微流控芯片概述

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微流控芯片，也被称为芯片实验室（LOC），是一种允许在微米级微管中精确操作微量流体的芯片，以在微米级芯片上执行传统物理、化学或生物实验的各种功能。微流控芯片已经成为以单细胞分辨率研究生物系统的强大工具。同时，微流控芯片不仅可以广泛用于控制微滴的产生、微流控扩散筛选和蛋白质-配体相互作用的检测，还可以用于生物化学中的分子测定。 微流控芯片具有自动化程度高、效率高、产量高、小型化、低成本和超低的试剂消耗等优点。特别是在微纳流体的精确操作中，流体操作的精度可以达到纳升甚至飞秒，因此在生物学、医学、物理学和化学等许多跨学科领域具有巨大的研究潜力。 微流体是一种微通道图案，通过模制或雕刻而成。这种结合到微流控芯片中的微通道网络通过穿过芯片挖空的几个不同尺寸的孔与宏观环境相连。正是通过这些路径，流体被注入到微流体芯片中并从微流控芯片排出。流体被引导、混合、分离或操纵以实现多路复用、自动化和高通量系统。必须精确阐述微通道网络设计，以实现所需的功能（芯片实验室、病原体检测、电泳、DNA分析等）。添加图片注释，不超过 140 字（可选）  为了准确管理微通道内的流体，需要特定的系统。这些元件可以嵌入微流控芯片内部，如Quake阀，也可以嵌入微流控芯片外部，如压力控制器。 微流控芯片在微观尺度上利用液体和气体的物理和化学特性。与传统尺寸的系统相比，微流体设备提供了几个优点。微流控芯片允许分析和使用体积较小的样品、化学品和试剂，从而降低全球应用费用。由于体积小巧，可以同时执行许多操作，缩短了实验时间。它们还提供了卓越的数据质量和实质性的参数控制，允许过程自动化，同时保持性能。他们有能力处理和分析样品，只需少量的样品处理。微流控芯片经过精心设计，使得所结合的自动化允许用户生成需要低水平专业知识和大量功能的多步骤反应。微系统执行从检测毒素到分析DNA序列或创建喷墨打印设备的功能。 微流控芯片具有多种优点：更快的反应时间、增强的分析灵敏度、增强的温度控制、便携性、更容易的自动化和并行化，并且很便宜，因为它不需要使用各种昂贵的设备。 如今，微流控芯片为多个研究领域提供了有效的工具，更具体地说，用于生物分析： •为最终用户集成和简化了整个生物过程 •高通量、多路复用和高度并行的分析 •反应和/或分离时间更短，分析速度更快 •用于护理点应用的便携式设备 •试剂消耗低 •每次分析的成本降低 •精确测量，微流控芯片允许在特定应用中提高测量分辨率添加图片注释，不超过 140 字（可选） 芯片实验室 芯片实验室（LOC）是一种在小型化规模上进行一种或几种分析的设备，通常在实验室中进行。它将多种高分辨率实验室技术（如化学物质的合成和分析或流体测试）集成并自动化到适合芯片的系统中。以这种规模运作有很多好处。样品分析可以在产生样品的地点进行，而不是被运送到广泛的实验室设施。微流控芯片在这种规模下的行为使控制样本的移动和相互作用变得更容易，使反应更加有力，并最大限度地减少化学废物。它还可以减少接触危险化学品。 芯片实验室设备是微机电系统（MEMS）设备的一个细分，通常用“微全分析系统”（µTAS）表示。MEMS是将信息中继到执行分析的微控制器的信息传感器。这些机械小型化系统由一些基板（硅、玻璃等）组成。它们利用了各种类型的技术。包含整个概念的是纳米流体学。纳米流体学研究仅限于纳米（10-9m）尺寸结构的流体的行为、操作和控制。纳米传感器是许多芯片实验室系统的主要组成部分。传感器已经使用碳纳米管等纳米材料进行了精心设计，适用于捕获非常低的体积，如单个细胞样品甚至更小的样品。这些是非常有利的，因为它们允许在芯片实验室系统中具有高度的分析灵活性，同时保持设备的小尺寸。 器官微流控芯片 微流控芯片中的器官芯片是3D细胞培养的微型设备，旨在在计算机芯片上复制活体器官的关键功能。这些微流控芯片比传统的细胞培养技术更有效，因为它们能够模拟微环境及其对器官功能的影响。这允许研究特定器官的人体生理学，并启动人工疾病模型的发展。 器官微流控芯片使用微流控芯片技术和微制造技术来更好地复制活体器官的功能。