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MEMS微流控芯片發(fā)展現(xiàn)狀

來源: 發(fā)布時(shí)間:2024-04-12

什么是微流控技術(shù)?微流控技術(shù)是一門精確控制和操縱流體的科學(xué)技術(shù),這些流體在幾何空間上被限制在小規(guī)模流道中,通常流道系統(tǒng)的直徑低于100μm。對于科學(xué)家和工程師來講,微流體一詞的使用方式存在不同;對許多教授來說,微流控是一個(gè)科學(xué)領(lǐng)域,主要應(yīng)用于通過直徑在100微米(μm)到1微米之間的流道研究和操縱微量流體。對微流控工程師來講,微流控芯片(通常稱為:生物MEMS芯片)的制造,主要是為了引導(dǎo)流體在直徑為100μm至1μm的流道系統(tǒng)中流動(dòng)。微流控芯片的主流加工方法。MEMS微流控芯片發(fā)展現(xiàn)狀

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特定設(shè)計(jì)芯片的批量生產(chǎn)也降低了其成本。Caliper的旗艦產(chǎn)品是LabChip 3000新藥研發(fā)系統(tǒng),其微流體成分分析可以達(dá)到10萬個(gè)樣品,還有用于高通量基因和蛋白分析的LabChip 90 電泳系統(tǒng)。據(jù)Caliper宣稱,75 %的主要制藥和生物技術(shù)公司都在使用LabChip 3000系統(tǒng)。美國加州的安捷倫科技公司曾與Caliper科技公司簽署正式合作協(xié)議,該項(xiàng)合作于1998年開始,安捷倫作為一個(gè)儀器生產(chǎn)商的實(shí)力,結(jié)合其在噴墨墨盒的經(jīng)驗(yàn),在微流控技術(shù)尚未成熟時(shí),就對微流體市場做出了獨(dú)特的預(yù)見,除了采用MEMS微納米加工技術(shù)外,采用噴墨打印是目前為止微流控技術(shù)應(yīng)用很多的產(chǎn)品路徑之一。湖北微流控芯片價(jià)格微流控芯片產(chǎn)業(yè)的深度分析。

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Cascade 有兩個(gè)測試用戶:馬里蘭大學(xué)Don DeVoe教授的微流體實(shí)驗(yàn)室和加州大學(xué)Carl Meinhart教授的微流體實(shí)驗(yàn)室。德國thinXXS公司開發(fā)了另一套微流控分析設(shè)備。該設(shè)備提供了一個(gè)由微反應(yīng)板裝配平臺、模塊載片以及連接器和管道所組成的結(jié)構(gòu)工具包??蓡为?dú)購買模塊載片。 ThinXXS還制造獨(dú)有芯片,生產(chǎn)微流體和微光學(xué)設(shè)備和部件并提供相應(yīng)的服務(wù)。將微流控技術(shù)應(yīng)用于光學(xué)檢測已經(jīng)計(jì)劃很多年了,thinXXS一直都在進(jìn)行這方面的綜合研究,但未提供詳細(xì)資料。但是,據(jù)了解,該技術(shù)采用了先進(jìn)的MEMS傳感器的微納米制造工藝,所以芯片得到了非常好的測試效果。

基于微流控芯片的鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)(PCR)更進(jìn)一步的產(chǎn)品是可集成樣品前處理的基因鑒定方法之一。由于具有高度重復(fù)和低消耗樣品或試劑的特性,這種自動(dòng)化和半自動(dòng)化的微流控芯片在早期的藥物研發(fā)中,得到了廣泛應(yīng)用。Caliper的商業(yè)模式是將芯片看作是與昂貴的電子學(xué)和光學(xué)儀器相連接的一個(gè)消費(fèi)品,目前,已被許多公司采用。每個(gè)芯片完成一天的實(shí)驗(yàn)運(yùn)作的成本費(fèi)用大概是5美元,而高通量的應(yīng)用成本是幾百到幾千美元,但預(yù)計(jì)可以重復(fù)循環(huán)使用幾百或幾千次,以一次分析包括時(shí)間和試劑的成本計(jì)算在內(nèi),芯片的成本與一般實(shí)驗(yàn)室分析成本相當(dāng)。微流控芯片技術(shù)用于基因測序。

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微流控芯片反應(yīng)信號的收集和分析的難題:由于反應(yīng)體系較小,故而只產(chǎn)生較低的信號強(qiáng)度,如何收集并分析芯片中產(chǎn)生的信號,是微流控芯片研究的另一項(xiàng)重點(diǎn),因此,微流控芯片大多需要龐大的信號讀取和分析設(shè)備。近年來便攜性、自動(dòng)化、敏感的新型微流控芯片讀取設(shè)備受到科研人員關(guān)注。Hu等設(shè)計(jì)和制造的自動(dòng)化微流控芯片檢測儀器,體積小,功能完善,能夠自動(dòng)連接微流控芯片壓力出口和蠕動(dòng)泵的負(fù)壓連接器,精確地操控微量液體,并通過內(nèi)置檢測和分析模塊,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、可重復(fù)的快速免疫分析。此外一些團(tuán)隊(duì)已設(shè)計(jì)出體積更小的手持式設(shè)備用于定量測量反應(yīng)信號心臟組織微流控芯片的應(yīng)用。MEMS微流控芯片發(fā)展現(xiàn)狀

微流控分為被動(dòng)式微流控和主動(dòng)式微流控。MEMS微流控芯片發(fā)展現(xiàn)狀

微流控芯片的常見故障及預(yù)防措施:泄漏:微流控芯片中的微通道和閥門等部件容易發(fā)生泄漏,應(yīng)注意密封性和連接的可靠性。堵塞:微流控芯片中的微通道可能會(huì)因?yàn)槲⒘;驓馀莸亩氯鴮?dǎo)致流體無法正常流動(dòng),應(yīng)注意樣品的凈化和操作的規(guī)范性。漂移:由于溫度、壓力等原因,微流控芯片中的流體可能會(huì)發(fā)生漂移,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,應(yīng)注意溫度和壓力的控制。綜上所述,微流控芯片是一種利用微尺度通道和微流控技術(shù)進(jìn)行流體控制的集成芯片,具有體積小、快速、高效、靈活、低成本等特點(diǎn)。它由主體生物傳感芯片、流體控制模塊、信號采集模塊和外部控制模塊組成,通過控制微閥門、微泵等實(shí)現(xiàn)對微流體的精確控制和調(diào)節(jié)。微流控芯片根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域和功能可分為生物傳感芯片、化學(xué)芯片和環(huán)境芯片等。在使用微流控芯片時(shí),應(yīng)注意防止泄漏、堵塞和漂移等常見故障,確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。MEMS微流控芯片發(fā)展現(xiàn)狀