微流控电泳芯片
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内容
1简介 2优点
3制备
4应用
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简 介
“微全分析系统”的概念是由Manz等于20世 纪90年代首先提出，是集进样、样品处理、 分离检测为一体的微型检测和分析系统。微 流控芯片是其主要部件，采用微电子机械系 统技术集成了微管道、微电极等多种功能元 器件。微流控芯片技术(Microfluidics)是把生 物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、 分离、检测等基本操作单元集成到一块微米 尺度的芯片上， 自动完成分析全过程。
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(2)低消耗:微流控分析的试样与试剂消耗已降 低到数微升水平，并随着技术水平的提高， 还有可能进一步减少。这既降低了分析费用 和贵重生物试样的消耗，也减少了环境的污 染。 （3）高通量：具有平行处理分析多个样品的 能力。微流控芯片实验室的 基本特征和最大 优势是多种单元在微小平台上的灵活组合和 大规模集成，高通量是大规模集成的一种形 式。
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利用电路板制作技术加工出电路板模具，并 用此模具制作出了PDMS微流控电泳芯片， 最后在该芯片上对用异硫氰酸酯荧光素 (FITC)标记的氨基酸进行了分离，结果证实 了该方法的可行性。 电路板的制作费用远远小于掩模板的制作费 用；用这种方法制作的模具比用SU-8胶制作 的模具结实耐用；并且电路板的制作厂家非 常多，制作周期短，设计好图形后，经加工 很快可以获得所需的模具。
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集成化微流控芯片未来的发展趋势
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PDMS 微流控电泳芯片的制备
在一载玻片上甩一层适当厚 度的SU-8负胶，然后借助 光刻技术制作微流控沟道的 模具，在模具上浇注聚二甲 基硅氧烷（PDMS），脱模 后获得微流控沟道，最后经 过修饰、封装等工序制成 PDMS微流控电泳芯片。
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文 -献 -资 -料
1于冰，任玉敏，丛海林，等.微流控芯片电泳的研究进展[J]. 分析测试学报，2011,30（9）:1067-1073. 2苏波，崔大付，耿照新.PDMS微流控电泳芯片的快速制备 [J].功能材料与器件学报，2006,12（4）:285-288. 3李孟春.集成光纤的微流控电泳芯片制作技术[J].科学通报， 2007,52（3）:358-360. 4廖红华，于军，廖宇，等.微流控电泳芯片微电导检测器的 研制[J].微计算机信息，2008,24（6-2）：282-284. 5苏波，崔大付，刘长春，等.光纤型微流控电泳芯片的研制 [J].测控技术，2005,12（11）:5-8. 6马亮波，徐溢，梁静，等.微流控芯片电泳电导检测分析分 析尿蛋白[J].分析化学，2011,39（8）：1123-1128.
