微流控芯片结构
微流控技术-微流控芯片-精
MEMS与微流控
➢ MEMES：Microelectromechanical System
➢ 由Pfeynman教授发明，1965年诺贝尔物理奖 ➢ 微流控技术被Forbes杂志评为影响人类未来15件最重要的发明之一 ➢ 半导体技术应用在各领域
MEMES与Microfluidic Chip
Nano-Dot 3D立体抗体 捕获技术
Nano-Dot 3D立体抗体捕获技术
全新的抗体捕获技术
• 基于MEMS的3D立体捕获矩阵 立体的微型免疫反应器。
Nano-Dot 3D立体抗体捕获技术
全新的抗体捕获技术
• Nano-Dot覆盖 增加捕获区单位基体的容量。
• 增加捕获容量，提高捕获效率 mLabs®检测的动态范围可以跨越9个数量级。
反应速度由膜孔径决定， 无法控制流速
蛋白与膜的结合原理， 主要靠假说来支撑，非 常依赖实践经验
材料脆弱，出现“鬼线”
重复性不好 CV<20%
材料稳定
膜易老化
微点生物微流控生物芯片
加样窗 流体调节器 检测区
废液仓
S-channel微流控技术
微流控
• 微流控（Microfluidic）技术主要是研究一些中介
流体(即生物组织中处于溶液中的细胞、蛋白质、染色体 等)以模式芯片为平台,在电压、热能以及蠕动压差的趋动 下在微通道中的流动性能。
微点生物主动式微流控
• S-channel微流控微型反 应器技术
• 精确控制反应时间--快速 • 提高检测精度--灵敏 • 减少病人样本影响--准确
纳米荧光探针标记技术
原来，在这种水母的体内有一种叫水母素的物质，在与钙离子结 合时会发出蓝光，而这道蓝光未经人所见就已被一种蛋白质吸收， 改发绿色的荧光。这种捕获蓝光并发出绿光的蛋白质，就是绿色 荧光蛋白。
微流控芯片的设计与制备技术
微流控芯片的设计与制备技术一、简介微流控芯片是一种集成了微型化的流体组件的芯片，可实现液体、气体和粒子在微尺度下的操控和操作。
这一技术广泛应用于生物医学、环境监测、化学分析等领域，在实现微型化、高通量和精准度方面具有显著优势。
本文将重点讲述微流控芯片的设计和制备技术。
二、微流控芯片的设计微流控芯片的设计涉及流体力学、微机电系统和材料科学等学科领域。
其基本设计原理是按照预定的流动路径和结构设计微通道和微腔室，并通过小孔、微泵和微阀等微流控元器件实现液体的操控和操作。
1、微流控芯片的结构设计微流控芯片的结构设计可分为两个层次，即微通道和微腔室的设计和单元操作单元的设计。
微通道和微腔室的设计需要考虑流体力学性质和结构复杂度，通道和腔室的形状、尺寸和流速等参数的选择直接影响到操作的效果。
单元操作单元的设计则需要考虑微流控元器件的种类及功能，包括小孔、微泵和微阀等多种元器件。
2、微流控芯片的模拟与仿真微流控芯片的设计过程中，需要对液体流动、气流流动和粒子运动等进行精确的模拟与仿真。
目前，常用的微流控芯片仿真软件包括COMSOL Multiphysics、ANSYS Fluent和LAMMPS等，它们可用于模拟和优化微流控芯片的设计方案。
三、微流控芯片的制备技术微流控芯片的制备技术包括芯片制备和微流控元器件的制备两个方面。
芯片制备主要涉及材料选择和制备工艺，微流控元器件的制备则包括小孔、微泵和微阀等多种器件。
1、芯片制备技术芯片制备的主要步骤包括模板制备、光刻、胶层、薄膜制备、微加工和封闭等。
微流控芯片的制备材料主要为玻璃、硅和聚合物等，制备工艺包括常用的热压和电子束激光微细孔加工等。
2、微流控元器件制备技术微流控元器件的制备技术主要有微泵、微阀和微孔加工技术等。
其中，微泵和微阀的制备是微流控芯片中的重要组成部分。
微泵的制备技术主要包括热膨胀、压电驱动、磁性驱动和电化学驱动等多种方式。
微阀的制备技术包括机械阀、压电阀和电化学阀等多种类型。
