微流控芯片簡(jiǎn)介ppt課件.ppt

1、微流體芯片簡(jiǎn)介，1，微流體芯片技術(shù)(Microfluidics)將生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)分析過(guò)程的樣品準(zhǔn)備、反應(yīng)、分離、測(cè)試等基本工作單位集成到微尺度芯片中，從而自動(dòng)化分析的整個(gè)過(guò)程。第一，什么是微流控芯片，第二，Labonachip！microfluidic是一種精確控制和操作微尺度流體(尤其是亞微米結(jié)構(gòu))的技術(shù)。具體來(lái)說(shuō)，微格是指以下特性：小容量(納米升、升、升水平)小體積低能耗設(shè)備自身占用小微流體利用微尺度下的流體控制、工程、物理、化學(xué)、精細(xì)加工和生物工程的多學(xué)制。20世紀(jì)80年代，微流體(microfluidic)出現(xiàn)了，DNA芯片、芯片實(shí)驗(yàn)室、微注技術(shù)、微熱力學(xué)技術(shù)得到了發(fā)展。Microf

2、luidic研究中的空間特性尺度介于1微米(10-6米)和1毫米(10-3米)之間。第一，微流控芯片是什么，第3，2，微流控芯片能做什么，第4，生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：通過(guò)微升或升級(jí)，可以減少寶貴的生物樣品和試劑的消耗，分析速度加倍，成本降低一倍的化學(xué)領(lǐng)域：以前在一個(gè)大實(shí)驗(yàn)室中大量樣品將以前的大分析設(shè)備制成平方厘米大小的分析器，可以大大節(jié)約資源和能源。2004年美國(guó)雜志業(yè)務(wù)2.0(Business2.0)的封面文章“7大新技術(shù)將改變一切”的第5位是微流體芯片系統(tǒng)2006年自然雜志，它可能成為“本世紀(jì)技術(shù)”的專輯。第三次產(chǎn)業(yè)革命“生命科學(xué)技術(shù)革命”的領(lǐng)頭人微流體芯片系統(tǒng)在重復(fù)電子芯片的繁榮，必將改變?nèi)祟愇?/p>

3、來(lái)的生活方式。1995年，美國(guó)第一家microfluidic chip公司CaliperTechnologies在一年內(nèi)籌集了近一千萬(wàn)美元的資金，1999年成功上市，同年市值為7500萬(wàn)美元，2011年為10億美元。第二，微流體芯片，第五，微流體芯片系統(tǒng)從事疾病檢測(cè)、生化分析、蛋白質(zhì)檢測(cè)、藥物篩選、藥物檢驗(yàn)、商品檢驗(yàn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、犯罪科學(xué)、軍事科學(xué)和宇宙科學(xué)等非常廣泛的領(lǐng)域。第二，微流體芯片能做什么，第二，微流體芯片能做什么，第七，nanye，ajoianhuaqhin，* aweiweishi，axii，數(shù)千，數(shù)十萬(wàn)元，Microfluidics)Micro:microfluid ics:應(yīng)用

4、流體學(xué)，如何配置微芯片系統(tǒng)，9，注入泵：工作時(shí)，單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)出控制脈沖旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)，而靜壓泵：恒流泵精密耐用，流量穩(wěn)定，可持續(xù)調(diào)節(jié)高壓力和正數(shù)，輸送物質(zhì)不接觸外界，防止污染，向各種流量添加液體。有微量運(yùn)輸，也可以用在小罐里。注入器，10，電泳：帶電粒子在電場(chǎng)下朝著與電性相反的電極運(yùn)動(dòng)，稱為電泳。帶電粒子在電場(chǎng)中以不同速度移動(dòng)，到達(dá)分離的技術(shù)稱為電泳技術(shù)。磁分類：在磁場(chǎng)內(nèi)的磁性物質(zhì)或電流因磁場(chǎng)的作用而感覺(jué)到磁力，與其他沒(méi)有磁性的物質(zhì)分離。熱傳導(dǎo)：熱量從系統(tǒng)的一部分傳遞到另一部分，或從一個(gè)系統(tǒng)傳遞到另一個(gè)系統(tǒng)的現(xiàn)象稱為傳熱。，取樣器，11，取樣器，12，重力驅(qū)動(dòng)：通過(guò)液體磁重力完成樣品，13，離心

5、力驅(qū)動(dòng)，centrifugalmicrofluidicsplatform，anal.chem.2002，Chem.2002，74，1565-1571，培養(yǎng)：將現(xiàn)有微生物、細(xì)胞和組織培養(yǎng)小型化，通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將微通道變成培養(yǎng)皿，同時(shí)控制溫度、濕度、氣體濃度，生物培養(yǎng)功能，15，分離：應(yīng)用通道內(nèi)的變形或驅(qū)動(dòng)力，在停留時(shí)間，16，光譜檢測(cè)器：光譜儀(Spectroscope)是將組件的復(fù)雜光分解為光譜線的科學(xué)設(shè)備，由棱鏡或衍射光柵等組成，可以使用光譜儀測(cè)量物體表面反射的光。太陽(yáng)的7色光是肉眼可分辨的部分(可見(jiàn)光)，但通過(guò)光譜儀分解太陽(yáng)，按波長(zhǎng)排列，可見(jiàn)光只占光譜內(nèi)的很小范圍，其馀的是肉眼無(wú)法分辨的光譜

