微流控分析芯片(方肇伦等编著)思维导图
《微流控芯片》PPT幻灯片PPT
高效便捷的操作
• 荧光+微流控技术 • 支持全血样本 • 4~10分钟完成检测 • 美国原产试剂
Micropoint Confidential 微点公司内部文件,不得外传。
准确可靠的结果
• 结果与大型免疫测试
仪一致(如西门子、 贝克曼)
• mLabs®检测仪总体精 密度CV<10%;
Micropoint Confidential 微点公司内部文件,不得外传。
BBNNBPPNBBNPNBPPNBBPNNBPPNP
Micropoint Confidential 微点公司内部文件,不得外传。
mLabs微流控芯片的性能表现
• 精确控制(在CUTOFF时的CV为8%) • 提高检测速度(4~8分钟) • 适应不同的样品和试剂(成品率高) • 提供一个更好的参数控制反应(反应模型可设计) • 宽动态范围(pg/ml-μg/ml )
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。
Micropoint Confidential 微点公司内部文件M,icr不op得oi外nt传Co。nfidential 微点公司内部文件,不得外传。
Micropoint Confidential 微点公司内部M文ic件rop,oi不nt 得Co外nfi传de。ntial 微点公司内部文件,不得外传。
高效便捷的操作
• 德国设计 • 触摸屏设计 • 全中文界面
Micropoint Confidential 微点公司内部文件M,icr不op得oi外nt传Co。nfidential 微点公司内部文件,不得外传。
微流控芯片PPT课件
2021
5
1.1 硅材料
优点
具有良好的化学惰性和热稳定性 良好的光洁度,加工工艺成熟, 可用于制作聚合物芯片的模具等
缺点
易碎,价格贵 不能透过紫外光 电绝缘性能不够好 表面化学行为较复杂
2021
6
1.2 玻璃石英
优点 缺点
很好的电渗性质 优良的光学性质 可用化学方法进行表面改性 可用光刻和蚀刻技术进行加工 难以得到深宽比大的通道 加工成本较高 封接难度较大
11
聚合物材料的表面要有合适的修饰改性方法
用于制作微流控芯片的高分子聚合物主要有三类:热塑 性聚合物、固化型聚合物和溶剂挥发型聚合物。
热塑性聚合物有聚酰胺、聚甲基丙烯酰甲酯、聚碳酸酯、 聚丙乙烯等;
固化型聚合物有聚二甲基硅氧烷(PDMS)、环氧树脂 和聚氨酯等,它们与固化剂混合后,经过一段时间固化变 硬后得到微流控芯片;
202154liga与准liga技术的主要特点对比特点liga技术准liga技术光源同步辐射x光普通紫外光波长为350450nm掩模板以金为吸收体的x射线掩模板标准铬掩模板一般100最高可达500一般10最高可达30胶膜厚度几十微米到1000m几微米到几十微米最高可达680生产周期较长较短生产成本较高较低约为liga技术的1100侧壁垂直度大于899大于88最小尺寸亚微米微米加工温度常温至50左右常温至50左右加工材料塑料金属陶瓷等塑料金属陶瓷等202155激光烧蚀法直接根据计算机cad的数据在金属塑料陶瓷等材料上加工复杂的微结构是一种非接触的加工方式
密接触,容易损坏掩膜与光
胶层。
2021
34
非接触式曝光
非接触式曝光是指掩膜和 基片上的光胶层不直接接触 实现图形复印曝光的方法。 ➢优点:克服接触式曝光容易 损坏掩膜和基片的缺点。 ➢缺点:由于光的衍射效应 会使图形的分辨率下降。
a典型的微流控芯片-北大未名BBS
1950s,“连续流动分析”技术发展起来了。它的基本方法是把 各种化学分析所要用的试剂和试样按一定的顺序和比例用管道 和泵输送到一定的反应区域,进行混合,完成化学反应,最后 经检测器检测并由记录仪显示分析结果,实现了管道化的自动 连续分析。但这些分析仍建立在化学平衡的基础上,速度受到 限制。
丹麦技术大学的J.Ruzicka 和E.H.Hansen于1975年提出了流动注 射分析(Flow Injection Analysis,FIA)的新概念。把试样溶液直 接以“试样塞”的形式注入到管道的试剂载流中,不需反应进行 完全,就可以进行检测。摆脱了传统的必须在稳态条件下操作的 观念,提出化学分析可在非平衡的动态条件下进行,从而大大提 高了分析速度。一般可达每小时进样100~300次。从样品注入到 检测器响应的时间间隔一般小于1 min。设备较简单并灵活,操 作简便,启动和关机时间仅需几分钟,因此FIA技术不仅适于大 批量的常规分析,也适于少量非常规样品的自动测定。
7.2.1.2 分散系数
为了合理地设计FIA体系,需要知道原始样品溶液在它流到检测 器的途中稀释的程度,以及从样品注入到读数消耗了多长时间。 定义分散系数(dispersion coefficient, D)为 D= c0/c (D > 0) (7.1)
式中c0为注入样品中分析物的浓作用且可以控制的变量的影响,即样品 体积、管的长度和流动速度。
例如,以分光光度法测定Cl-,所基于的反应是:
Hg(SCN)2 +2Cl-
HgCl2 +2SCN-
Fe3+ + SCN-
Fe(SCN)2+