pdms微流控芯片使用说明_概述说明以及解释
pdms微流控芯片使用说明概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本文旨在介绍和解释PDMS微流控芯片的使用说明。
微流控技术作为一种新兴的实验工具，在科学研究和生物医学领域中得到了广泛的应用。
PDMS（聚二甲基硅氧烷）材料由于其柔软、透明、生物相容性等特点，成为制备微流控芯片的常用材料之一。
通过对PDMS微流控芯片的简介、使用注意事项以及实验操作步骤进行详细阐述，旨在帮助读者更好地理解和应用该技术。
1.2 背景介绍随着实验方法的不断发展，科学家们对于微尺度下流体的操控需求越来越高。
传统的实验方法面临着许多限制，而微流控技术则能够有效地解决这些问题。
微流控芯片是一种将小液滴或者小管道中极小体积液体进行精确操作和操纵的设备。
它主要依靠通道设计和表面改性等手段来调节液体在芯片内部的运动，并实现对流速、混合效果以及反应的监测和控制。
1.3 研究目的本文的研究目的主要有三个方面：首先，通过对PDMS微流控芯片原理概述、制备方法以及应用领域等进行介绍，使读者能够全面了解该技术；其次，提供PDMS微流控芯片使用注意事项，包括设计与制备、操作使用以及存储保养方面的注意事项，旨在帮助读者在实际操作中避免常见错误；最后，给出PDMS 微流控芯片实验操作步骤，使读者能够清晰地掌握实验过程并顺利完成相关实验。
通过以上准备工作，本文将详细介绍PDMS微流控芯片的特点、制备方法以及应用领域，并进一步阐述使用该技术时需要注意的事项和具体操作步骤。
最后，我们将总结结论并展望未来研究方向和意义。
通过本文的分享和解释，我们期望能够为科研人员提供一份全面而详尽的参考资料，以推动该领域更深入地发展。
2. PDMS微流控芯片简介2.1 原理概述PDMS（聚二甲基硅氧烷）微流控芯片是一种常用于微流体实验的材料，具有优异的柔韧性和透明度。
该芯片由PDMS材料制成，通过精确加工形成复杂的通道结构，用于控制微尺度液滴或流体在芯片内部的运动和混合。
FilmArray微流控芯片解密-2芯片内部结构剖析
第二部分：芯片内部结构剖析虽然FilmArray芯片功能复杂，但整个FilmArray芯片可以简单分为两个部分，上面的储液管组和下面的反应层（由于其本质为具有多个密封泡的柔性塑料故命名为柔性袋）。
其基本结构如下图所示。
图2.1：测试芯片由储液管组和柔性袋结构垂直塑封组成。
注意这两个部分并不是重叠排列，而是相互垂直排列，即将储液管组通过热塑封垂直封接到下部分的柔性袋。
其结构类似于将离心管并排（储液管组）竖立粘接在一张水平放置的白纸上（柔性袋）。
2.1 储液管组的基本结构储液管组是由12个具有特殊结构的储液管并列而成，该储液管的材质为PP，或其他具有一定机械强度的材料，能够在内部真空的条件下不会发生明显变形。
储液管内部被抽成真空，便于内部固体试剂的长期保存和测试时液体试剂的吸入。
每个储液管内部预装有不同的冻干试剂，所以实际上内部储存的并非“液体”，而是“固体”。
在储液管组两端分别有样品入口和稀释液入口，用于加样。
如下图为了观察方便使用红色或蓝色液体填充储液管。
图2.2：上层储液管组和下层柔性袋结构。
如图2.2，从图中左到右的顺序，各储液管中冻干试剂分别为：1，过程对照材料（即裂殖酵母细胞，测试时同样经过细胞裂解，核酸提纯，巢式PCR，如果检测为阳性，说明仪器操作和化学过程正常，否则报错，不给出检测结果。
）2,-5, 清洗液，核酸纯化用。
6，核酸洗脱液7，逆转录/PCR-I反应液8，稀释液9,10，PCR-II反应液，含LCGreenplus+荧光染料11，空，或稀释液？反应液？12，空，用于收集PCR-II反应溢流液在专利US8409508中公开了这种储液管组的基本结构以及使用真空吸取液体的原理和过程。
