微流控芯片发展与展望

介绍了微控分析系统的一般特点,发展历史和近期的研究进展,分别讨论了微流控分析系统中有关流控系统,芯片材料,检测系统,集成化系统,分离系统,试样引入和前处理系统等研究领域的发展趋势,并对微流控分析系统的应用前景做出了展望。     

微流控芯片发展与展望

介绍了微流控分析系统的一般特点、发展历史和近期的研究进展.分别讨论了微流控分析系统中有关流控系统、芯片材料、检测系统、集成化系统、分离系统、试样引入和前处理系统等研究领域的发展趋势,并对微流控分析系统的应用前景做出了展望.     

塑料微流控芯片微通道热压成形机的研制

微通道热压成形机是大连理工大学微系统研究中心研制的塑料微流控芯片自动制造系统中的重要组成设备.文章介绍了塑料微流控芯片微通道热压成形制作工艺,对所研制的微通道热压成形机的机械结构、温度控制、压力和位移控制以及系统软件的设计特点进行了说明,给出了主要性能指标.微通道热压成形机既可以作为单独的设备使用,也可以与其他设备联成系统.     

塑料微流控芯片热压成形温度控制装置

采用聚合物如塑料等制作微流控芯片是拓展芯片应用,实现芯片产业化的关键。温度是塑料微流控芯片热压成形过程中的重要工艺参数。本文采用半导体热电致冷堆,设计了适合塑料芯片制作的温度控制装置;分析了升降温过程中所需的加热／制冷功率,并对升降温特性进行了研究;设计了半导体热电致冷堆供电电源装置。对温度控制装置的升／降温及温度控制精度进行了实验,并给出了实验结果。     

PMMA微流控芯片微通道热压成形与键合工艺研究

微流控芯片在化学分析、临床诊断等领域的应用前景广阔.聚合物材料具有低成本、良好的加工性能、可用热压等快速成形方法加工微通道、易于实现批量生产等优点,适于作为制作微流控芯片的基材.本文研究了微通道热压成形及其芯片制作工艺.以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基材制作了微流控芯片.在加热软化的PMMA上,用带有凸起微结构的镍模具在基片上压制出开放微通道,讨论了热压过程中温度、压力对芯片微通道成形质量的影响,确立了优化的热压成形工艺.在PMMA玻璃转化点(Tg)附近,通过施加一定的压力,实现基片与盖片的直接键合,获得了密闭分离微通道,并在PMMA微流控芯片上实现了安非他明的分离检测.     

塑料微流控芯片热压及键合设备结构设计研究

微通道的热压成形及盖片与基片的键合是制作塑料微流控芯片的关键工艺。大连理工大学微系统研究中心开发了用于自动化制作塑料微流控芯片的设备。该设备采用封闭的立柱结构，通过力矩电机驱动的螺旋升降机提供所需的压力。对其结构设计进行研究，具体介绍该设备结构设计的特点。     

微流控芯片测定阿司匹林中乙酰水杨酸含量

本文利用自制微流控芯片测定阿司匹林中乙酰水杨酸含量,讨论影响测定的多个因素,同时用药典法和常规电导滴定法验证测定结果的可靠性,为微型全分析系统整体集成和样品现场分析奠定一定理论与实验基础。     

微流控芯片PCR循环温控系统

介绍了一种适用于微流控芯片PCR扩增的新型循环加热系统,包括系统可控电源电路设计、控制方案确定及控制算法实验.实验表明该系统消耗试剂量小,温度控制准确、稳定,适用于微流控芯片PCR扩增实验.     

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。     

塑料(PMMA)微流控芯片微通道热压成形工艺参数的确定

采用热压成形的方法制作塑料(PMMA)微流控芯片的微通道,其温度、压力和时间等工艺参数直接影响制作质量,而最佳的工艺参数取决于聚合物材料的流变特性。自行研制了用于塑料微流控芯片制作的热压成形机,能够对热压成形过程中的温度、压力进行精确的控制,利用该设备研究了PMMA在热压成形过程中的流变性能,通过获得的温度压力实验曲线,确定热压成形的温度,并研究了在该温度下压力对变形速率和复制精度的影响,从而确定热压工艺过程中的温度、压力和时间3个工艺参数。     

采用步进电机的微流控芯片气压驱动系统压力特性研究

针对目前气动微流控芯片控制系统微型化集成化的需求,提出了一种采用步进电机的微流控芯片气压驱动系统,通过控制器信号驱动步进电机,使PDMS流道产生了形变从而改变了阀口开度,实现了气体容腔的压力控制,对微阀的流量和气体容腔的压力进行了分析,采用Simulink搭建非线性模块,建立了系统的仿真模型,对系统的压力特性进行了仿真,得到了在不同的步进电机阶跃信号作用下的气压驱动系统压力的动态响应特性,并搭建了试验平台进行了验证。结果表明:试验结果与仿真结果基本吻合,该系统能够较快地响应于气压容器,阀口开度越大,气体容器的压力上升越快,稳定压力越高。     

