微流控芯片的原理:微流控芯片基于微流体力学原理,通过对微尺度通道内流体的操控,实现对微小流体的混合、分离、传输和操控。微流控芯片的操作通常通过控制微阀门、微泵等来调节流体的压力、流速和流量,从而实现对微流体的控制。
微流控芯片的分类:微流控芯片可以根据不同的应用领域和功能进行分类,常见的分类包括:生物传感芯片-用于生物医学研究、生物分析和生物检测等领域,如细胞培养芯片、DNA分析芯片等。化学芯片:用于化学分析、化学合成和药物筛选等领域,如微反应器芯片、分析芯片等。环境芯片:用于环境监测和污染物检测等领域,如水质监测芯片、气体传感器芯片等。 微流控芯片技术用于PCR反应。江苏玻璃微流控芯片
微流控芯片在石英和玻璃的加工中,常常利用不同化学方法对其表面改性,然后可以使用光刻和蚀刻技术将微通道等微结构加工在上面。玻璃材料的加工步骤与硅材料加工稍有差异,主要步骤有:1)在玻璃基片表面镀一层 Cr,再用甩胶机均匀的覆盖一层光刻胶;2)利用光刻掩模遮挡,用紫外光照射,光刻胶发生化学反应;3)用显影法去掉已曝光的光胶,用化学腐蚀的方法在铬层上腐蚀出与掩模上平面二维图形一致的图案;4)用适当的刻蚀剂在基片上刻蚀通道;5)刻蚀结束后,除去光刻胶,打孔后和玻璃盖片键合。标准光刻和湿法刻蚀需要昂贵的仪器和超净的工作环境,无法实现快速批量生产。中国香港微流控芯片 实验室微流控分为被动式微流控和主动式微流控。
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。
硬质塑料微流控芯片的耐候性设计与工业应用:在工业检测与环境监测领域,硬质塑料微流控芯片因耐高低温、抗化学腐蚀的特性成为优先。公司针对PMMA、PS等材料开发了紫外稳定化处理工艺,使芯片在-20℃至60℃温度范围内保持结构稳定,适用于户外水质监测与工业过程控制。表面亲疏水改性技术可根据检测需求调整,例如在油液杂质检测芯片中,疏水表面有效排斥油相,确保固体颗粒在流道内的高效捕获;在酸碱浓度检测芯片中,亲水性涂层促进电解液均匀分布,提升传感器响应速度。配合热压成型工艺的高精度复制能力,单芯片流道尺寸误差<1%,满足工业自动化设备对重复性的严苛要求。典型应用包括润滑油颗粒计数芯片、化工反应过程监测芯片,其低成本与高可靠性优势推动了微流控技术在非生物领域的规模化应用。硅片微流道加工集成微电极,构建脑机接口柔性电极系统减少手术创伤。
玻璃基微流控芯片的精密刻蚀与键合工艺:玻璃因其高透光性、化学稳定性及表面平整性,成为光学检测类微流控芯片的理想材料。公司采用湿法刻蚀与干法刻蚀结合工艺,在玻璃基板上实现1-200μm深度的微流道加工,配合双面光刻对准技术,确保流道结构的三维高精度匹配。刻蚀后的玻璃芯片通过高温键合(300-450℃)或阳极键合实现密封,键合强度可达5MPa以上,耐受高压流体传输(如100kPa压力下无泄漏)。典型应用包括荧光显微成像芯片、拉曼光谱检测芯片,其光滑的玻璃表面可直接进行生物分子修饰,用于DNA杂交、蛋白质吸附等反应。公司在玻璃芯片加工中攻克了大尺寸基板(如4英寸晶圆)的均匀刻蚀难题,通过优化刻蚀液配比与等离子体参数,将流道深度误差控制在±2%以内,满足前端科研与工业检测对芯片一致性的严苛要求。显微镜与电镜测量确保微流道精度,支撑高精度生物芯片开发与生产。中国香港微流控芯片 实验室
微流控芯片定制方案。江苏玻璃微流控芯片
数十微米级微流控芯片的多样化结构设计与制造:针对10-100μm尺度的微流控芯片需求,公司提供包括蛇形流道、梯度混合腔、阀门阵列等多样化结构的定制加工。显微镜下可见的复杂三维结构,通过光刻胶模塑、热压成型及激光切割等工艺实现,适用于细胞培养、酶联免疫反应(ELISA)及微化学反应等场景。以数字PCR芯片为例,50μm直径的微腔阵列可将反应体系分割成数万**单元,结合荧光检测实现核酸分子的定量,检测通量较传统方法提升50%。公司在该尺度加工中注重流道流体动力学优化,通过计算流体力学(CFD)模拟流道阻力与混合效率,确保芯片内试剂传输的均匀性与反应可控性。同时,针对硬质塑料与PDMS材料特性,开发了高精度对准键合技术,解决了多材料复合芯片的密封与集成难题,广泛应用于体外诊断试剂盒与便携式检测设备。江苏玻璃微流控芯片
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