如下图为单个储液管内部结构说明。
单个储液管通过热塑封的方式与柔性袋贴合在一起，其中储液管底部与柔性袋内部的反应池相连通。
储液管壁有两个开口，上面的开口为排气口，用于储液管封装时抽取内部的空气形成真空腔，下面的开口为试剂入口，一般为密封状态，刺破后试剂可被真空吸入。
微流控芯片技术的原理
微流控芯片技术的原理
微流控芯片技术是一种新兴的微米封装技术，其利用微米封装技术和
微流控技术来微调、控制和监测微纳流体的流动和流量。
一、微流控芯片技术的原理：
1、微加工技术：利用微米加工技术可以在微流控芯片上形成微型应用
结构，如微型阀门、微型气动管、微型流体膜，用于控制、注入和释
放流体；
2、微流控技术：利用微流控技术可以实现微量流体沟通，实现微米尺
度上的流量控制和流动控制；
3、微泵技术：微流控技术也可以实现定量，无论其微量流体在垂直或
水平方向上控制或流动，也可以实现实现微量流体的定量注入或释放；
4、微传感技术：微流控技术也可以检测微量流体的流动特性，如流量、压力等，实现快速和精确的流体检测；
二、微流控芯片技术的优势：
1、空间尺寸小：微流控芯片技术占据较少的空间，可以减少系统面积，提高系统密度；
2、操作便捷：微流控芯片技术操作简便，可以实现自动控制和监测，
确保精确的控制和安全的运行；
3、成本低：微流控芯片技术的相对优劣，使其应对一些复杂的任务时，成本可能比传统技术低；
4、可扩展性强：微流控芯片技术的可扩展性强，可以连接更多的结构上的模块，无论是实验室设备、激光驱动系统或实际应用系统，都可以不断扩展及更新。
三、微流控芯片技术的应用：
1、推动系统：微流控芯片技术可以有效地控制各种液体的流量，实现液体的微量推动和调节，广泛应用于化学液体的分析和分离；
2、平衡控制：微流控芯片技术可以有效地利用微型阀门、微型气动管和微型流体膜来实现平衡控制；
3、定量控制：微流控芯片技术可以实现微量流体的注入或释放，实现定量控制；
4、数据采集：微流控芯片技术还可以检测和监测流体活性，如流量、压力等，以收集有关流体状态的数据。
mems微流控芯片工作原理 -回复
mems微流控芯片工作原理 -回复【微流控芯片工作原理：探索MEMS技术在生物医学领域的革新应用】微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，简称MEMS）微流控芯片是一种集精密机械、微电子和生物化学于一体的微型化系统，它通过控制微尺度流体通道内的流体流动，实现对生物样本的精确操控与分析。
本文将深入探讨MEMS微流控芯片的工作原理及其在生物医学领域的广泛应用。
一、MEMS微流控芯片基础结构MEMS微流控芯片的核心在于其微纳级别的流体通道网络，这些通道通常由硅、玻璃或聚合物等材料通过光刻、蚀刻等微细加工技术构建而成。
芯片尺寸一般在毫米到厘米级别，而内部通道直径则可小至几十微米甚至纳米级别。
这种高度集成化的结构使得在微小空间内进行复杂的生物化学反应成为可能。
二、微流控芯片工作原理1. 流体驱动与操控：MEMS微流控芯片的工作始于流体的注入和驱动。
利用压电、热气泡、电渗流、毛细作用等物理原理，可以精确控制微流体在通道内的流动速度、方向及流量，实现混合、分离、聚焦等多种操作。
2. 生物分子的捕获与检测：在微流控通道内，生物分子如DNA、蛋白质等可通过特定设计的固定化区域（如抗体修饰表面）被捕获并富集。
此外，结合荧光标记、比色法、电化学传感等方式，可在芯片上直接完成对目标分子的实时、定量检测。
3. 微反应器功能：由于微流控芯片具有极高的表面积体积比，使得生物化学反应在极小的空间内即可高效进行。
芯片上的各个微反应室可以独立进行不同的反应步骤，实现连续流、批量处理或单细胞水平的精准操作。