图7.2 流动注射测定Cl(a)流路设计图;(b)5-75 gmL-1的平行测定;(c) 30 gmL-1和75 gmL-1样品的快速扫描。
微流控芯片简介ppt课件
Applied Physics Letters, 2002, 80, 3614-3616
Schematic representation of the
fabrication
method
involving
hotembossing of thermoplastic polymer
在两块玻璃板尚未键合时板间空气间隙承担了大部分电压降玻璃板可视为平行板电容器板间吸引力与电场强度的平方成正比因此键合从两块玻璃中那些最接近的点开始下板中可移动的正电荷主要是na与上板中的负电荷中和生成一层氧化物正是这层过渡层使两块玻璃板封接该点完成键合后周围的空气间隙相应变薄电场力增大从而键合扩散开来直至整块密合
现代科学仪器,2001,4,8-12
31
芯片的封装
2.阳极键合
在玻璃、石英与硅片的封接中已广泛采用阳极键合的方法。 即在键合过程中,施加电场,使键合温度低于软化点温度。
在500-760伏电场下,升温到500oC时,可使两块玻璃片 键合。在两块玻璃板尚未键合时,板间空气间隙承担了大部分 电压降,玻璃板可视为平行板电容器,板间吸引力与电场强度 的平方成正比,因此,键合从两块玻璃中那些最接近的点开始, 下板中可移动的正电荷(主要是Na+)与上板中的负电荷中和, 生成一层氧化物(正是这层过渡层,使两块玻璃板封接),该 点完成键合后,周围的空气间隙相应变薄,电场力增大,从而 键合扩散开来,直至整块密合。
3
生物医学领域:可以使珍贵的生物样品和试 剂消耗降低到微升甚至纳升级,而且分析速 度成倍提高,成本成倍下降
化学领域:它可以使以前需要在一个大实验 室花大量样品、试剂和很多时间才能完成的 分析和合成,将在一块小的芯片上花很少量 样品和试剂以很短的时间同时完成大量实验
微流控芯片分析法
微流控芯片分析法一、概述微流控分析是指利用微流控芯片或系统对物质的组成、含量、结构和功能进行测定和研究的一类分析方法。
它起源于20世纪90年代初由瑞士的ManZ和Widmer提出的以微机电系统(microelectromechanical systems,MEMS)技术为基础的“微全分析系统”(miniaturized total analysis systems,或micro total analysis systems,μTAS)概念[1],其目的是通过化学分析设备的微型化与集成化,最大限度地把分析实验室的功能转移到便携的分析设备中,甚至集成到方寸大小的芯片上。
由于这种特征,该领域还有一个更为形象的名称“芯片实验室”(lab a chip)。
上述系统的核心是微流控芯片(microfluidic chips),其结构特征是在方寸大小的散芯片上加工微通道网络,通过对通道内微流体的操纵和控制,实现整个化学和生物实验室区功能[2]。
二、微流控分析的基本技术1.微流控芯片加工技术微流控芯片的基本结构单元是具有微米级深度和宽度的微通道,由其构成微通道网络,并根据不同的需要集成微结构、微阀、微泵、微储液器、微电极、微检测器、微控制和微处理等单元,组成完整的微流控芯片系统。
因此,加工微流控芯片需采用特殊的微细加工技术,该技术起源于微电子工业中的微机电加工技术,目前已发展出多种适合不同芯片材质的芯片微加工技术[2-4]。
微流控芯片所使用的材料包括无机和有机材料两大类。
常用的无机材料包括单晶硅、无定型硅、玻璃、石英、金属等。
利用硅材料加工微流控芯片的优点是芯片表面光洁度好,图形复制精准度高,具备三维结构加工能力,工艺成熟,可批量生产。
其缺点是材料易碎、不透光、电绝缘性不好。
通常被用于加工微泵、微阀和控制元器件,或制作高分子聚合物芯片的模具。
玻璃和石英是目前加工微流控芯片中使用较多的材料,其优点是透光性好,机械强度高,微加工工艺较成熟;其表面的电渗和亲水性质适于进行毛细管电泳分析。
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
感谢您的观看
THANKS
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。
一张图看懂微流控芯片产业ppt课件
14
08 微流控芯片相关企业
国内企业
目前,国内也涌现了大量初创微流控企业,主要集中分布在北上深及其周边地区,企业类型 分为芯片设计制造、分子诊断、细胞检测、免疫诊断、生化检测以及综合性企业,其中上市 公司也有近十家,但是国内微流控企业真正商业化的产品还屈指可数,与国外企业在微流控 产品商业化上仍有较大差距。
精选课件
PDMS芯片
玻璃芯片
8
07 微流控芯片的应用
历经二十多年的研究与发展,如今微流控芯片的含义已越来越丰富,其应用领域也从分析化
学平台扩展至医学研究、药物合成筛选、环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定、生物试剂
的检测、微化工等众多新领域。
分子诊断
医学研究
药物合成
蛋白质晶型筛选
微流控芯片
3D打印
9
4
精选课件
05 微流控芯片的分类
按应用领域
1.环境分析与监测类芯片
空气质量检测芯片
水质实时监测芯片
