集成一次性微流控芯片的便携式荧光检测系统

本文研究了一种新型的生物化学分析系统,该系统包括便携式荧光检测仪和带光纤的微流控芯片．采用基于MEMS技术的微泵将待测物与荧光试剂的混合物导入微流控芯片,采用PMT检测受激发产生的荧光,荧光强度与待测物浓度成一定比例．激发光则通过光纤将光源LED光信号导入微沟道中．随着液体在微沟道中的流动,可连续分析和检测不同的样品．该系统检测1～1000μg／L浓度的荧光素具有0．966的相关系数．基于荧光猝灭原理,该系统还可检测浓度为5ng／μL的硝基化合物．该生化分析系统除具有便携式和一次性微流控芯片优点外,还具有成本低．试剂、样品消耗量少,且分析时间短等优点该系统能实现现场检测,可应用于临床诊断、环境检测及生物战剂检测等领域     

微流控芯片检测技术进展

对近年来用于微流控芯片的光学检测(包括荧光、吸收光度和电化学发光检测等)、电化学检测(电导检测、电位检测及安培检测)的发展和其他一些检测方法的研究成果进行了综述,随着微加工技术的不断发展,高速多通道检测以及集成多种方法的高通用性微流控检测芯片都将成为未来的研究热点。     

玻璃微流控芯片的制作

玻璃微流控芯片的研究在近十年得到了重视 ,但是多数研究基于 7740玻璃制作 ,由于基材需要抛光以及涂覆掩蔽层 ,价格昂贵 .作者研究了一种在商品化的SODA LIME玻璃 (掩蔽层为厚度 14 5± 15nm的Cr和 5 75±2 5nm的光刻胶S10 8)上制作微流控芯片的方法 ,减少了对掩蔽层溅射设备的需求 ,降低了生产成本并缩短了生产周期 .采用照相制版的方法制作沟道宽度为 5 0 μm的掩模 ;光刻后根据沟道深度要求选择腐蚀液湿法腐蚀沟道 ;优化超声钻孔仪的电流参数制作直径 3mm的储液池 ,清洗后采用热键合对芯片进行封接 ;最后在有效分离长度为3 5mm的芯片上实现多组分样品分离 ,采用激光诱导荧光获得检测信息     

PMMA微流控检测芯片的设计与制作

设计并制作了一种PMMA（polymethyl methacrylate）材料的微流控检测芯片,将外界气体驱动液体用于实际水样的分析和检测．利用精密加工的方法加工出芯片的整体尺寸为86mm×60mm×4．5mm．采用溶胶-凝胶的改性方法对微通道管路进行亲水处理,正硅酸乙酯的水解缩合生成了一层溶胶．凝胶覆盖在PMMA表面,从而大大提高了亲水性．在室温下对芯片进行键合,溶剂为二氯乙烷和无水乙醇按1：1混合的混合液．该方法避免了微通道的坍塌,有效防止了堵塞．实验证明,芯片接触紧密,且冲击强度能够满足要求．同时,芯片上集成了多个阀．阀膜选用0．5mm厚的硅胶膜,采用硅橡胶做黏合剂     

模板电解法快速制作玻璃微流控芯片

玻璃微流控芯片在许多领域已经得到较广泛的应用,但目前的加工需要繁琐的步骤及昂贵的设备进行图形转移及金属牺牲层开窗口.本文提出一种快速制作金属牺牲层图形窗口以用于玻璃微流控芯片加工的方法.以CO2激光直写加工PET膜模板,微细电解加工玻璃基片上的铬/金牺牲层快速获得窗口,湿法腐蚀及热键合制作玻璃微流控芯片.结果表明该法可在10秒内开窗口,电解加工过程使用的模板厚度、电解液组成及施加的压力与电压对窗口的质量都有显著影响.加工的微通道宽度为145μm,边缘整齐,宽度均匀,相对标准偏差为3.72%,深度μm,底部平整度高,并成功用于氨基酸混合液的芯片毛细管电泳分离.同时使用该方法加工的金微电极阵列,电极宽度为100μm,最小间距可达100μm.     

微流控芯片模具非平面微电铸技术

研究了微流控芯片中大线距/线宽比条件下的UV-LIGA制作工艺.针对微电铸的要求,优化了大面积SU8曝光的工艺;通过计算机模拟分析和实验验证手段,提出了一种非平面微电铸方法,有效的解决了大线距/线宽比条件下的UV-LIGA工艺,为微流控器件的批量化制作成奠定了坚实的基础.     