三、MEMS微流控芯片在生物医学领域的应用1. 精准医疗诊断：基于MEMS微流控芯片的便携式即时诊断设备，如PCR（聚合酶链反应）芯片、生物传感器芯片等，能在现场快速检测病毒、细菌、遗传疾病标志物等，显著提高诊断效率与准确性。
2. 单细胞分析：微流控芯片能对单个细胞进行捕获、分选、裂解及后续的基因表达分析，为肿瘤异质性研究、免疫细胞功能分析等领域提供了强大工具。
微流控芯片简介
进样器
芯片
检测器
9
进样器
进样器 注射泵：工作时，单片机系统发出 控制脉冲使步进电机旋转，而步进 电机带动丝杆将旋转运动变成直线 运动，推动注 射器的活塞进行注射输液，实现高 精度，平稳无脉动的液体传输。 恒压泵：恒流泵精准、耐用、输送 流量稳定，连续可调有较高的压力 和扬程，而且输送物质不与外界接 触，防止污染，各种流量加液抽液。 有微量输送，也可作小型罐装用。
7
几 千 元 几十万元
R.H. Liu, J.N. Yang, T. Lenigk, J. Bonanno, P. Grodzinski, Anal. Chem. 76 (2004) 1824.
8
如何组成一套微芯片系统 微流控芯片技术(Microfluidics) Micro：微小的 fluidics：应用流体学
10
进样器
电泳：带电颗粒在电场作用下， 向着与其电性相反的电极移动， 称为电泳(electrophoresis, EP)。 利用带电粒子在电场中移动速度 不同而达到分离的技术称为电泳 技术。 磁分选:处于磁场中的磁性物质 或电流，会因为磁场的作用而感 受到磁力，从而与其他不带磁性 的物质进行分离。 热传导：热量从系统的一部分传 到另一部分或由一个系统传到另 一个系统的现象叫传热。
27
微结构的形成
2．模版浇注法 （模塑法）
Process overview for mass manufacturing of plastic microfluidic systems
• 适合聚合物材料。
• 大批量生产时成本低。
Anal. Chem., 2002, 74, 78A-86A
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微结构的形成
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微流控_流道_长度_解释说明以及概述
微流控流道长度解释说明以及概述1. 引言1.1 概述微流控技术是一种基于微尺度通道和微流体的技术，具有广泛的应用前景和研究价值。
通过精确控制微流体在通道中的流动，微流控技术可以实现高效、快速、灵活的样品处理和分析。
近年来，随着微纳加工技术的发展和对生物医学领域需求的不断增长，微流控技术在生物分析、药物筛选、个性化医疗等领域得到了广泛应用。
1.2 文章结构本文将以以下几个方面来介绍微流控流道长度的解释和说明以及概述其结构和功能特点。
首先，在引言部分，我们将对微流控技术进行简要概述，并介绍本文的结构安排。
然后，在第二部分，我们将详细解释微流控技术的定义和原理，并介绍其在不同领域中的应用。
接下来，在第三部分中，我们将深入讨论流道长度对于微流控技术的影响，并介绍设计与优化方法。
在第四部分，我们将概述微流控芯片的结构和基本功能特点，并与传统实验方法进行比较。
最后，在结论部分，我们将总结全文的内容，并对微流控技术未来发展进行展望。
1.3 目的本文旨在介绍微流控技术中流道长度的概念和影响因素，通过对流道长度定义和作用的解释，帮助读者更好地理解微流控技术的基本原理。
同时，通过对微流控芯片结构和功能特点的概述，读者可以了解到微流控技术相较于传统实验方法的优势和差异。
此外，通过对未来发展的展望，我们希望引发读者对微流控技术应用前景和研究方向的思考，并促进其在相关领域中的广泛应用。
2. 微流控:微流控是一种用于操纵液体在微米尺度下流动的技术。
