芯片的加工工艺、封装方法和结构特征进行了探讨,并提出了相应的解决方案。     

具有3D微纳结构PDMS阵列免疫传感芯片研制

介绍了一种简便快速加工微阵列免疫传感芯片的新方法。采用化学刻蚀技术加工具有μm级山脉状起伏和nm级表面粗糙度结构(简称为3D微纳表面)的玻璃阳模,以该阳模为模板浇注法制得表面具有3D微纳表面结构的PDMS基片,再借助于物理吸附,将抗体直接固定于该PDMS表面,形成具有3D微纳结构的PDMS微阵列免疫传感器。利用光学显微镜和原子力显微镜对玻璃阳模和PDMS基片表面形貌进行表征,研究了PDMS表面微纳结构化处理对抗体吸附能力的影响。结果表明:3D微纳结构的PDMS由于具有大的比表面积,能显著增强抗体的吸附能力。将研制所得的3D微纳表面结构的PDMS芯片用于微阵列荧光免疫分析,其灵敏度是平板PDMS的5倍。     

集成微流体测控芯片的研制

设计、研制了集成有微泵、微沟道、微流量传感器、温度传感器的微流体测控芯片.采用有限元软件ANSYS模拟分析了将其作为冷却芯片时微沟道的散热作用,分析确定了芯片上各元件的结构.该集成芯片为硅-玻璃结构,在硅片上,利用ICP法刻蚀无阀微泵泵体和微沟道;在7740玻璃片上,以溅射、剥离法制作微流量和温度传感器;图形精确对准后硅/玻璃以静电键合方法封接.无阀微泵采用压电元件驱动.测试结果表明:集成芯片具有冷却功能,循环水的流速最大可达25.4mm/s.     

基于uC/OS-Ⅱ的微流体芯片嵌入式实时系统构建

本文构建具有DNA聚合酶链式反应(PCR)和毛细管电泳(CE)分离检测功能的微流体芯片uC/OS-Ⅱ嵌入式实时控制系统.本系统采用32位嵌入式微控制器ARM实现PCR扩增所需的闭环温度控制功能,毛细管电泳分离功能所需的高压电场自动调度功能.uC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统加强了系统的实时性.模糊免疫PID控制算法实现对温度的精确控制,其控制性能远优于常规PID控制器.试验结果表明本系统不但完全满足设计要求,而且与同功能的仪器平台相比,实时性强,不再需要昂贵的个人电脑进行控制运算和常用的DNA检测设备进行检测,实现了PCR-CE微流体芯片系统的低成本和小型化.     

基于uC/OS-II的微流体芯片嵌入式实时系统构建

本文构建具有DNA聚合酶链式反应(PCR)和毛细管电泳(CE)分离检测功能的微流体芯片uC/OS-II嵌入式实时控制系统。本系统采用32位嵌入式微控制器ARM实现PCR扩增所需的闭环温度控制功能,毛细管电泳分离功能所需的高压电场自动调度功能。uC/OS-II嵌入式实时操作系统加强了系统的实时性。模糊免疫PID控制算法实现对温度的精确控制,其控制性能远优于常规PID控制器。试验结果表明本系统不但完全满足设计要求,而且与同功能的仪器平台相比,实时性强,不再需要昂贵的个人电脑进行控制运算和常用的DNA检测设备进行检测,实现了PCR-CE微流体芯片系统的低成本和小型化。     

高聚物微流控芯片上集成化气动微阀的研制

报道了一种新型的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合芯片。该芯片采用PMMA-PDMS…PDMS-PMMA的四层构型,以在芯片上集成气动微阀。具有液路和控制通道网路的PMMA基片与PDMS弹性膜间采用不可逆封接,分别形成液路半芯片和控制半芯片,而2个半芯片则依靠PDMS膜间的粘性实现可逆封接,组成带有微阀的全芯片。这种制备方法解决了制备PMMA-PDMS-PMMA三层结构芯片的封接难题,封接过程简单可靠。其控制部分和液路部分可以单独更换,可进一步降低使用成本,尤其适合一次性应用场合。初步实验表明:该微阀具有良好的开关性能和耐用性。     

