微流体芯片

美国麻省理工学院的研究人员成功地寻找到了利用微气泡模仿计算机功能的途径。他们表示，正如传统微处理器的电路那样，新开发的微流体芯片中的微气泡能传送信息。该研究将有望极大地促进“芯片实验室”（1abonachip）设备的能力。[第一段]     

便携式PCR-CE微流体芯片分析仪控制系统设计

本文设计并开发出用于DNA聚合酶链式反应（PCR）和毛细管电泳（CE）分离的微流体芯片分析仪控制系统.本系统采用32位嵌入式微控制器ARM实现PCR扩增所需的3条恒温区的闭环温度控制和毛细管电泳分离功能所需的高压电场自动控制.由于对恒温区温度的精确控制是影响PCR反应的关键因素,因此温度控制系统采用模糊免疫PID算法实现对温度的精确控制,其控制性能优于常规PID控制器.本仪器还包括矩阵式键盘、小型液晶显示屏、串行通信模块和毛细管电泳分离模块.实验结果表明本系统不但完全满足设计要求,而且PCR温度控制更加精确,分析软件功能全面,系统体积小,便于室外使用.     

微流体芯片中流体温度软测试技术研究

在微流体芯片的众多应用研究领域中,如微反应器、PCR扩增、微流体驱动和控制等,微流体芯片中的流体温度和热量控制是一个非常关键的因素,为此国内外学者在微流体芯片温度测试和热控制方面进行了大量的研究.不管采用何种加热方式,加热板或者是芯片本身,都不能代表微流体芯片中流体本身的温度.本文提出一种微流体芯片中流体温度软测试技术,核心是利用比较容易测量的辅助变量(流体周围的芯片温度)来推断不可测的流体温度变量.通过构造辅助变量与流体温度变量数学映射关系,实现对流体温度的在线估计.根据微流体芯片中微流体传热机理分析,建立了微流体温度软测试数学模型,并用模拟试验验证了模型的正确性.     

微流体油液检测芯片设计

液压油中的磨损颗粒会引发液压系统故障,同时也是机械故障信息的重要载体,因此对液压油中的磨损颗粒进行检测和分析十分重要.基于电感测量技术和微流体技术,设计出微流体油液检测芯片.在该芯片中,磨损颗粒与平面电感线圈的理论间距为0,检测装置的灵敏度得到极大地提高.本文通过数值仿真和实验验证手段研究了平面电感线圈几何参数与电感变化量的关系.结果表明,当铁磁质颗粒通过检测通道时,测得的电感变化量随着线圈匝数的增加而增大,但是随着线圈线宽的增大而减小.本研究为解决油液金属颗粒检测问题提供了一个良好的方案.     

微流体芯片仿生可逆封装方法

当2片聚二甲基硅氧烷接触时,黏附阵列中每根绒毛通过侧面与另一层的一根或多根绒毛的侧面接触,形成可逆封装。根据Baney-Hui的弹性圆柱体接触模型,得到了单根绒毛黏附力表达式。接着分别讨论了黏阵列的单面和双面接触形态以及相应封装强度。结果表明,双面接触形态的封装强度更大,最后用模版法制造了黏附阵列。     

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。     

微流体实验技术研究

微流体实验技术的研究是微流体器件发展的迫切需要，它不仅可以提供测量微流体器件性能必备的工具，而且对于探索微观尺度流体的传输机制具有极为重要的意义。文章对微流体实验技术的难点进行了概括，并对几种主要的微流体实验技术进行了讨论，指出流动显示技术由于对流动本身的干扰非常小，而且在一些研究人员的努力下精度得到不断提高，已经成为一种最有潜力的微流体实验技术。     

光流体技术及其应用研究进展

光流体技术,结合了光学系统和微流体系统,具有紧凑性、耐用性、灵活性以及低成本等优点,是微流体技术进一步发展的新方向。该文介绍了光流体技术的发展过程,重点阐述了光流体技术在生物医药、图形图像学、能源开发等领域的应用及其最新的研究进展,并简要论述了光流体技术未来的发展方向和面临的挑战。     

微纳流体光波导及其在生物传感器中的应用

微纳流体光波导融合了微观流体与微光学特征,能够在相同物理空间实现流体介质和微光学信息功能及结构的集成,是生物化学分析及生物传感器的关键器件.本文综述了微纳流体光波导研究现状及其在生物传感器和生物化学分析中的应用实例.论述了实现微纳流体光波导的全反射机理、多层干涉效应,抗谐振反射机理,以及基于上述机理实现的各种流体波导形式.重点分析了基于微纳流体层流效应的全流体波导,基于多层干涉效应的Bragg光波导、空心光子晶体波导、狭缝光流体波导、抗谐振反射光波导等多种波导的特点.指出狭缝光流体波导和抗谐振反射光波导具有更好的设计灵活性,且检测灵敏度高、可靠性好、易于集成制造,可望在生物传感器及微纳流体光学系统中得到更广泛的应用.     

