基于石蜡打印的PDMS微流控芯片制备及实验应用

介绍了一种基于数字化石蜡液滴微喷射技术制作微流控芯片的方法及其应用,制作的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片可用于微液滴的生成和两相流的微混合。实验所需玻璃微喷嘴制备简单、成本低廉。石蜡阳模的形状可自主设计,通过调节驱动电压、驱动频率和加热温度可控制石蜡液滴尺寸及石蜡线宽。利用此方法在石英玻璃基底上打印出石蜡阳模,通过PDMS溶液浇注、固化、倒模、清洗再与石英玻璃基板键合等一系列工艺,最终可实现不同内径、不同流道形状的PDMS芯片,制作过程方便快捷,成品质量较好,设计自由度较高。最终通过调整系统各项参量制作出流道内径约为235μm的PDMS微流控芯片,并利用所制作的十字型流道PDMS微流控芯片生成了微液滴,用螺旋形流道的PDMS微流控芯片完成了亮蓝、柠檬黄两种颜色水溶液的微混合。     

PDMS微流控芯片中的微通道加工技术

传统加工方法制作PDMS微流控芯片中的微通道存在诸多限制,特别是难以实现复杂三维微通道的加工。首先介绍了微通道的传统加工方法,接着简要介绍了不同3D打印技术的基本原理,最后重点阐述了3D打印技术在PDMS微流控芯片微通道加工中的应用。未来,微流控芯片中微通道的加工将会向着高通量、低成本、高精度、三维化、集成化、微型化的方向发展。3D打印、以纳米压印为主要代表的微纳制造技术与传统微通道成型技术的不断融合,为研究人员提供了更多的思路,必将成为微通道加工中的重要技术手段,推动微流控芯片在生物医学、检验检疫、分析化学等领域更广泛的应用。     

投影微立体光刻技术在微流控芯片领域的研究进展

对投影微立体光刻(PμSL)技术在微流控芯片领域的优势进行了简要概述,介绍了其技术原理以及数字微镜设备(DMD)的工作机制。分析了影响PμSL技术提高XY平面和Z轴打印分辨率的因素,重点讨论了通过优化光学系统、树脂配方、打印方式及图像算法等途径以提高单步制作微流控封闭管道Z轴分辨率的技术方法,并介绍了PμSL技术在多材料打印领域的研究进展。此外,对近年来国内外利用PμSL技术制备微流控功能器件、器官芯片的研究进展进行了介绍。最后,对PμSL技术在微流控芯片领域当前面临的Z轴分辨率较低、靶面与精度较难平衡和器官芯片打印材料生物相容性差等问题进行了探讨,并对其未来发展方向进行了展望。     

基于微流控技术新型光开关器件设计

首先介绍了较为常用的几种光开关的工作原理、特点和应用。描述了MEMS、MOEMS、微流控技术。以MOEMS及微流控技术相接合,提出一种新的微流控光开关阵列结构,通过电控方法改变微流控芯片波导结构,实现光路变化。该光开关具有体积小,结构简单,功率损耗低,有利于光开关阵列集成化、微型化及制作。以电控方式控制光开关,在开关速度上比温控更快、更稳定,且控制电路简单等特点易构成大容量交换矩阵。     

基于介电润湿的微流控液滴定位与反馈系统研究

基于介电润湿效应的数字微流控技术是近年来出现的一种能够在平面上操控体积为微升、纳升级别液滴的新技术。针对目前对微流控精准驱动与控制的迫切需求,从介电润湿驱动机理分析入手,开展微量液滴驱动理论研究,设计实现了一款低电压驱动微流控芯片。同时通过建立液滴模型与分析液滴连续运动的特性,提出一个改进的芯片-液滴等效电容系统模型。根据这个模型,设计一套高智能化和精确度的液滴运动定位反馈系统。液滴移动实验表明设计的液滴定位反馈系统能精确地定位液滴当前的运动位置与状态。实时地把定位信息准确地反馈到驱动系统,提高了液滴移动的连续性和液滴移动速度。     

基于微流控技术的数字PCR的发展及其应用

作为一种新兴的扩增检测技术,基于微流控的数字聚合酶链式反应(PCR)有着高通量、高灵敏度及高耐受性等优势,因而得到了研究者的广泛关注,其相关技术也在不断的发展中。综述了基于微流控的数字PCR的研究进展,重点讨论了基于微流控的数字PCR的液滴打印技术、多层微流控芯片技术、微珠技术、聚二甲基硅氧烷(PDMS)技术等的不同实现方式。介绍了基于微流控的数字PCR在定量检测、精准分子诊断、肿瘤个性化诊断以及食品安全检测中的应用。最后,对基于微流控的数字PCR技术目前存在的不足和问题进行了阐述,并对其未来的研究方向和发展趋势进行了展望。     

微流控电泳芯片集成电导检测研究进展

电导检测器具有在微流控电泳芯片上制作微电极较易以及外围信号处理电路较简单的特点,在电泳芯片上的集成研究已得到广泛的关注和开展.该文综述了近几年在微流控电泳芯片上集成电导检测器的原理、系统组成以及影响因素,介绍了MEMS 技术在电泳芯片集成电导检测电极加工中的应用;重点综述了目前国内外相关研究报道中较有特色的在电泳芯片上集成的电导检测器.     

太赫兹微流控芯片

大多数生物大分子和基团的振动或者转动能级处于太赫兹频段,而其生物活性在水溶液中才能表现出来,由于水对太赫兹波的强烈吸收,从而限制了太赫兹技术的推广和应用。为了研究水溶液中生物样品的反应、变化等动态特性,将太赫兹技术和微流控技术相结合,分别研究了微流控芯片上微流控沟道的尺寸,微流控芯片的材料及其制作流程,最后用去离子水对该芯片进行了初步测试,证明了该太赫兹微流控芯片的可行性。     

微流控光脉冲调制器

为了解决常见光调制器偏振依赖或结构复杂的问题,本文基于微流控光学提出一种可控光脉冲调制器。利用基于T形结产生的离散液滴和全反射原理的微流控光开关,将连续光变换成数字脉冲信号,并通过调节液滴的长度和生成速率调制光脉冲的宽度和频率。所提微流控光脉冲调制器具有结构简单、插入损耗低、消光比高、易集成的优点。微流控光脉冲调制器的流场与光场特性被分析,结构被优化。研究结果显示：该光脉冲调制器的消光比为17.74 dB,插入损耗为0.49 dB。     

基于改进等效电容模型的数字微流控液滴定位反馈系统

基于介电润湿(EWOD)效应的数字微流控技术是近十年来出现的一种能够在平面上操控体积为微升、纳升级别液滴的新技术。为了满足对数字微流控中液滴精准驱动与控制的迫切需求,结合现有的液滴定位方法的研究,设计了改进的等效电容模型,该模型方法在无输入参数下实现多液滴的定位。基于该液滴定位模型,提出了驱动参数的反馈优先级调整策略,最终实现了一套具备驱动、定位及反馈一体的数字微流控控制系统。实验结果表明提出的方案有利于提高微液滴的连续输运的成功率,在同样的芯片参数结构下,成功率提高了接近40%,对数字微流控系统进一步的应用研究具有一定指导意义。