安捷伦在微流控技术平台上的三个主要产品是Agilent 2100、 Bioanalyzer/5100、 Automated Lab-on-a-Chip (后有斯坦福大学Stephen Quake研究小组开发的微流体控制因素大规模地综合应用和瑞士Spinx Technologies开发的激光控制阀门。澳大利亚墨尔本蒙纳士大学的研究者正在开发可在微通道内吸取、混合和浓缩分析样品的等离子体偏振方法。等离子体不接触工作流体便可产生“推力”,具有维持流体稳定流动,对电解质溶液不敏感也不受其污染的优点。瑞士苏黎士联邦工业大学的David Juncker认为,流体的驱动没有必要采用这类高新技术,利用简单的毛细管效应就可以驱动流体通过微通道。微流控分为被动式微流控和主动式微流控。山东图解微流控芯片实验室 pdf
微流控芯片小批量生产的成本优化策略:针对研发阶段与中小批量订单需求,公司构建了“快速原型-工艺优化-小批量试产”的全流程成本控制体系。在快速原型阶段,采用3D打印硅模(成本较传统光刻降低60%)与手工键合,7个工作日内交付首版样品;工艺优化阶段通过DOE(实验设计)筛选比较好加工参数,将材料利用率提升至90%以上;小批量生产(100-10,000片)时,利用共享模具与标准化封装流程,较传统批量工艺降低40%的单芯片成本。例如,某科研团队定制的500片细胞分选芯片,通过该策略将单价控制在大规模量产的70%,同时保持±1%的流道尺寸精度。公司还提供阶梯式定价与工艺路线建议,帮助客户在保证性能的前提下实现成本比较好化,尤其适合初创企业与高校科研项目的器件开发需求。陕西微流控芯片制作流程微流控芯片技术用于毛细管电泳分离。
美国Caliper Life Sciences公司Andrea Chow博士认为,微流控技术的成功取决于技术上的跨界联合、技术和应用,这三个因素是相关的。他说:“为形成联合,我们尝试了所有可能达到一定复杂性水平的应用。从长远且严密的角度来对其进行改进,我们发现了很多无需经过复杂的集成却有较高使用价值的应用,如机械阀和微电动机械系统(MEMS)。改进的微流控技术,一般用于蛋白或基因电泳,常常可取代聚丙烯酰胺凝胶电泳。进一步开发的微流控芯片可用于酶和细胞的检测,在开发新prescription面很有用。
lab-on-chip 产生的应用目的是实现微全分析系统的目标-芯片实验室,目前工作发展的重点应用领域是生命科学领域。当前(2006)研究现状:创新多集中于分离、检测体系方面;对芯片上如何引入实际样品分析的诸多问题,如样品引入、换样、前处理等有关研究还十分薄弱。它的发展依赖于多学科交叉的发展。目前媒体普遍认为的生物芯片(micro-arrays),如,基因芯片、蛋白质芯片等只是微流量为零的点阵列型杂交芯片,功能非常有限,属于微流控芯片(micro-chip)的特殊类型,微流控芯片具有更广的类型、功能与用途,可以开发出生物计算机、基因与蛋白质测序、质谱和色谱等分析系统,成为系统生物学尤其系统遗传学的极为重要的技术基础。深硅刻蚀实现 500μm 以上深度微流道,适用于高压流体控制与微反应器。
利用微流控芯片对tumour标志物检测:通过检测tumour特异性生物标志物含量可以在早期得知患病信息,也可用于监测抗tumour药物治疗效果。在tumour检测领域,Regiart等研制一种用于tumour生物标志物检测的超敏感便携式微流控设备,总检测时间只需20 min,具有稳定性高、携带方便、敏感性高等优点。由于tumour的分子机制复杂,不能依靠单一生物标志物来诊断,同时测定一组生物标志物可显著提高诊断的特异性和准确性。Jones等人设计了一款可同时检测8种标志物的微流控免疫芯片,用于诊断前列腺cancer并区分是否具有侵袭性,以减少患者不必要的活检和手术。POCT 微流控芯片通过集成设计,实现无泵阀自动化样本处理与快速检测。甘肃微流控芯片产业化
微流控芯片的流体驱动与检测。山东图解微流控芯片实验室 pdf
微流控芯片键合工艺的密封性与可靠性优化:键合工艺是微流控芯片封装的关键环节,公司针对不同材料组合开发了多元化键合技术。对于PDMS软芯片,采用氧等离子体活化键合,键合强度可达20kPa,满足低压流体(<50kPa)长期稳定传输;硬质塑料芯片通过热压键合(温度80-150℃,压力5-10MPa)实现无缝连接,适用于高压流路(如200kPa以上);玻璃与硅片的阳极键合(电压500-1000V,温度300℃)则形成化学共价键,键合界面缺陷率<0.1%。键合前通过激光微加工去除流道边缘毛刺,配合机器视觉对准系统(精度±2μm),确保多层结构的精细对位。密封性能检测采用压力衰减法(分辨率0.1kPa)与荧光渗漏成像,确保芯片在复杂工况下无泄漏。该技术体系保障了微流控芯片从实验室原型到工业级产品的可靠性跨越,广泛应用于体外诊断、生物制药等对密封性要求极高的领域。山东图解微流控芯片实验室 pdf