它基于微加工技术和微纳米尺度的器件制造，通过设计和控制微型通道中的流体流动来实现对微小体积液滴、细胞和分子等进行处理和定量分析的功能。
2.1 定义和原理:微流控是指利用微观通道将液体牢固地限制在亚毫升至皮升等小体积范围内，并通过精确的外部单向压力或电场调控来操纵和分割流体。
其主要原理包括几何约束效应、毛细效应、表面张力效应以及与粘度有关的层流条件。
2.2 应用领域:微流控技术广泛应用于化学生物学、药物筛选、基因分析、蛋白质研究、细胞生物学以及实验室诊断等领域。
第1-4章-微流控芯片PPT课件
第13页/共70页
• The concept of "miniaturized total chemical analysis system" or TAS was proposed by Manz et al.
• the main reason for miniaturization was therefore to enhance the analytical performance of the device rather than to reduce its size.
微流控芯片
• Micro Total Analysis System
(MicroTAS, TAS)
微全分析系统
第3页/共70页
Why miniaturization？
Research into miniaturization is primarily driven by the need to reduce costs by reducing the consumption of expensive reagents and by increasing throughput and automation.
• A novel concept of high pressure liquid chromatog.
• a silicon chip with an open-tubular column and a conductometric detector.
微流控芯片结构
微流控芯片结构
微流控芯片结构是一种微型化的流体控制系统，它可以在微米级别上控制流体的流动和混合。
这种芯片结构由微流道、微阀门、微泵和微反应器等组成，可以实现高效的样品处理和分析。
微流道是微流控芯片结构的核心部分，它是一条微米级别的通道，可以控制流体的流动和混合。
微流道的宽度和深度通常在几十微米到几百微米之间，这种微小的尺寸可以使流体在通道内形成层流，从而减少混合和扩散的影响，提高反应的精度和效率。
微阀门是微流控芯片结构中的另一个重要组成部分，它可以控制流体的流动和停止。
微阀门通常采用电动或压力控制的方式，可以实现高精度的流体控制。
微阀门的开关速度非常快，可以在几毫秒内完成开关操作，这种快速响应的特性使得微流控芯片结构在高通量的样品处理和分析中具有很大的优势。
微泵是微流控芯片结构中的另一个重要组成部分，它可以提供流体的驱动力。
微泵通常采用压电、电动或电化学等方式，可以实现高精度的流体输送。
微泵的体积非常小，可以集成在微流控芯片结构中，从而实现微型化的流体控制系统。
微反应器是微流控芯片结构中的另一个重要组成部分，它可以实现高效的化学反应。
微反应器通常采用微流道的形式，可以实现高通量的反应和高精度的反应控制。
微反应器的体积非常小，可以实现
快速的反应和高效的样品处理。
微流控芯片结构是一种高效、精密、快速和微型化的流体控制系统，可以广泛应用于生物医学、化学分析、环境监测等领域。
随着微纳技术的不断发展，微流控芯片结构将会在更多的领域得到应用和发展。
pdms微流控芯片的制备
pdms微流控芯片的制备PDMS（聚二甲基硅氧烷）微流控芯片是一种基于聚合物材料的微流控芯片，在微流控技术领域具有广泛的应用。
