紫外光固化在微流控芯片技术中的应用研究进展

报道了紫外光(UV)固化在微流控芯片技术中的应用,利用光刻技术可直接在聚合物材料上制作微通道,以减少微流控芯片的研究成本和制作周期。重点介绍了UV固化在微流控芯片发展过程中的光刻、曝光及表面改性等方面的应用及其特点,综述了近些年来UV固化在微流控芯片技术中的国内外研究现状,为微流控芯片的制备、发展及完善提供了一条可行的路径。最后在总结国内外研究现状的基础上展望了UV固化未来的发展趋势。     

微流控芯片上全自动单细胞电动操控技术

发明了一种基于尺寸差异的单细胞全自动操控微流控芯片装置,可全自动检测细胞的大小,并对目标细胞进行全自动的电动操控。本装置主要由微流控芯片、差分放大器、继电器、数据采集卡以及计算机等组成。当细胞通过微流控芯片的电阻脉冲检测(RPS)的检测区时,会产生一个一定幅值的脉冲信号,计算机会根据设定的信号幅值自动识别出目标细胞,并控制继电器的通断电,继电器通电后,继电器所在通道内会产生电渗流,从而将目标细胞输运至该收集通道。系统具有全自动操控和分选精度高等突出优点,非常适合于操控样品中少量的目标细胞,如循环肿瘤细胞等。     

微流控技术在纳微胶囊合成中的应用研究进展

纳微胶囊在生物,医药,食品,化妆品等领域得到广泛的应用.相比于传统的制备方法,微流控技术能够产生单分散的单重和多重乳滴,并对这些乳滴的尺寸和结构进行精确的控制,是合成尺寸均一、结构可控以及释放可控的纳微胶囊的理想方法.本文首先介绍了微流控芯片的结构类型,如同轴聚焦、流动聚焦、T型、Y型以及它们的组合等;接着总结了微流控可控制备单一乳滴、双重乳滴以及多重乳滴模板以及乳滴的固化方法,最后着重介绍了微流控制备的纳微胶囊在可控释放方面的应用,其中分为持续释放（受粒径、表面形貌和形状等控制）和刺激响应释放（受外界环境刺激如pH、温度、光和离子等控制）两部分进行综述.     

单片机控制的微流控芯片微型气动装置系统设计

微流体控制和驱动技术是微流控芯片（Microfluidic Chip)的发展和应用的关键技术之一,介绍了一种基于STC90C516RD+系列单片机控制和驱动微流控芯片内管道内液体的电路结构设计。设计的微流控芯片上集成了微管道、微阀和气动微泵等结构,单片机通过外部的独立按键选择和控制电磁阀,实现对微流控芯片内的进样管道选择和流体控制。该系统结构简单、稳定可靠,适宜作为独立的系统实现微流控芯片的复杂控制。     

基于液滴微流控芯片的单细胞分离

开发基于静电场力和集成微电极的微液滴操控技术以实现单细胞的分离.结合微流控技术的发展,设计并制作了以有机聚合物PDMS( polydinethylsiloxane)为材料的具有流聚焦结构的芯片,利用流聚焦结构的芯片,通过改变分散相和连续相的流速,制备包裹着悬浮癌细胞( HCT116)的海藻酸钠凝胶溶液微液滴,并对其包裹细胞数目进行统计分析,其中包裹单细胞的微液滴少于总液滴数的10％.受到液滴自带电现象的启发,通过集成微电极到微流控芯片中,利用电压脉冲产生静电场力,实现了单颗单细胞微液滴的电分离和富集.     

微流控芯片在单细胞捕获中的应用

 单细胞捕获是单细胞水平研究的前提和重要组成部分。微流控芯片通常具有与细胞尺寸相当的微通道结构,并能操控纳升至皮升级的极小体积流体,非常适用于高通量的单细胞捕获,加上微流控芯片能够将其他多种操作单元集成在一起,为单细胞分析提供了一种效率高、消耗低的研究平台。概述并对比了多种涉及流体力学、光、电、磁、声等领域的微流控单细胞捕获技术的原理和应用,展望了其未来的研究方向。     

压电微流芯片的一维传递矩阵模型及参数优化

以压电陶瓷为振动源的压电微流芯片是实现微粒子操作、细胞分离等微流控研究的重要手段之一。能够描述压电效应以及超声声场在微流芯片各介质中分布规律的传递矩阵方法是进行微流压电芯片分析、设计与优化的一种有效手段。采用传递矩阵法推导了层叠式压电微流芯片的一维传递函数模型;对给定的算例芯片进行了参数分析与结构优化设计。结果表明一维传递函数模型既可在压电微流芯片设计中对结构参数进行优化,又可在实验过程中对实验参数的选定提供指导。     

