微流控芯片技术与建模分析_数学物理化学

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前　言

微流控芯片技术的特点，是把在化学、生物、医学等领域分析过程中涉及的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元进行高度微型化、自动化和集成化。相对于对传统生化实验分...

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第1章　绪　论

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1.1　微流控芯片及应用领域

微流控芯片又称芯片实验室(lab on a chip)或微全分析系统(Miniaturized Total Analytical System或Micro To...

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1.2　微流控芯片的设计制造

微流控芯片的设计流程为分析应用需求、原理设计、计算论证、工艺设计、制版设计等步骤。例如，我们需要设计微流控芯片来分离血液中的肿瘤细胞。其中，分离肿瘤细胞是应用需...

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1.3　微流控芯片技术的优点

微流控芯片技术的优点有以下几方面： 1)集成小型化与自动化微流控芯片技术能够把样本检测的多个步骤集中在一张约手指头大小的芯片上，通过流道、微阀门、腔体等的组合...

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1.4　微流控芯片技术的不足

微流控芯片技术的不足有以下几方面： 1)核心技术缺乏规范和标准一个成熟的微流控产品往往需要配套使用的试剂、特殊的芯片结构设计、相应的芯片驱动平台、光电检测模块...

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1.5　微流控建模设计的必要性

微流控芯片实验设计存在许多制约因素。从制作工艺上看，微流控芯片成品结构的精度控制比较困难。即使加工方法相同，但材料、尺寸精度、驱动能力、测量误差等都会影响芯片结...

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1.6　微流控建模方法

根据微流控芯片的结构及规模，其建模方法分为系统级设计和器件级设计。 1.系统级设计系统级设计也称为宏模型设计，具体而言，是以整个芯片结构为建模对象，对输入、输...

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参考文献

[1]CHATTERJEE A N，ALURU N R.Combined circuit/device modeling and simulation of i...

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第2章　微流控芯片技术基础

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2.1　微流控芯片制作材料

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2.1.1　无机材料

2.1.1.1　单晶硅单晶硅的加工工艺和微加工技术早已广泛应用于半导体和集成电路的工业生产，随着微电子的发展，硅材料的加工技术越来越成熟。因此，在半导体工业中...

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2.1.2　聚合物材料

在硅/玻璃芯片广泛应用几年后，出现了聚合物基芯片，种类繁多的聚合物为选择具有特定性能的合适芯片材料提供了更大的灵活性。与无机材料相比，聚合物易于获得，且价格便宜...

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2.1.3　水凝胶

微流体技术已越来越多地参与生物学/医学研究和仿生研究。水凝胶是亲水聚合物链的3D网络，跨越水介质，其中99%可以是水。它们具有高度可控的孔径，可允许小分子(甚至...

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2.1.4　纸基芯片

纸是一种由纤维素制成的高度多孔的基质，在吸液体方面非常出色。当纸张的某些区域进行疏水改性时，施加到纸张上的水溶液将通过毛细管作用被精确地引导通过亲水区域。纸基微...

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2.1.5　混合材料和复合材料

我们可以从上述经典材料和新型材料中选择不同组合来构建混合材料芯片，以利用和发挥不同材料的优势。通常，根据所需功能来确定组合，且次要材料应能实现新的功能，而不会较...

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2.2　微流控芯片制作工艺

MEMS技术是μTAS发展的基础，也是微流控芯片加工中最广泛采用的方法。目前，国际上应用较为广泛的MEMS制造技术有牺牲层硅工艺、体微切削加工技术和LIGA(光...

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2.2.1　硅和玻璃微流控芯片制作

在硅材料的加工中，光刻(lithography)和湿法刻蚀(wet etching)技术是两种常规工艺。光刻是指利用光胶、掩模和紫外光可以对光刻胶进行选择性地紫...

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2.2.2　聚合物材料微流控芯片制作

2.2.2.1　模塑和热压的方法模塑法是指先利用光刻和蚀刻的方法制作出通道部分突起的阳模，然后在阳模上浇注液体高分子材料，将固化后的高分子材料从阳模剥离，就可...

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2.2.3　微流控芯片键合技术

在微结构加工方面，纸基微流控芯片可以采用开放式流道，但其他类型的微流控芯片都需要在微结构加工完成后，在流道等结构上方覆盖一层材料(盖片)来完成流道的封闭，即微流...

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2.3　微流控芯片的功能单元

微流控芯片是通过微机电加工技术将微通道、微阀、微泵、微储液单元、微型混合器、微检测单元等功能元件集成在芯片上构建的微型分析系统或微型反应系统等。...

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2.3.1　微阀

微阀驱动和控制微流体通过微通道在各单元流动，进行物质传递，这是微流控芯片区别于点阵式芯片的基本特征。通常，在微流控系统中，通过阀来实现开关，以控制流体的流动方向...