微流控芯片的优点
分析系统通过在微米级通道与结构中实现微型化， 不仅带来分析设备尺寸上的变化，而且在分析性能 上也带来众多的优点。
(1)高效率:微流控分析系统具有极高的效率，许多微 流控芯片可在数秒至数十秒时间内自动完成测定、 分离或其他更复杂的操作。分析和分离速度常高于 相对应的宏观分析方法一至二个数量级。其高分析 或处理速度既来源于微米级通道中的高导热和传质 速率(均与通道直径平方成反比)，也直接来源于结 构尺寸的缩小。
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在制作电路板时，电路板上铜线的宽度 是衡量一个国家电子水平的标准之一。 目前我国的民用电路板的线宽已经能够 做到80μm,线的厚度可以达到75μm， 这两个指标和经常制备的微流控电泳芯 片的沟道尺寸相一致，所以可以利用电 路板制作技术制作芯片。
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这种方法的缺点是：（1）需要制作掩模板，价格较贵；（2） 模具的制作条件和工艺要求较高，很难推广使用；（3）制 作过程中要使用某些化学试剂，污染比较严重。
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异硫氰酸酯荧光素标记的氨基酸电泳图
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中国科学院大连化学物理研究所微流控芯片课题组
PDMS-玻璃药物筛选芯片 PDMS-玻璃药物筛选芯片
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玻璃-PDMS-玻璃微泵驱动免疫芯片
PDMS-玻璃细胞研究芯片
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(4)易集成:用微加工技术制作的微流控芯片部 件具有微小的尺寸，使多个部件与功能有可 能集成在数平方厘米的芯片面积上。在此基 础上易制成功能齐全的便携式仪器，用于各 类样品的分析。微流控芯片的微小尺寸使材 料消耗甚微，当实现批量生产后芯片成本可 望大幅度降低，而有利于普及。
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微流控芯片的电泳技 术是指以电场方式驱 动样品在芯片的微管 道中流动，然后再通 过光电倍增管 （Photo Multiplier Tube,PMT）将被测 试样品所产生微弱信 号转换为电信号，并 被该信号进行采集与 处理。
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Paห้องสมุดไป่ตู้e 17
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应用
微流控芯片在微型化、集成化和便 携化等方面的巨大潜力，使它在环 境保护、生物化学、医学卫生、临 床检测、食品卫生、司法鉴定、药 品检测、毒品和兴奋剂检测、农业 化学、生物医药工程和生命科学等 领域得到广泛的应用。
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廖红华等结合电导测量原理以及计算机智能化技术，设计 了一种适合微流控电泳芯片电容耦合非接触电导检测器， 该检测器的信号调理电路不仅可应上不同用于微电导检测， 还可配上不同的传感器用于其它测量微弱电流信号的场合。 马亮波等基于自行构建的微流控芯片电泳集成非接触式电 导检测分析系统，建立了一种集进样、分离与检测为一 体的微流控芯片电泳电导检测蛋白质的方法，并用于人 白蛋白(HSA)和人转铁蛋白(TRF)两种尿蛋白的分离分析 以及肾病综合症病人尿液中自蛋白的定量检测.
1简介 2优点
3制备
4应用
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“微全分析系统”的概念是由Manz等于20世 纪90年代首先提出，是集进样、样品处理、 分离检测为一体的微型检测和分析系统。微 流控芯片是其主要部件，采用微电子机械系 统技术集成了微管道、微电极等多种功能元 器件。微流控芯片技术(Microfluidics)是把生 物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、 分离、检测等基本操作单元集成到一块微米 尺度的芯片上， 自动完成分析全过程。
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(2)低消耗:微流控分析的试样与试剂消耗已降 低到数微升水平，并随着技术水平的提高， 还有可能进一步减少。这既降低了分析费用 和贵重生物试样的消耗，也减少了环境的污 染。 （3）高通量：具有平行处理分析多个样品的 能力。微流控芯片实验室的 基本特征和最大 优势是多种单元在微小平台上的灵活组合和 大规模集成，高通量是大规模集成的一种形 式。
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利用电路板制作技术加工出电路板模具，并 用此模具制作出了PDMS微流控电泳芯片， 最后在该芯片上对用异硫氰酸酯荧光素 (FITC)标记的氨基酸进行了分离，结果证实 了该方法的可行性。 电路板的制作费用远远小于掩模板的制作费 用；用这种方法制作的模具比用SU-8胶制作 的模具结实耐用；并且电路板的制作厂家非 常多，制作周期短，设计好图形后，经加工 很快可以获得所需的模具。
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集成化微流控芯片未来的发展趋势
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PDMS 微流控电泳芯片的制备
在一载玻片上甩一层适当厚 度的SU-8负胶，然后借助 光刻技术制作微流控沟道的 模具，在模具上浇注聚二甲 基硅氧烷（PDMS），脱模 后获得微流控沟道，最后经 过修饰、封装等工序制成 PDMS微流控电泳芯片。
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1于冰，任玉敏，丛海林，等.微流控芯片电泳的研究进展[J]. 分析测试学报，2011,30（9）:1067-1073. 2苏波，崔大付，耿照新.PDMS微流控电泳芯片的快速制备 [J].功能材料与器件学报，2006,12（4）:285-288. 3李孟春.集成光纤的微流控电泳芯片制作技术[J].科学通报， 2007,52（3）:358-360. 4廖红华，于军，廖宇，等.微流控电泳芯片微电导检测器的 研制[J].微计算机信息，2008,24（6-2）：282-284. 5苏波，崔大付，刘长春，等.光纤型微流控电泳芯片的研制 [J].测控技术，2005,12（11）:5-8. 6马亮波，徐溢，梁静，等.微流控芯片电泳电导检测分析分 析尿蛋白[J].分析化学，2011,39（8）：1123-1128.