6、，如紅外、微波、紫外線、x射線等。通過(guò)光譜儀捕捉光信息，沖洗成照相膠片，或計(jì)算機(jī)化數(shù)字儀器的顯示和分析，測(cè)量物品中包含哪些元素。檢測(cè)器，17，電化學(xué)檢測(cè)器：一種測(cè)量化學(xué)系統(tǒng)或樣品電響應(yīng)的分析方法。它構(gòu)成了化學(xué)電池的組成部分，通過(guò)測(cè)量電池的特定物理量(如電勢(shì)、電流、電導(dǎo)或電量)來(lái)求出物質(zhì)的含量或測(cè)量特定的電化學(xué)特性。18，19，有機(jī)聚合物芯片(PDMSPMMAPC等)玻璃芯片紙芯片，有微流體芯片，20，PDMS:聚二甲基硅氧烷是聚合物硅化合物，一般稱為硅。光學(xué)透明，一般認(rèn)為是惰性、無(wú)毒、不連續(xù)性?；谏镂C(jī)械中包含的微流道系統(tǒng)、密封膠、潤(rùn)滑劑、保護(hù)劑等使用最廣泛的硅的微流體芯片，混合21、a(

7、基本成分)、b(固化劑)的兩個(gè)組件后加熱硬化后透明軟材料的優(yōu)點(diǎn)：惰性、生物相容性、透明、易加工的缺點(diǎn)可用于生產(chǎn)衛(wèi)生陶瓷等的無(wú)毒環(huán)保材料，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，耐候性，粉碎時(shí)不易制作尖銳碎片的微流體芯片，23，PC是幾乎無(wú)色玻璃形態(tài)的無(wú)定形聚合物，具有良好的光學(xué)特性。 PC高分子量樹(shù)脂具有高韌性，主要性能缺陷是水解穩(wěn)定性不夠高，對(duì)間隙敏感，有機(jī)化學(xué)性，不易劃傷，長(zhǎng)期暴露在紫外線下呈黃色。與其他樹(shù)脂一樣，PC易受某些有機(jī)溶劑的濁度影響。以透明板材、渠道加工模具熱壓、加工機(jī)械加工等、24、玻璃：硼硅酸鹽玻璃：SiO2和B2O3為主要成分，制造炊具、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、金屬焊接密封玻璃等的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性好

8、。硼酸鹽玻璃以B2O3為主要成分，熔體溫度低，能抵抗鈉蒸汽腐蝕。含稀土元素的硼酸鹽玻璃折射率高，分散少，是新型光學(xué)玻璃。磷酸鹽玻璃以P2O5為主要成分，折射率低，分散少，用于光學(xué)器件。石英玻璃：SiO2含量大于99.5%，熱膨脹系數(shù)低，高溫，化學(xué)穩(wěn)定性好，通過(guò)紫外線和紅外線，熔體溫度高，粘度大，成型困難。多用于半導(dǎo)體、電光源、光電通信、激光等技術(shù)和光學(xué)系統(tǒng)。鋼化玻璃：屬于安全玻璃。鋼化玻璃實(shí)際上為了提高玻璃的強(qiáng)度，通常使用化學(xué)或物理方法在玻璃表面產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，在玻璃施加外力時(shí)先抵消表面應(yīng)力，以提高承載能力，提高玻璃本身的風(fēng)壓、制冷、沖擊性等。25，其他紙屑金屬芯片凝膠芯片等，26，微結(jié)構(gòu)的形成

9、1經(jīng)典光刻技術(shù)，photolithographproceduresformakingglasstemplate。(a) spinecoatingofphotologicist，(b) coveredwithnos，(c) exposure，(d) developing，(e)etps，適用于硅、玻璃、石英等材料，與現(xiàn)有半導(dǎo)體行業(yè)的方法一致。濕式和干燥法兩種，干燥法分辨率高，相應(yīng)的制造成本也高。Analyst，2004，129，305308，芯片制作和修改，27，2模板澆注(成形法)，processoverviewformassmanufacturingfofplasticmicrofluidi

10、csystem批量生產(chǎn)時(shí)成本低。Anal.Chem .2002，74，78A-86A，28，微結(jié)構(gòu)成形，3模板熱壓，schematic re presentationofthefabricationmethodinvolving hotems適合熱塑性聚合物。applied physicalsletters，2002，80，3614-3616，29，微結(jié)構(gòu)的形成，微結(jié)構(gòu)的形成4激光刻蝕，激光直接加熱聚合物或玻璃以形成微結(jié)構(gòu)的激光刻蝕，Anal.Chem玻璃芯片組合后，高溫爐的加熱速度為10oC/分鐘，在620oC下保溫3.5小時(shí)，然后以10oC/分鐘的速度冷卻。石英芯片粘接溫度最高1000oC