微流体技术在深水油气开发气液分离中的应用

在深水油气田开发过程中,CO2含量是估测天然气质量的重要参数,需用传感器对其进行测量;然而,天然气还包含有水和油等其他的成分,即需要在多相混合的情况下确定 CO2的浓度。而传统的测量方法无法保证测量结果的实时性;因此,设计了特殊的微流体通道系统,可使其利用微流体管道的表面张力效应对气相和液相进行分离。CO2对红外光的吸收可被用于在线测量,可采用光学传感器对分离后的 CO2浓度进行检测。     

微流控芯片二维电泳分离分析系统研究进展

微流控芯片分析系统(微全分析系统)近年来发展迅速,已经被应用于生物、环境样品的分离分析研究。多维分析系统能够极大地提高峰容量,适合于复杂样品体系的分离分析。在微流控芯片上进行的分离操作不仅可以有效地实现两种分离模式之间的零死体积切换,而且能够使分析速度与峰容量的矛盾得到补偿。本文对微流控芯片二维电泳分离分析系统的近期发展作综述,并展望其可能的发展前景。     

基于CO_2激光雕刻机的微流控分析芯片快速制造系统的研究

本文介绍一种在对现有微流控芯片加工方法进行综述的基础上,利用激光雕刻加工微流控芯片的方法。基于CO2激光雕刻机控制器原理及图像处理理论,开发研究针对BMP图像文件格式适用于激光雕刻的软件,通过图形处理生成加工路径文件后,经过再处理得到插补数据,利用半步偏差-几何最优法插补程序实现对X,Y轴步进电机和激光电源的控制,从而实现雕刻加工,将激光雕刻加工出的盖片和基片进行键合,从而制作出微流控芯片。     

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     

<i>In vitro</i> study of emodin-induced nephrotoxicity in human renal glomerular endothelial cells on a microfluidic chip

Emodin is an effective component of rhubarb with positive pharmacological effects on human health. However, it isalso toxic to different cells or tissues to varying degrees. The effects of emodin on glomerular endothelial cells (GECs) remain tobe tested, and the documented works were always performed in vitro and hardly reflect the real physiological situation. Tostudy the effects of emodin on GECs in a biomimetic environment, we utilized a microfluidic chip to assess thephysiological reaction of human renal glomerular endothelial cells to various concentrations of emodin in this work. Theresults showed that emodin caused cytotoxicity, impaired glomerular filtration barrier integrity to macromolecules, andincreased barrier permeability in a dose-dependent manner. With the increase in emodin concentration, the concentrationof the pro-inflammatory cytokine tumor necrosis factor-α, interleukin (IL)-6, transforming growth factor-β1, andmonocyte chemoattractant protein (MCP-1) increased while the production of inflammatory cytokine IL-6 first increasedand then decreased with the increase in emodin concentration. Our findings shed new light on emodin-inducednephrotoxicity and provide insights for the application of microfluidic chip devices to reveal drug-cell interactions.     

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.     

Superporous agarose beads as a solid support for microfluidic immunoassay

We demonstrate here with the feasibility of superporous agarose (SA) beads as a solid support in microfluidic immunoassay by detecting goat IgG. In our procedure, SA beads containing superpores were covalently conjugated to protein A. The conjugated beads were introduced into a polydimethyl siloxane microfluidic device. The sandwich immunoassay was performed in the microfluidic device by subsequently introducing anti-goat IgG as the primary antibodies, goat IgG as analytes, alkaline phosphatase-conjugated F(ab')2 anti-goat IgG as detection antibodies, and 5-bromo-4-chloro-3-indolylphosphate/nitroblue tetrazolium as substrate in a flow. Depending on the goat IgG concentration, dark and pinky precipitates appeared inside the microchannel immediately after the introduction of all the reagents. The minimum detection limit, 100pg goat IgG/mL in PBS, was achieved with the naked eye. This enhanced sensitivity is mainly because analytical reagents were allowed to access the outer surface as well as the inner matrices of the beads. This is supported by the facts that the binding of fluorescein isothiocyanate IgG happened throughout the inside matrices of protein A-conjugated SA beads but was limited to the outer surface of protein A-conjugated homogeneous agarose beads. These results suggest that SA beads are highly suitable as a solid support for microfluidic immunoassays.     

微流控芯片热压成型机液压系统

提出了微流控芯片热压成型方法。介绍了热压成型的原理,并对微流控芯片热压成型机进行了总体设计。分析了热压成型机的液压系统及其器件选择方法,设计了热压成型机的整体液压回路,对液压系统进行了压力精度控制试验。试验结果表明,该系统控制精度在容许的范围之内。     

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。     

低电压下静电力驱动的数字微流控芯片

设计并制作了一种基于静电力驱动的数字微流控芯片,用于构建芯片实验室.介绍了静电力驱动原理和芯片制作工艺流程,搭建了驱动检测实验平台.该芯片采用硅作衬底,氧化硅作绝缘层,TiW/Au为驱动电极阵列,氮化硅作介质层,碳氟聚合物为疏水层.由于采用开放式的结构,只需单层共平面控制电极,简化了工艺流程,优化了器件结构;而驱动电极...