PDMS微流控电泳芯片的快速制备

采用Protel软件绘制微流控沟道的形状,利用电路板制作技术加工出模具.该芯片由PDMS基片和PDMS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.在所制作的PDMS微流控电泳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.     

微流控芯片微沟道的超声压印制作

作为一种新型聚合物微结构成形方法,超声波压印具有成形速度快和基片整体变形小的特点,但是微结构在较大面积成形时存在均匀性较差的问题．本文面向微流控芯片中微沟道的超声波压印成形,通过设计正交实验和有限元仿真研究的方法,分析了超声压印工艺参数对微流控芯片成形质量和均匀性的影响原因及规律．结果表明,可以通过优化超声波压印压力、振幅和超声波作用时间提高压印均匀性．其中超声波压印压力对成形精度和均匀性的影响最大．采用优化后的工艺参数进行实验,在48mm×32mm面积的PMMA微流控芯片基片上成形了微沟道,微沟道的复制精度优于95．6％．片上3点的均匀性为98．0％．     

集成高梯度磁场分离结构的微流控芯片快速制作法

随着MEMS技术和免疫磁珠技术的不断发展,平面电磁线圈作为控制纳米磁珠在微流体中运动的关键部件,受到广泛关注和研究.但其复杂的加工工艺,较低的磁珠捕获效率以及电磁线圈的热效应,限制了它在微流控芯片中的进一步发展和应用.本文介绍了一种高梯度磁场分离微流控芯片,通过在芯片内部集成顺磁性的微柱结构,形成高磁场来捕获磁珠.采用基于SU-8多层模具和PDMS铸模工艺的快速加工方法,在芯片内部制作出顺磁性的微柱阵列.在外磁场磁化作用下,这些微柱能产生磁珠捕获所需的高梯度磁场,有效的进行磁珠操控和分离,通过蛋白捕获实验验证了芯片的可行性.该方法加工简单快捷,也不会带来电磁线圈的热效应问题.     

基于微流控芯片的一种蛋白检测方法

利用MEMS技术制作石英玻璃材料的微流控芯片,在自行研制的紫外可见吸收检测系统上,实现了芯片上对牛血清蛋白BSA、人免疫球蛋白IgG和人转铁蛋白TRF及它们的混合溶液的分离检测,结果重复性较好。实验提供了一种微流控芯片分离检测蛋白的手段,它是一种快速低成本的检测蛋白的方法。     

微流控芯片透光性基底SU8曝光工艺

研究了在透光性基底上直接光刻SU8光刻胶制作可实现光集成微流控芯片的工艺,讨论了基底厚度、透光性和样品承载台表面反射性等因素对透光性基底上SU8光刻图形质量的影响.研究结果表明,通过减少样品承载台表面对紫外光的反射,可有效的解决光刻胶内非定义曝光区域出现感光交联的问题.     

微流控芯片不互溶相酶催化反应显微拉曼检测

生物酶的研究对生命现象本质的揭示具有极其重要的意义.通常生物酶反应的研究是在水溶液体系中进行,与其在生物体内所处的水/有机两相界面微环境不相同.通过微流控芯片可获取稳定的水/有机相界面,并利用显微拉曼光谱仪进行微区扫描实现微流控芯片两相酶反应的检测.定量考察了氰根离子在微流控芯片中水相与苯胺相之间扩散行为,并检测了辣根过氧化物酶催化联苯胺与对甲基苯胺的聚合反应.结果表明,在芯片上,非极性分子联苯胺的酶催化反应产物结构组成较极性分子对甲基苯胺更为复杂,而在普通烧杯中的反应则观察不到这个现象.     

聚合物微流控芯片的注射成型

针对注塑成型微流控芯片过程中出现翘曲变形和微通道复制精度不高等缺陷,采用正交分析法,仿真优化了芯片厚度方向上的翘曲变形;基于翘曲优化结果,实验研究了微注射成型微流控芯片过程中模具温度、熔体温度和注射速度对微通道变形的影响。结果表明,保压时间和保压压力对微流控芯片的翘曲变形影响最大,而模具温度对微通道变形影响最为显著。采用优化的工艺参数,所成型的芯片微通道具有较高的复制度,无明显翘曲变形,可满足使用要求。     