2.细胞培养与研究类芯片
重金属监测类芯片
有毒有害化合物类
细胞层受创愈合研究芯片
精选课件
细胞相互作用研究
流式细胞计数芯片
细胞常规培养芯片
5
05 微流控芯片的分类
按应用领域
3.化学分析类微流控芯片
芯片毛细管电泳类
微化工
传统化工过程中的“三传一反”在微尺度下可得到强化,基于微流控技术发展起来的微化工 ,可实现化工过程“更好”、“更快”、“更安全环保”、“更经济”的优势,有望解决传 统化工存在的设备投资大、运行和维护成本高、过程能耗、安全系数高等问题。
“更好”
“更快”
高收率 更好的选择性
高时空收率 高生产能力
一文看懂微流控芯片的工作原理
一文看懂微流控芯片的工作原理微流控技术的起源 微型化、集成化和智能化,是现代科技发展的一个重要趋势。
伴随着微机电加工系统(MEMS )技术的发展,电子计算机已由当年的“庞然大物“ 演变成由一个个微小的电路集成芯片组成的便携系统,甚至是一部微型的智能手机。
MEMS技术全称Micro Electromechanical System,MEMS设想是由诺贝尔物理学奖获得者Richard Feynman教授于1959年提出,其基本概念是用半导体技术,将现实生活中的机械系统微型化,形成微型电子机械系统,简称微机电系统。
1962年全球第一款微型压力传感器面世,这一创新产品后来被应用于汽车安全(轮胎压力检测)和医疗(有创血压计),开启了MEMS时代。
今天MEMS技术在军事、航天航空,生物医药、工业交通及消费领域扮演核心技术的角色,智能手机中就嵌入了多个MEMS芯片,如麦克风,加速度计,GPS定位等。
微流控芯片的特点 芯片集成的单元部件越来越多,且集成的规模也归来越大,使着微流控芯片有着强大的集成性。
同时可以大量平行处理样品,具有高通量的特点,分析速度快、耗低,物耗少,污染小,分析样品所需要的试剂量仅几微升至几十个微升,被分析的物质的体积甚至在纳升级或皮升级。
兼价,安全,因此,微流控分析系统在微型化。
集成化合便携化方面的优势为其在生物医学研究、药物合成筛选、环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定、生物试剂的检测等众多领域的应用提供了极为广阔的前景。
微流控芯片的工作原理 微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统,将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上,加载生物样品和反应液后,采用微机械泵。
电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动,形成微流路,于芯片上进行一种或连续多种的反应。
激光诱导荧光、电化学和化学等多种检测系统以及与质谱等分析手段结合的很多检测手段已经被用在微流控芯片中,对样品进行快速、准确和高通量分析。
微流控芯片中的流体流动
这一部分详细阐述了微流控芯片的基本概念、制作材料、加工工艺及表征方法。 这些内容对于理解微流控芯片如何影响流体流动至关重要。
本章节深入讲解了流体静力学、动力学及传热传质的基本原理,特别是在微尺 度下的特殊现象。这些内容对于分析微流控芯片中的流体流动行为具有指导意 义。
此部分详细分析了微流控芯片中流体流动的特性,如层流、湍流、流动可视化 等。同时,还讨论了流体在微通道中的传热、传质及反应动力学等关键问题。
内容摘要
《微流控芯片中的流体流动》一书不仅为科研工作者提供了深入的理论探讨和丰富的实验数据, 也为相关领域的技术人员提供了实用的技术指导和解决方案。相信本书的将推动微流控芯片技术 的进一步发展,为相关领域的研究和应用带来新的突破。
精彩摘录
《微流控芯片中的流体流动》是一本深入探讨微流控技术领域内流体动力学特 性的专著。本书汇集了众多科研人员的智慧与实验数据,为微流控技术的进一 步发展提供了坚实的理论基础和实践指导。以下是从本书中精选的一些精彩摘 录,它们从不同角度展示了微流控技术的魅力与挑战。
本章节聚焦于微流控芯片的设计原则、优化方法及其在实际应用中的考量。作 者通过案例分析,展示了如何根据特定需求设计出高效的微流控芯片。
这一部分详细列举了微流控芯片在生物医学、药物筛选、环境监测等多个领域 的应用案例。通过这些实例,读者可以了解微流控技术的广泛应用前景。
本书的最后一部分展望了微流控技术的未来发展趋势,并指出了当前面临的挑 战和可能的研究方向。这一部分对于微流控技术发展的读者具有重要的参考价 值。
这本书给我留下了深刻的印象,不仅因为它对微流控技术的深入剖析,更因为 它对科学研究的严谨态度和对技术应用的热情。我从中领悟到,科学研究不仅 需要深厚的理论基础,还需要勇于探索和实践的精神。
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。
第8章 微流控分析芯片.ppt
• 微流控分析芯片通过微机电加工技术把整个实验 室的功能,包括采样、稀释、加试剂、反应、分 离、检测等集成在几平方厘米的微流控芯片上, 且可多次使用,因而极大地减少了样品和分析试 剂的用量,降低了分析的成本,加快了分析的速 度,具有广泛的适用性 。