基于μC／OS-Ⅱ的微流体芯片嵌入式实时系统构建

本文构建具有DNA聚合酶链式反应（PCR）和毛细管电泳（CE）分离检测功能的微流体芯片μC／OS-Ⅱ嵌入式实时控制系统。本系统采用32位嵌入式微控制器ARM实现PCR扩增所需的闭环温度控制功能，毛细管电泳分离功能所需的高压电场自动调度功能。μC／OS-Ⅱ嵌入式实时操作乐统加强了系统的实时性。模糊免疫PID控制算法实现对温度的精确控制．其控制性能远优于常规PID控制器。试验结果表明本系统不但完全满足设计要求，而且与同功能的仪器平台相比，实时性强，不再需要昂贵的个人电脑进行控制运算和常用的DNA检测设备进行检测，实现了PCR-CE微流体芯片系统的低成本和小型化。     

一种基于MEMS技术的压电微泵的研究

介绍了一种基于MEMS技术的压电微泵。该微泵利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为泵膜,使用了一个主动阀和一个被动阀,并利用压电双晶片作为驱动部件。压电双晶片和PDMS泵膜的组合可以产生较大的泵腔体积改变和压缩比,显著降低了加工成本,并提高了成品率。对压电微泵的输出流量进行了测试,结果显示:电压、频率以及背压对流量均有显著影响。在100 V,25Hz的方波驱动下,该压电微泵的最大输出流量为458μL/m in,最大输出压力为6 kPa。     

一种无阀微流体驱动器的研究

一种适用于微流体系统的无阀驱动器利用印刷电路板(PCB)制作腔体以及扩散口和喷口,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为振动膜,并利用压电双晶片作为驱动部件。该驱动器的制作工艺简单,使用寿命长,具有良好的液体驱动性能。对于使用15mm长的压电双晶片制作的驱动器,在100V、60Hz、占空比为1的方波驱动下,最大流速可达l50μL/min。     

微流体芯片在纤维成型方面的应用研究进展

微流体芯片可在微通道中控制、操作和检测复杂流体,具有尺寸小、效率高、集成度高、响应时间短、样品需量少等优点.除了在生物化学、有机合成、疾病检测等领域有广泛的应用之外,微流体芯片在纤维成型方面也有很大的应用潜力.在简介了微流体技术的基础上,比较了传统纺丝技术和微流体纺丝技术,综述了微流体芯片在即时纺丝、静电纺丝和蛋白质成...     

聚二甲基硅氧烷微流控芯片的制备

采用印刷电路板技术加工出芯片模具,以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为材料制作出微流控芯片。该芯片由基片和盖片组成,微流控沟道位于基片上,深度和宽度分别为75μm和100μm,由盖片对其进行密封。考察了有绝缘漆模具和无绝缘漆模具制作的芯片的电泳分离情况。在该PDMS微流控芯片上对用异硫氰酸酯荧光素标记的氨基酸进行了电泳分离,当信噪比S/N=3时,最小检测浓度达到0.8×10-11mol/L。     

Chemiluminescence detection for Cu (II) based on 1,10-Phenanthroline-hydrogen peroxide reaction on a PDMS microfluidic chip

A simple, rapid and effective method for the determination of copper (II) in water on a PDMS microfluidic chip with chemiluminescence (CL) detection is presented. The CL reaction was based on oxidation of 1,10-phenanthroline by hydrogen peroxide in basic aqueous solution. Polydimethylsiloxane (PDMS) was chosen as material for fabricating the microfluidic chip with two steps lithography method. Optimized reagents conditions were found to be 6.0 × 10^?5 mol/L 1,10-phenanthroline, 1.2 × 10^?3 mol/L hydrogen peroxide, 6.5 × 10^?2 mol/L sodium hydroxide and 2.0 × 10^?3 mol/L Hexadecyl trimethyl ammonium Bromide (CTMAB). In the continuous flow injection mode the system can perform fully automated detection with a reagent consumption of only 3.4 μL each time. The linear range of the Cu (II) ions concentration was 1.0 × 10^?8 mol/L to 1.0 × 10^?4 mol/L, and the detection limit was 9.2 × 10^?9 mol/L with the S/N ratio of 3. The relative standard deviation was 2.8 % for 1.0 × 10^?6 mol/L Cu (II) ions (n = 8). The most notable features of the detection method are simple operation, rapid detection and easy fabrication of the microfluidic chip.     