PMMA微流控芯片注射成型多目标优化实验研究

随着微流控技术的不断发展和聚合物材料的广泛应用,注射成型技术因其快速、低成本、大批量的生产等优势而成为聚合物微流控芯片成型制造的主要方式之一,但也存在微结构成型难、残余应力与宏观变形等问题。为表征聚合物微流控芯片成型能力、研究工艺参数对成型质量的影响,采用正交实验研究熔体温度、注射压力、注射速度、保压压力和保压时间对聚甲基丙烯酸酯(PMMA)微流控芯片微通道复制度、残余应力、宏观翘曲变形三种指标的影响规律,并利用灰色关联分析法对三种指标进行多目标优化得到最优工艺参数。研究结果表明：影响微通道复制度最主要的因素是注射速度和熔体温度,影响残余应力与翘曲变形最主要的因素是熔体温度;利用正交实验对三种指标优化得到的最优参数存在差异,而利用灰色关联分析方法进行多目标优化得到了微通道复制度高、残余应力小和翘曲变形小的高质量芯片。最优注射成型工艺参数如下：熔体温度为245℃、注射压力为160 MPa、注射速度为50 cm³/s、保压压力为70 MPa和保压时间为5 s。     

微流控PCR生物芯片及其检测技术的研究

微流控芯片的目标是把整个化验室的功能,包括采样、稀释、加试剂、反应、分离和检测等集成在可多次使用的微芯片上。检测系统是芯片系统研究的关键之一,影响整个微流控芯片分析系统的检出限、检测速度、适用范围以及体积等指标,是微流控芯片分析系统的一个关键部分。本文针对微流控芯片的发展及其检测技术进行了研究,并分析了目前发展的现状和趋势。     

微流控芯片通道壁面润湿性对微滴生成的影响

液滴微流控中芯片微通道的壁面润湿性是决定微滴生成的重要因素之一。为研究环烯烃共聚物芯片微通道表面润湿性对通道内微滴生成以及流体流动行为的影响,利用流体体积(volume of fluid, VOF)模型对聚焦流微通道中水和氟油两相流动行为进行数值模拟,并制备了接触角为30°、90°、120°梯度下的芯片微通道壁面开展实验研究,模拟与实验吻合良好。结果表明:在固定物性和结构参数下,壁面润湿性越弱,油包水微滴越容易形成,壁面的减阻特性随之增强,并且壁面的减阻特性导致90°比120°时微滴的生成频率低29.3%,直径增大8.3%;随着润湿性的增强,水相相对于氟油相的界面由凸变凹,30°时芯片生成微滴由油包水变成水包油;随着连续相毛细数(Ca)的升高,壁面润湿性对微滴生成的影响减小。     

尿蛋白分离中微流控芯片的制作与电渗流速度检测的研究

提出了微流控芯片应用于尿蛋白分离中的芯片制作与电渗流速度检测方法,讨论了用SG4009匀胶铬版玻璃制作微流控芯片过程中提高芯片质量的方法;采用以CCD为图像传感器的微通道尺寸的检测方法和以Rh123中性分子为标定物的直接测定电渗流速度的方法进行尿蛋白分离.结果表明,该法可提高临床的诊断率.     

微流控芯片上润滑油中微金属颗粒快速分离

润滑油中金属磨粒在线检测是实现船舶机械设备润滑状态监测和故障预判的重要方法之一。为了检测润滑油中不同类型金属磨粒,设计并搭建了微流控芯片上基于离心力作用的金属颗粒分离系统。该系统以微流控芯片为平台,设计了圆弧形流道结构,利用ANSYS CFX软件对微颗粒运动进行仿真模拟。实验操纵金属颗粒在离心力作用下实现分离,并进入不同种类金属颗粒通道。仿真和实验研究结果表明,所设计的金属颗粒分离系统可实现润滑油液中直径为15μm的铜、铝颗粒的有效分离。     

微流控芯片在生物化学分析中的应用

在介绍微流控芯片基本特征的基础上，阐述了微流控芯片的独特优势，并从5个方面探讨了微流控芯片在生物化学分析中的应用。     

微流控芯片在生物化学分新中的应用

在介绍微流控芯片基本特征的基础上,阐述了微流控芯片的独特优势,并从5个方面探讨了微流控芯片在生物化学分析中的应用.     