Micrograph of Liquid Chromatograph chip manufactured by Manz and co-workers at Hitachi Ltd.
• The concept of "miniaturized total chemical analysis system" or TAS was proposed by Manz et al.
• Microfabrication • Design • Separations • Biochemical Reactors • Detection
分类与特点
• 分类: 材料:硅、玻璃、石英、聚合物、复合材料 功能:分离、采样与前处理、检测、化学合成等
• 特点: 高效、低耗、集成、一致性好、昂贵
• the main reason for miniaturization was therefore to enhance the analytical performance of the device rather than to reduce its size.
• it was also recognized that a small size presented the advantage of a smaller consumption of carrier, reagent, and mobile phase.
微流体芯片ppt课件
Contents
ABSTRACT Background Experiment Discussion
ABSTRACT
Microdroplets offer unique compartments for accommodating a large number of chemical and biological reactions in tiny volume with precise control. A major concern in droplet-based microfluidics is the difficulty to address droplets individually and achieve high throughput at the same time.
❖The hybrid droplet device for generation and manipulation consists of four major components .
❖(a) manipulator ❖(b)multiwell plate ❖(c) capillary ❖(d) PDMS chip
Innovate
❖This context shows a hybrid device :the cartridge droplet generation technique combined with a microfluidic chip.
❖They improved the cartridge technique with a novel movement scheme: the capillary, instead of the multiwell plate,was moved by a digital and automatic manipulator to aspirate different samples or the covering oil.
微流体芯片-PPT文档资料31页
Three general steps
load the multiwell plate with
different samples, cover with
a layer of oil, and input the parameters of the desired droplet array into the controller via a PC
Improved Sampling Technique
Combined Droplet Device Performance High-Throughput Droplet Screening
Aggressive Droplet Reaction
Improved Sampling Technique
Contents
ABSTRACT Background Experiment Discussion
ABSTRACT
Microdroplets offer unique compartments for accommodating a large number of chemical and biological reactions in tiny volume with precise control. A major concern in droplet-based microfluidics is the difficulty to address droplets individually and achieve high throughput at the same time.
start the controller to aspirate certain
volumes of samples and oil