低成本聚合物微流控芯片加工技术综述

针对传统微流控芯片加工方法成本高昂、耗时长的问题,近年来出现了多种低成本的微流控芯片加工方法,在聚合物、纸等材料上加工、完成了能够满足其应用需求的微流控芯片。对当前各类基于聚合材料的低成本微流控芯片加工技术进行了梳理和总结,并对未来低成本微流控芯片的发展进行了展望。     

聚二甲基硅氧烷球形微腔阵列的数字PCR芯片

数字聚合酶链式反应(dPCR)技术是一种核酸绝对定量技术,但现有dPCR平台因其昂贵的设备或复杂的操作限制了其实际应用.利用气体膨胀浇注成型技术,结合集成微腔阵列的模具,设计、制作了一种成本低廉、简单可靠的dPCR微流控芯片.独特的球形微腔为液滴存储提供了更稳定的几何形式,保证了样品数字离散化的可靠性和稳定性.同时,芯片还利用预脱气的聚二甲基硅氧烷(PDMS)实现自动进样和样品离散化,大大降低了对复杂昂贵设备的依赖,且提供了更高集成度.利用芯片进行了EGFR基因第19号外显子数字PCR定量检测,验证了该芯片的实用性.     

PDMS用加窗方式快速复制微结构

提出了一种微流控芯片中的制作方法,此方法可以复制现有芯片的任意结构,可用于实验室原有芯片的修复和整合.用窗口的方法提取结构,可排除芯片上相邻结构的干扰,得到表面光滑整齐的新芯片.特别适用于复制目前软光刻工艺尚未达到的特微结构和三维结构芯片.实验制作出的聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片沟道长30μm,宽5μm,深5μm,显微镜下观察芯片表面光滑,窗口内沟道性质复制良好,窗口边缘与表面之间具有明显的陡变.     

An effective PDMS microfluidic chip for chemiluminescence detection of cobalt (II) in water

A microfluidic chip for the chemiluminescence detection of cobalt (II) in water samples, based on the measurement of light emitted from the cobalt (II) catalysed oxidation of luminol by hydrogen peroxide in basic aqueous solution, is presented. The microfluidic chip was designed and fabricated from polydimethylsiloxane using micro-molding method. Optimized reagents conditions were found to be 5.0 × 10^?4 mol/L luminol, 1.0 × 10^?2 mol/L hydrogen peroxide, and 8.0 × 10^?2 mol/L sodium hydroxide. The system can perform fully automated detection with a reagent consumption of only 2.4 μL each time. The linear range of the cobalt (II) ions concentration was 1.0 × 10^?10–1.0 × 10^?3 mol/L and the detection limit was 5.6 × 10^?11 mol/L with the S/N ratio of 3. The relative standard deviation was 4.6 % for 1.0 × 10^?5 mol/L cobalt (II) ions (n = 10).     

基于微流控芯片的乳腺癌肿瘤干细胞富集

为了克服传统方法低通量、低精度、低控制性和低效率的缺点,提出一种基于微流控技术研究肿瘤干细胞。基于二甲基硅氧烷,设计三层结构微流控芯片,结构包括细胞及培养液注入层、中间悬浮培养层和废液处理层。采用真空等离子氧化处理完成对准键合。芯片实验结果证明了微流控芯片的可行性和有效性。     

一种基于微流控芯片技术的流式细胞计数系统

采用聚二甲基硅氧烷（PDMS）材料制作微流控流式细胞计数芯片,利用负压驱动与鞘液夹流技术实现样品的水力聚焦,达到了10μm的样品聚焦宽度。基于激光诱导荧光技术,制作了小型化的检测装置。以488nm固体激光器为光源,激光束以45°方向穿过一个水平狭缝,以线光源形式汇聚到微流控芯片的检测区域,并与微通道垂直交叉,细胞样品的荧光信号通过光电倍增管收集。整个分析系统结构简单,操作方便,灵敏度高,可初步实现细胞的计数。