塑料微流控芯片的制作及其自动化

实现塑料微流控芯片制作的自动化能够大幅度降低制作成本,稳定芯片质量,并使芯片具有较好的一致性,是推广应用、实现产业化所亟待解决的重要问题。本文简要介绍了微流控芯片的发展现状,指出影响其推广应用的主要障碍及所面临的主要问题。阐述了实现塑料微流控芯片制作自动化的意义。简述了制作塑料微流控芯片的两种主要方法——模塑法和热压法,分析了热压法制作塑料微流控芯片的工艺过程及其实现自动化所需解决的诸如自动脱片、基片与盖片的自动对准及预联接等技术问题。介绍了大连理工大学微系统研究中心同北京航空航天大学机器人研究所合作研制开发的塑料(PMMA)微流控芯片的自动化制造系统,并简要说明了主要的组成设备。     

塑料微流控芯片的注塑成型

有别于传统的微流控芯片压塑成型方法,本文提出注塑成型加工塑料微流控芯片的新工艺.采用UV-LIGA技术制作成型微通道的型芯,设计制造了微流控芯片注塑模具.充模试验表明,如何使微通道复制完全是微流控芯片注塑成型的主要技术难点.模拟与理论分析表明,熔体在微通道处出现滞流现象是复制不完全的主要原因;搭建了可视化装置对此加以试验验证.利用正交试验方法进行充模试验,研究各工艺参数对微通道复制度的影响.试验表明模具温度对提高微通道复制度起决定性作用;注射速度和熔体温度是次要因素,而注射压力相对其他因素影响力较差,但必须保持在一个较高的水平.依此形成塑料微流控芯片的注塑成型工艺,对于宽80μm、深50μm截面的微通道而言,可使微通道复制度由70%提高到90%,满足使用要求.     

微流控芯片制作及电特性研究

采用热压和键合的方法制作玻璃和有机聚合物(PMMA)芯片,对玻璃和PMMA芯片在高压直流电场作用下的伏安特性进行了研究和分析。实验表明,玻璃芯片的伏安线性区域为1100V,PMMA芯片为700V,由于玻璃的导热性能优于PMMA,所以玻璃芯片的伏安线性区域大于PMMA芯片。在此线性段内,根据基尔霍夫电流定律将芯片简化为等效电阻模型,研究了分离电压以及分离焦耳热对芯片分离效果的影响因素,为微流控芯片的优化设计提供了理论依据。     

低电压驱动微流控芯片二氧化硅绝缘薄膜的研究

采用电子束蒸发法在玻璃基底上制备了二氧化硅薄膜,利用原子力显微镜(AFM)、台阶仪、X射线衍射仪(XRD),分别对不同条件下制备的二氧化硅薄膜的表面形貌、膜厚、结构进行了表征,并采用金属/绝缘膜/金属(MIM)结构对薄膜的I-V电学特性进行了分析。结果表明玻璃基底温度在300℃条件下生长的4μm厚度的二氧化硅薄膜,其表面均匀平整,耐压能力>200V,能够承受500kV/cm以上的场强,满足作为低电压驱动微流控芯片绝缘薄膜的要求,并在样品驱动的应用中得到验证。     

微流控芯片表面修饰及在蛋白质富集中的应用

应用分子自组装技术，在SiO2表面衍生活泼醛基，在SiO2表面有125nm的衍生物，衍生的醛基和氨基发生共价反应而将入免疫球蛋白G固定在二氧化硅表面，抗原抗体反应显示固定的抗体有活性。应用微加工技术加工含交叉排列的椭圆形微柱阵列的微流控芯片，有效增加内表面积和流体接触机会，用同样修饰方法修饰微流控芯片内表面并固定人免疫球蛋白G，流经管道的相应抗抗体和其发生反应而被吸附在管道表面，实现对该抗抗体的亲和富集，富集后荧光密度增加15倍。表面修饰技术能实现蛋白质在二氧化硅表面的固定并保持其生物活性，结合微流控芯片能实现对相应蛋白质的微量富集。     

毛细管微流控芯片器件研究进展EI北大核心CSCD

毛细管微流控芯片是微流控芯片领域中重要的一部分,因其具有制备难度低、材料成本低、化学性能优良以及设计灵活的独特优势而得到了广泛的应用与研究。文中对毛细管微流控芯片的基本工作原理与制作方法进行了详细叙述,重点综述了近年来毛细管微流控芯片在液滴生成、纤维纺丝等领域中的研究进展与应用,最后对目前面临的问题进行了探讨,并展望了该技术未来在标准化、高通量及灵活性等方面应用的发展方向。