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2.3.2　微流控芯片的流体驱动功能单元

驱动是指通过力的作用使微流控芯片上的液体流动，而流体控制是开关、控制流体的流速和流向及流体的混合。样品在微流控芯片内不同功能模块间输送依赖流体的流动，因此如何实...

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2.3.3　微通道

微通道不仅是作为流体流动的单元，更是进行流体控制的工具。利用微通道自身的特性来实现微流体的驱动、进样、混合、分离，以及液滴的产生、控制等，已经表现出良好的效果。...

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2.3.4　微混合器

混合通常是指两种或多种不同的流体混合为一相，或者是指固体分子之间的相互扩散。一些要求快速反应的生物学过程(如DNA杂交、细胞激活、酶反应、蛋白质折叠等)不可避免...

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2.3.5　微分离技术

分离技术是改善微流控芯片实验分析性能的重要途径[40]。电泳和色谱分离是实验室和临床应用最多的两种分离手段，以微流控芯片为代表的μTAS快速发展，最初主要得益于...

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2.3.6　微流控芯片样品处理单元

生物样品(如体液、组织和食物样品)的构成复杂，包含低分子量到高分子量一系列组分的混合物。而在检测微量样品时，需要提取(或预分离、浓缩等)样品处理单元。样品前处理...

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2.3.7　微流控芯片生物和化学反应单元

随着微电子机械技术的高速发展，微流控芯片已经成为一个强有力的可以集成细胞培养、细胞分选、细胞裂解、样品制备、混合、反应、分离和检测的分析工具，也可以作为一个用于...

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2.3.8　微流控芯片检测技术

微流控芯片检测装置用于测定目标组分的组成或含量，包括灵敏度、检出限、检测速度和适用范围等指标。对有关检测器和检测方法的研究是微流控芯片系统研究中的一个重要部分。...

《微流控芯片技术与建模分析》简介

前　言

目录

第1章　绪　论

1.1　微流控芯片及应用领域

1.2　微流控芯片的设计制造

1.3　微流控芯片技术的优点

1.4　微流控芯片技术的不足

1.5　微流控建模设计的必要性

1.6　微流控建模方法

参考文献

第2章　微流控芯片技术基础

2.1　微流控芯片制作材料

2.1.1　无机材料

2.1.2　聚合物材料

2.1.3　水凝胶

2.1.4　纸基芯片

2.1.5　混合材料和复合材料

2.2　微流控芯片制作工艺

2.2.1　硅和玻璃微流控芯片制作

2.2.2　聚合物材料微流控芯片制作

2.2.3　微流控芯片键合技术

2.3　微流控芯片的功能单元

2.3.1　微阀

2.3.2　微流控芯片的流体驱动功能单元

2.3.3　微通道

2.3.4　微混合器

2.3.5　微分离技术

2.3.6　微流控芯片样品处理单元

2.3.7　微流控芯片生物和化学反应单元

2.3.8　微流控芯片检测技术

《微流控芯片技术与建模分析》简介

前 言

目录

第1章 绪 论

1.1 微流控芯片及应用领域

1.2 微流控芯片的设计制造

1.3 微流控芯片技术的优点

1.4 微流控芯片技术的不足

1.5 微流控建模设计的必要性

1.6 微流控建模方法

参考文献

第2章 微流控芯片技术基础

2.1 微流控芯片制作材料

2.1.1 无机材料

2.1.2 聚合物材料

2.1.3 水凝胶

2.1.4 纸基芯片

2.1.5 混合材料和复合材料

2.2 微流控芯片制作工艺

2.2.1 硅和玻璃微流控芯片制作

2.2.2 聚合物材料微流控芯片制作

2.2.3 微流控芯片键合技术

2.3 微流控芯片的功能单元

2.3.1 微阀

2.3.2 微流控芯片的流体驱动功能单元

2.3.3 微通道

2.3.4 微混合器

2.3.5 微分离技术

2.3.6 微流控芯片样品处理单元

2.3.7 微流控芯片生物和化学反应单元

2.3.8 微流控芯片检测技术

前　言

第1章　绪　论

1.1　微流控芯片及应用领域

1.2　微流控芯片的设计制造

1.3　微流控芯片技术的优点

1.4　微流控芯片技术的不足

1.5　微流控建模设计的必要性

1.6　微流控建模方法

第2章　微流控芯片技术基础

2.1　微流控芯片制作材料

2.1.1　无机材料

2.1.2　聚合物材料

2.1.3　水凝胶

2.1.4　纸基芯片

2.1.5　混合材料和复合材料

2.2　微流控芯片制作工艺

2.2.1　硅和玻璃微流控芯片制作

2.2.2　聚合物材料微流控芯片制作

2.2.3　微流控芯片键合技术

2.3　微流控芯片的功能单元

2.3.1　微阀

2.3.2　微流控芯片的流体驱动功能单元

2.3.3　微通道

2.3.4　微混合器

2.3.5　微分离技术

2.3.6　微流控芯片样品处理单元

2.3.7　微流控芯片生物和化学反应单元

2.3.8　微流控芯片检测技术