锯齿型微通道内流流场的微尺度粒子图像测量

利用微通道粒子图像测速技术在Re=150时,对断面尺寸为800 μm×800 μm的两种锯齿型微通道流动进行了研究.采用3 μm荧光示踪粒子、10倍显微物镜和14位灰阶CCD相机获得了清晰的粒子图像,通过多幅图像平均的方法消除示踪粒子布朗运动的影响,使用滤光装置提高图像信噪比.对两种锯齿形微通道流动的整场测量发现:微通道内流体在各齿之间流动结构基本一致,尖角和圆角齿形微通道在转弯内侧都存在一个低速旋涡区,圆角齿形微通道旋涡区占据范围相对尖角通道更大;在尖角齿形流道的尖角处,除存在一个完整的大涡外,还发现在大涡上部存在一个与大涡方向相反的叠加涡,叠加涡流动结构不稳定,流速更低,流体中所挟带杂质更容易在该区域沉积形成堵塞,从而导致微流道结构的改变.     

面向典型微流控芯片的流场测速技术研究

介绍了微流体流动特性测试技术的发展和应用概况,选用激发光源、荧光显微镜和高精度CCD摄像机等建立了显微粒子图像测速装置,用于测量微流控芯片内部电渗流流动特性,并给出显微成像单元、激发光源、示踪粒子的技术指标和适用范围．根据微流控芯片的特征尺寸和内部电渗流速度．分析了应用显微粒子图像测速技术测量微流场速度分布的测量分辨率、测量精度、测速范围等关键问题．研究结果表明：在电场强度100V／cm、宽度50μm的玻璃微通道内,硼砂电渗流速度约为220μm／s,放大倍率低于40倍,MicroPIV动态测速范围能满足流场测速要求;选用直径．300nm的荧光粒子,在高于10倍放大倍率下,粒子像大干3个CCD像元的尺寸,可以进行观测;MicroPIV测速系统的测速精度则与光学系统、图像处理技术、电场力、布朗运动等有关系．     

基于镀膜玻璃微流控芯片制作工艺的研究

开发了一种采用金属膜绿基玻璃作为芯片制作材料,在玻璃上旋涂光刻胶层,制作微流控芯片的工艺.针对光刻胶层不耐刻蚀液腐蚀的特点,优化了涂胶、匀胶、预烘、曝光、显影、坚膜等制作工艺步骤,使得制作工艺具有良好的稳定性.自制玻璃微流控芯片的通道深度可以达到36μm,宽度可以达到150 μm,最大有效直线长度可达150 mm,芯片...     

微流控芯片上样品连续介电过滤及微藻检测

报道一种可全自动、顺序实现样品中杂质颗粒介电过滤和目标颗粒电阻脉冲检测、计数和尺寸判定的微流控芯片装置.根据杂质颗粒与目标颗粒尺寸和介电特性的不同,在芯片通道上顺序设计了介电泳(DEP)分离区和电阻脉冲(RPS)检测区,通过理论模拟,优化并确定芯片结构和尺寸,并进行实验验证,实现了3μm聚苯乙烯杂质颗粒的介电过滤以及近头状伪蹄形藻的检测和计数.研究表明:颗粒收集通道的位置布置对于颗粒的收集效果有重要影响;检测到的近头状伪蹄形藻的RPS信号信噪比(＞20)较高,即DEP分离用的高压电源并没有明显影响RPS信号的信噪比.本研究对于发展成分复杂的单细胞生物样品快速检测和分析的微流控芯片便携式设备具有一定的借鉴价值.     

多器官微流控芯片技术及其应用

器官微流控芯片技术通过模拟人体器官内环境来实现接近体内的体外细胞培养.基于微流控芯片器官模型的发展,构建多器官芯片整合的微流控系统为研究器官之间物质(如药物和外源性污染物)的代谢作用提供了崭新的平台.本文从不同的多细胞共培养系统角度介绍了构建多器官微流控芯片模型以及在预测和评估药物代谢及其对人体毒性测试等领域的应用,并对多器官微流控芯片技术的发展进行总结和展望.     

基于微流控芯片的微气泡生成与驱油实验研究

为了了解多孔介质中微气泡的生成及驱油机理,设计制作了一种集成T型微通道和模拟多孔介质高低渗透率的微流控芯片,采用基于显微成像的微流控系统开展了气相压力和液相流速对微气泡生成的影响以及两种尺寸微气泡驱油实验.研究结果表明:T型微通道内的微气泡是在液相压力、黏性剪切力和表面张力的共同作用下生成的,表现出3种生成机制;微气泡...