它具有优良的柔性、透明度和生物相容性，并且易于加工和制备。
本文将一步一步地介绍PDMS微流控芯片的制备过程。
第一步：芯片设计在制备PDMS微流控芯片之前，首先需要进行芯片的设计。
根据实验的需求和应用场景，设计合适的芯片结构和通道布局。
可以使用计算机辅助设计（CAD）软件进行芯片设计，根据软件的指导进行芯片尺寸、形状、通道宽度和深度等参数的设定。
第二步：芯片模具制备制备PDMS微流控芯片需要先制备芯片模具。
模具可以使用常见的光刻技术、3D打印或者数控加工等方法制备。
选择适当的制备方法，根据芯片设计的形状和尺寸进行操作。
模具的尺寸和形状应该与芯片设计的要求相匹配。
第三步：PDMS预聚物与交联剂的混合制备PDMS微流控芯片需要用到PDMS预聚物和交联剂作为原料。
首先，按照一定的比例将PDMS预聚物和交联剂混合。
一般情况下，PDMS与交联剂的体积比为10:1。
混合时要充分搅拌，确保二者充分均匀混合。
第四步：PDMS预聚物的除气混合好的PDMS预聚物通常会困扰着大量气泡。
为了制备质量更好的PDMS微流控芯片，需要将其中的气泡除去。
一般方法是将混合好的PDMS放置在真空室中抽真空，以将气泡从PDMS中排除出去。
在充分除气后，关闭真空泵，取出预聚物。
第五步：芯片制备将混合好且除气的PDMS预聚物倒入芯片模具中。
注意控制好预聚物的用量，不要溢出或者过少。
接下来，将装有PDMS预聚物的模具放置在真空室中，再次进行真空处理，以确保PDMS充分填充芯片模具中的微小结构和空隙。
第六步：PDMS交联在真空处理完成后，将装有PDMS预聚物的模具放置在烘箱中进行烘烤。
一般烘烤温度为80到100，时间为1到2小时。
这个步骤是为了将PDMS 预聚物进行交联，使其获得良好的机械强度和稳定性。
第七步：取出芯片经过烘烤后，PDMS已经形成了固态芯片结构。
微流控芯片PPT课件
在化学分析领域的应用
化学合成
药物分析
微流控芯片可用于小规模和高通量的化学 合成，提高合成效率和产物纯度。
用于药物的分离、纯化和分析，提高药物 分析的准确性和灵敏度。
环境监测
食品安全
用于检测水、土壤、空气等环境中的有害 物质和污染物。
用于检测食品中的农药残留、重金属等有 害物质。
在环境监测领域的应用
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食品安全
用于快速检测食品中的有害物质，提高食品安全监管效率。
微流控芯片面临的挑战与解决方案
制造工艺
目前微流控芯片制造工艺成本较高，需要进一步降低成本，提高 生产效率。
流体控制
微流控芯片中的流体控制精度和稳定性有待提高，需要加强相关技 术研发。
交叉污染
不同样本间的交叉污染问题需引起重视，应加强清洗和隔离技术的 研究。
柔性电子技术的不断发展，将推动微 流控芯片在可穿戴设备、生物医学等 领域的应用。
智能化
通过与人工智能、机器学习等技术结 合，微流控芯片将具备更强的数据处 理和决策能力。
微流控芯片在未来的应用前景
生物医学研究
用于疾病诊断、药物筛选和个性化医疗等领域。
环境监测
用于实时监测空气、水质等环境参数，保障公共卫生安全。
04 微流控芯片的应用实例
在生物医学领域的应用
疾病诊断
微流控芯片可用于快速检测和诊断各 种疾病，如癌症、传染病等。
药物筛选
通过微流控芯片技术，可以快速筛选 和测试新药的有效性和安全性。
细胞培养和分化
微流控芯片可以模拟细胞生长和分化 的微环境，用于研究细胞生物学和再 生医学。
基因检测
利用微流控芯片进行基因突变、基因 表达等检测，有助于疾病的预防、诊 断和治疗。
微流控芯片研究报告
微流控芯片研究报告微流控芯片是新型的技术，它为生物分子和有机分子提供处理控制环境，以便实现对生物工艺进行灵活控制，为实验室自动化提供帮助。