11、以上。這種方法對(duì)操作技術(shù)要求很高?，F(xiàn)代科學(xué)儀器，2001，4，8-12，1熱鍵耦合，31，芯片封裝在玻璃、石英和硅片密封中廣泛使用了陽(yáng)極鍵合方法。就是在結(jié)合過(guò)程中應(yīng)用電場(chǎng)，使結(jié)合溫度低于軟化點(diǎn)溫度。從500-760伏電場(chǎng)加熱到500oC，兩塊玻璃可以結(jié)合在一起。當(dāng)兩塊玻璃板還沒(méi)有接合時(shí)，板間空氣間隙承擔(dān)了大部分電壓降，玻璃板可以被視為具有吸引力的平行板電容器(與電場(chǎng)強(qiáng)度的平方成比例)，因此接合將從兩塊玻璃中最近的點(diǎn)開(kāi)始，中和下一片可移動(dòng)的正電荷(主要是Na)和頂板的負(fù)電荷，從而產(chǎn)生氧化物層(這種密封兩塊玻璃板的過(guò)渡層)。這一點(diǎn)在連接完成后，周圍的空氣間隙相應(yīng)變薄，電場(chǎng)力增加，連接擴(kuò)散，直到整體

12、緊貼?，F(xiàn)代科學(xué)儀器，2001，4，8-12，2陽(yáng)極鍵合，32，芯片封裝，3室溫鍵合，Anal。Chem.2004，76，5597-5602，Wen弧芯片技術(shù)，33，4配合(等離子處理或非處理)聚合物板材直接復(fù)蓋在玻璃或石英板上。5壓縮，schematic illustrationofsealingandconnectionmethod . thetopandbottomlateresareproceedbyascrewandholders，anal.chem.2002秒是專門設(shè)計(jì)的房間，可以去除特定空間范圍內(nèi)空氣中的微粒、有害空氣、細(xì)菌等污染物，并使室溫、潔凈度、室內(nèi)壓力、氣流速度和氣流分布、

13、噪聲振動(dòng)和照明、靜電控制達(dá)到特定需求范圍。也就是說(shuō)，無(wú)論外部空氣條件如何變化，室內(nèi)都有保持原來(lái)要求的潔凈度、溫度、濕度、壓力等性能的功能。初時(shí)最大的作用是控制硅芯片等產(chǎn)品接觸的大氣的潔凈度和溫度及濕度，使產(chǎn)品能夠在稱為初時(shí)的良好環(huán)境空間中生產(chǎn)、制造。產(chǎn)業(yè)初探以非生物粒子的控制為對(duì)象。主要控制空氣塵埃粒子對(duì)工作對(duì)象的污染，內(nèi)部一般保持正壓狀態(tài)。適用于精密機(jī)械產(chǎn)業(yè)、電子產(chǎn)業(yè)(半導(dǎo)體、集成電路等)航空航天產(chǎn)業(yè)、高純化學(xué)產(chǎn)業(yè)、核工業(yè)、光子機(jī)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)(光盤、膠片、磁帶生產(chǎn))液晶玻璃(LCD)、計(jì)算機(jī)硬盤、計(jì)算機(jī)磁頭生產(chǎn)等多種產(chǎn)業(yè)。生物超靜定間主要控制生物粒子(細(xì)菌)和非生物粒子(灰塵)對(duì)工作對(duì)象的污染。

14、可以分享。a，主要控制微生物(細(xì)菌)對(duì)象污染的一般生物初探。同時(shí)，內(nèi)部材料必須能經(jīng)受各種滅菌劑侵蝕，內(nèi)部一般保證正壓。本質(zhì)上，內(nèi)部材料要經(jīng)過(guò)能經(jīng)受各種滅菌處理的工業(yè)初定室。例如：制藥行業(yè)、醫(yī)院(手術(shù)室、無(wú)菌病房)食品、化妝品、飲料產(chǎn)品生產(chǎn)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室、理化檢驗(yàn)室、血站等。b，生物安全超凈室：主要控制工作對(duì)象的生命體粒子對(duì)外部及人類的污染。內(nèi)部要保持與大氣的負(fù)壓。例如：細(xì)菌、生物學(xué)、清潔實(shí)驗(yàn)室、物工程(重組基因、疫苗準(zhǔn)備)、必要條件、39、光刻：光刻/紫外線曝光機(jī)(MaskAligner)又名：口罩對(duì)齊曝光機(jī)、曝光系統(tǒng)、曝光系統(tǒng)、曝光系統(tǒng)常用作遮罩對(duì)齊光刻技術(shù)的光刻技術(shù)稱為MaskAlignmentSystem。在典型的光刻工藝中，硅片表面的清洗和干燥、涂層、自旋涂層、軟烘焙、對(duì)齊曝光、背面烘焙、開(kāi)發(fā)、硬烘焙、蝕刻、和其他工藝，即光折變(Photolithography)，意味著使用光制作一個(gè)圖形(過(guò)程)在硅片表面選擇粘合劑，然后將掩碼模板的圖形傳輸?shù)秸掌拇嫫鞯倪^(guò)程中，將設(shè)備或電路結(jié)構(gòu)臨時(shí)“復(fù)制”到硅片上的過(guò)程。