高精度微流体多参数液压油检测芯片设计*

在液压系统中,金属磨粒是影响液压系统正常运转的一个重要指标。所介绍的芯片是一种环形流道,基于电感电容原理的微流体油液金属颗粒计数器,当液压油中的磨粒、气泡和水滴流经空间微螺线管时引起了磁通量变化或介电常数的变化。用电感检测方法,在2 MHz的激励频率下使用27匝线圈能检测到30μm铁颗粒和110μm铜颗粒;用电容检测方法在1.3 MHz的激励频率下能检测到100μm的水滴和180μm的气泡。铁的检测精度明显提高,其余在原有的检测精度基础上提高了信噪比,同时增大了流道直径,检测液压油的通量变大,提高了检测颗粒的效率。改进后的芯片具有良好的实际应用价值与广阔的发展前景。     

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.     

Design and application of a microfluidic cell lysis microelectrode chip

Microelectrode chips were designed and prepared for cell lysis. The method involved pulverization of the cells by an electrical signal and attachment on the chip. Cell lysis was performed by a 10 volt square wave. This is a reduced voltage compared with traditional methods. This design offers an improved lysing rate, simple operation and design, and low cost.     

具有三维聚焦功能的微流控芯片

为了使用微流体细胞仪对细胞精确计数,采用紫外光刻工艺制作了能够真正实现三维聚焦功能的微流体检测芯片(微流控芯片).使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行二次倒模复制其结构以缩短微流控芯片制作周期、降低制作成本,并进行了芯片的封装与测试.首先,利用沉浸式光刻技术和斜曝光工艺制作了具有三维聚焦功能的SU-8微流沟道;然后,利用PDMS对所制作的SU-8微流沟道进行一次倒模,得到其负模结构;对负模结构进行表面处理后,再进行二次倒模,得到PDMS微流沟道;最后,封装PDMS微流沟道与盖片,制得微流控芯片,并对微流控芯片的沟道聚焦效果进行了测试.实验测试发现随着鞘流与样本流流速比不同,得到样本流的聚焦宽度也不同.当鞘流与样本流流速比为20∶1时,可以得到约10.4 μm的聚焦宽度.结果表明,该芯片结构可靠,可以满足进一步的流体聚焦检测要求.采用该方法制作的微流控芯片具有生产周期短、成本低、效率高和结构可靠的特点.     

基于微流控芯片的乳胶免疫凝集光电检测方法

乳胶免疫凝集技术是一项成熟的医学检测技术,然而传统检测过程中采用的免疫比浊法都是在宏观条件下进行的,该过程检出限较高且耗液量大.为此,提出一种基于微流控芯片的乳胶免疫凝集光电检测方法.针对乳胶免疫凝集实验过程的特点设计了专用微流控芯片,并创建了具有完整乳胶免疫凝集检测过程(包括进样、混合、反应和检测)的自动化系统平台.以类风湿因子在微流控芯片中的免疫凝集检测为例,对微尺度乳胶免疫凝集系统的最佳条件参数进行了测定与优化.实验结果表明,所设计的基于微流控芯片的乳胶免疫凝集光电检测系统对类风湿因子的检出限比宏观尺度免疫凝集法降低了约60％,且试剂用量是传统免疫比浊法的千分之一.     

变温蠕变实验的COP微流控芯片热压制备

采用热压方法制备了COP微流控芯片。由于温度对微结构热压成形的质量影响最大,基于材料的粘弹性特性,通过变温准蠕变实验获得热压参考温度T_r,即从材料玻璃点温度以下开始,以1.5 ℃/min的温升速率,在热压工作压力下热压聚合物基片,通过温度-位移实时采集系统获得材料的温度-形变曲线,曲线的拐点对应的温度即是热压参考温度。实验证明了在该温度下热压成形具有高复制精度和低整体变形,微结构宽度和深度方向的复制精度分别达到97.6%和94.3%。电泳实验和DNA分析实验得出COP芯片具有良好的生物兼容性,适用于生化分析。     

基于数控机床自动排屑过滤系统的技术研究

在绿色制造技术的大环境下,对数控加工中切屑的收集、切削液的回收处理再利用以及排屑系统的智能检测控制进行了研究,通过多级过滤、油水分离、智能控制等手段对系统平台进行了技术攻关,研制了一种集成化、低成本、高控制精度,能用于各种不同加工环境的自动排屑过滤系统,提高了排屑过滤效率,节约了切削液。