第一，我们来看微流控技术的原理。
微流控技术是在微米尺度上控制和处理流体。
它通过一种叫做“微流控芯片”的装置，实现流体在精确的尺度上的控制，来完成各种生物应用及其他相关任务。
微流控芯片是一种由多个集成的微孔组成的流量控制装置，可以控制流体的流量和流向，完成微尺度的控制。
微流控芯片的工作原理是：当芯片的排气口和接气口同时打开时，在芯片表面封闭的微孔组成的通道中形成压力区域，使微量流体经过微孔并形成稳定的流量，实现控制相关任务。
其次，微流控芯片的应用领域涉及到众多方面，包括生物医学和分子生物学等。
在生物医学研究中，微流控芯片可以实现对生物物质（如血液细胞）的精确移植、活性测量、药物检测和细胞计数等。
微流控技术也可以用于纳米医学研究，可以实现对纳米体系的快速活性测量、纳米粒子的检测和生物传感等。
此外，微流控芯片在分子生物学研究中也发挥着重要作用，可以实现分子结构分析、活性测定、细胞表达及基因转录等实验。
第三，微流控芯片的开发。
与传统技术相比，微流控芯片在控制和处理的精度和效率方面较为优越，但是存在一定的技术挑战。
为了实现更加精确的控制，微流控芯片的结构设计和材料选择十分重要。
必须采用低抗性的材料，如金属和陶瓷，并且设计芯片的尺寸和形状。
芯片结构和宽度的设计影响着油流控精度，并影响微流控芯片的使用性能和寿命。
同时，为了提高微流控芯片的灵活性，研究者们还需要为芯片设计高度可编程的控制系统，以实现灵活的流量控制，使微流控芯片更加容易使用。
最后，微流控芯片有着巨大的应用前景，未来的发展趋势十分乐观。
它不仅可以实现生物工艺的精准控制，而且有助于实现实验室自动化，从而极大地提高生物实验效率，为实现全面的智能实验室提供帮助。
综上所述，微流控技术的研究开发及应用前景十分可观，研究者们应该抓紧时间进行更多探索和实践，为全球未来技术发展做出贡献。
芯片解密系列之三-Cepheid公司的GeneXpert芯片
Cepheid公司的GeneXpert芯片第一部分：公司产品简介Cepheid公司（中文名为赛沛）于1996年3月成立于加利福尼亚州，其成立目标是解决使用常规PCR分析仪进行分子诊断过程中的各种痛点：操作过程复杂，需要专业技术人员进行操作，测试过程容易被污染，导致测试失败，检测结果容易出现“假阳性”等。
目前，Cepheid公司已经开发出了各种各样的GeneXpert分子诊断试剂盒和专门对该试剂盒进行全自动分析的测试仪器，凭借其雄厚的技术实力，Cepheid公司已经成为全球分子诊断行业的领导企业，目前GeneXpert在全球的装机量已经超过了1.1万台，在美国医院的分子诊断同类设备中，GeneXpert的装机量占比最高，接近25%。
正因为该公司具有良好的发展潜力，2016年9月6日，丹纳赫公司宣布计划以40亿美元收购Cepheid公司。
如下图为2010年至2014年GeneXpert仪器在全球的装机总量累计图和测试盒Xpert MTB/RIF的销售总数累计图。
图1.1 GeneXpert在全球的装机总量累计图和Xpert MTb/RIF试剂盒销售数量累计图。
Cepheid公司产品的发展目标是在任何时候对任何病人的任何样品进行任何分子方面的诊断，其GeneXpert产品也是按照这一理念进行开发的。
2000年5月，该公司发布第一代产品Smart Cycler检测系统，该检测系统从开始研发之初便设立了全自动分子诊断的标准，以后开发的GeneXpert测试仪便是在此严格的开发流程和标准之下进行不断更新换代而来。
图1.2 Cepheid公司的GeneXpert检测仪器以及检测芯片。
到目前为止，GeneXpert产品已经发展成为世界上最先进的全自动分子诊断平台，它能够将样品制备，核酸扩增与检测完全整合到一个小小的检测试剂盒中，使得即使不具备专业技术的人员也可以进行复杂的分子检测，而且针对不同的疾病或病原菌，该公司已经开发出了功能齐全的试剂盒产品，满足患者从常规传染病到癌症基因检测的各个领域。