微流控芯片的优点
分析系统通过在微米级通道与结构中实现微型化， 不仅带来分析设备尺寸上的变化，而且在分析性能 上也带来众多的优点。
(1)高效率:微流控分析系统具有极高的效率，许多微 流控芯片可在数秒至数十秒时间内自动完成测定、 分离或其他更复杂的操作。分析和分离速度常高于 相对应的宏观分析方法一至二个数量级。其高分析 或处理速度既来源于微米级通道中的高导热和传质 速率(均与通道直径平方成反比)，也直接来源于结 构尺寸的缩小。
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在制作电路板时，电路板上铜线的宽度 是衡量一个国家电子水平的标准之一。 目前我国的民用电路板的线宽已经能够 做到80μm,线的厚度可以达到75μm， 这两个指标和经常制备的微流控电泳芯 片的沟道尺寸相一致，所以可以利用电 路板制作技术制作芯片。
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这种方法的缺点是：（1）需要制作掩模板，价格较贵；（2） 模具的制作条件和工艺要求较高，很难推广使用；（3）制 作过程中要使用某些化学试剂，污染比较严重。
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异硫氰酸酯荧光素标记的氨基酸电泳图
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中国科学院大连化学物理研究所微流控芯片课题组
PDMS-玻璃药物筛选芯片 PDMS-玻璃药物筛选芯片
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玻璃-PDMS-玻璃微泵驱动免疫芯片
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(4)易集成:用微加工技术制作的微流控芯片部 件具有微小的尺寸，使多个部件与功能有可 能集成在数平方厘米的芯片面积上。在此基 础上易制成功能齐全的便携式仪器，用于各 类样品的分析。微流控芯片的微小尺寸使材 料消耗甚微，当实现批量生产后芯片成本可 望大幅度降低，而有利于普及。
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微流控芯片的电泳技 术是指以电场方式驱 动样品在芯片的微管 道中流动，然后再通 过光电倍增管 （Photo Multiplier Tube,PMT）将被测 试样品所产生微弱信 号转换为电信号，并 被该信号进行采集与 处理。
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应用
微流控芯片在微型化、集成化和便 携化等方面的巨大潜力，使它在环 境保护、生物化学、医学卫生、临 床检测、食品卫生、司法鉴定、药 品检测、毒品和兴奋剂检测、农业 化学、生物医药工程和生命科学等 领域得到广泛的应用。
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廖红华等结合电导测量原理以及计算机智能化技术，设计 了一种适合微流控电泳芯片电容耦合非接触电导检测器， 该检测器的信号调理电路不仅可应上不同用于微电导检测， 还可配上不同的传感器用于其它测量微弱电流信号的场合。 马亮波等基于自行构建的微流控芯片电泳集成非接触式电 导检测分析系统，建立了一种集进样、分离与检测为一 体的微流控芯片电泳电导检测蛋白质的方法，并用于人 白蛋白(HSA)和人转铁蛋白(TRF)两种尿蛋白的分离分析 以及肾病综合症病人尿液中自蛋白的定量检测.