微流控芯片PPT课件
操作程序简述
不同功能的微流控芯片的制作 样品处理 利用不同的方法如微过滤或双向电泳分离细胞、DNA等样品； 生物化学反应 依照微流控芯片的功能类型，在控制温度的微量反应池中进行PCR扩增DNA、酶反应或免疫反应； 结果检测 经芯片杂交后，检测激光激发的荧光信号或酶的显色反应。
芯片实验室应用和发展
信号采集的控制与检测
光学检测法：激光诱导荧光，化学发光和紫外吸收等光学检测器至今仍是主流检测手段。 激光诱导荧光是目前最灵敏的检测方法之一。微流控的主要研究对象核酸、蛋白质、氨基酸等可以通过荧光标记进行检测，因此，激光诱导荧光监测器是一种应用最早，并且至今仍沿用的光学检测器。 其他检测方法还有电化学的检测，质谱检测，光谱检测以及一些基于生物反应器的检测。
separation
buffer
1-3ｈ
Gel electrophoresis
Connector made for PCR application, the complete PCR is done in the chip and connector:
微流控芯片与微阵列芯片有显著的不同，它主要依托分析化学和生物学，芯片的构造为微管道网络结构，通过微管道中的流体控制来实现分离和分析的目的，一张芯片可重复使用数十至数千次；而微阵列芯片主要依托生物学，通过生物分子之间的杂交实现检测的目的，一张芯片一般只使用一次。
进样及样品前处理
微流控芯片分析系统的尺寸微小，内部进行的是体积在皮升至纳升级的操作，与其联系的外部分析对象或样品储存系统则通常是体积在微升、毫升以上。这种微观系统和宏观系统的衔接决定了微流控芯片系统样品引入的特殊性。
液态样品进样方式取决于其样品源的内置与外置。一般都采用样品源内置的方法，即芯片上有一个储液池来容纳样品源，因其与微通道直接相连，进样时只需要对样品施加压力或电动力即可，进样相对简单；而外置的样品源则需要导管，并要求导管与芯片接口嵌合极佳，一般较难实现。固态样品需进行流体化后才能进样。细胞样品通常采用低压驱动以防止细胞破裂。
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微流控芯片结构
微流控芯片是一种将微纳米加工技术与流体力学相结合的新型微纳米流体学平台。
它
具有微型化、自动化、高通量、多参数化等诸多优势，成为当前生物学、化学、医学、环
境等领域研究的热点和前沿技术。
微流控芯片的结构分为上下两个层面，其中上层为导流层，下层则为处理层。
导流层
是用于控制流体流动方向和速度的结构，处理层则是用于完成特定实验和反应的区域。
两
层结构可以通过多种方式相互连接，通常采用“粘合法”和“蒸发法”进行固定。
导流层的结构通常包括主通道、分支通道、混合器、分离器等。
主通道用于输送试样
或试剂，分支通道则为主通道提供支路，混合器和分离器则分别用于实现混合和分离的目的。
同时，导流层还可以根据实验需要设计不同形态的微型阀门结构，如“Y”型阀门、“T”型阀门等。
处理层则是用于完成特定实验和反应的微型化实验室。
它的结构包括微通道、微腔室、微柱阵列、电极等。
在微通道中，通过控制流体的流动和混合，实现需要的化学反应和生
物分析。
微腔室则可以用来进行细胞培养和药物筛选等实验。
微柱阵列可以用来进行DNA
片段的分离和纯化等实验。
电极可以用来进行电泳、电化学反应等实验。
总之，微流控芯片结构的设计需要根据实验需求，灵活选择导流层和处理层的结构，
并且在制备过程中需要注意微纳米制造技术的要求，以保证实验效果和可靠性。
未来，随
着微流控芯片技术的不断发展和创新，相信它将有更广泛的应用和更深入的研究。