现在已知的有肠道、心脏、肝脏、肺、肿瘤、肌肉等多个器官模型芯片。 微流控芯片的历史始于20世纪50年代，在这一时期，第一个晶体管被发明，微技术也随之出现。喷墨打印技术也是在这一时期发明的，利用其中微小的管道输送墨水进行打印。 在60年代，为了进行太空探索，计算机被小型化了。第一批集成电路和微处理器诞生了。光刻等技术被开发出来，并被允许在半导体晶片上小型化和集成数千个晶体管。这些技术随后被用于压力传感器的生产。 在1979年，由于使用了为微电子行业开发的硅蚀刻程序，第一台包含集成在硅片上的机械微元件的微型气相色谱仪问世。 80年代，一种名为微机电系统（MEMS）的新型设备出现了，应用于压力传感器和打印等行业。到20世纪80年代末，第一批基于硅微加工的微型阀和微型泵被制造出来。在接下来的几年里，开发了几种基于硅的分析系统。当时，微流控芯片仍然由硅或玻璃基板制成，需要重工业设施和高端的技术。 在90年代，研究人员花了大量时间研究MEMS在生物学、化学和生物医学领域的应用，以便控制微通道中的液体。他们开发了用于集成分析系统的微流体处理设备，如微泵、热流传感器和质量流传感器，应用于流体传输、计量、混合等方面。 在20世纪90年代中期，微机电系统技术实现了基因组学研究的工具。美国军方，特别是美国国防部高级研究计划局（DARPA）支持这项研究，因为他们对便携式生物和化学战剂探测系统感兴趣。围绕着在单个微流控芯片上进行完整的实验室分析，可以改变传感器功能的概念的阐述，启动了一个领先的研究领域。在90年代末，软光刻的使用允许通过使用聚合物模具生产廉价的微流控芯片。 在21世纪初，基于在聚合物中成型微通道的技术，如PDMS，得到了巨大的扩展。由于这些设备的成本和生产时间的减少，大量实验室能够进行微流体研究。如今，许多微泵、混合器、微阀和其他装置可应用于微流控芯片。添加图片注释，不超过 140 字（可选） 流控芯片概述
微流控芯片，也被称为芯片实验室（LOC），是一种允许在微米级微管中精确操作微量流体的芯片，以在微米级芯片上执行传统物理、化学或生物实验的各种功能。微流控芯片已经成为以单细胞分辨率研究生物系统的强大工具。同时，微流控芯片不仅可以广泛用于控制微滴的产生、微流控扩散筛选和蛋白质-配体相互作用的检测，还可以用于生物化学中的分子测定。
微流控芯片具有自动化程度高、效率高、产量高、小型化、低成本和超低的试剂消耗等优点。特别是在微纳流体的精确操作中，流体操作的精度可以达到纳升甚至飞秒，因此在生物学、医学、物理学和化学等许多跨学科领域具有巨大的研究潜力。
微流体是一种微通道图案，通过模制或雕刻而成。这种结合到微流控芯片中的微通道网络通过穿过芯片挖空的几个不同尺寸的孔与宏观环境相连。正是通过这些路径，流体被注入到微流体芯片中并从微流控芯片排出。流体被引导、混合、分离或操纵以实现多路复用、自动化和高通量系统。必须精确阐述微通道网络设计，以实现所需的功能（芯片实验室、病原体检测、电泳、DNA分析等）。


为了准确管理微通道内的流体，需要特定的系统。这些元件可以嵌入微流控芯片内部，如Quake阀，也可以嵌入微流控芯片外部，如压力控制器。
微流控芯片在微观尺度上利用液体和气体的物理和化学特性。与传统尺寸的系统相比，微流体设备提供了几个优点。微流控芯片允许分析和使用体积较小的样品、化学品和试剂，从而降低全球应用费用。由于体积小巧，可以同时执行许多操作，缩短了实验时间。它们还提供了卓越的数据质量和实质性的参数控制，允许过程自动化，同时保持性能。他们有能力处理和分析样品，只需少量的样品处理。微流控芯片经过精心设计，使得所结合的自动化允许用户生成需要低水平专业知识和大量功能的多步骤反应。微系统执行从检测毒素到分析DNA序列或创建喷墨打印设备的功能。
微流控芯片具有多种优点：更快的反应时间、增强的分析灵敏度、增强的温度控制、便携性、更容易的自动化和并行化，并且很便宜，因为它不需要使用各种昂贵的设备。
如今，微流控芯片为多个研究领域提供了有效的工具，更具体地说，用于生物分析：
•为最终用户集成和简化了整个生物过程
•高通量、多路复用和高度并行的分析
•反应和/或分离时间更短，分析速度更快
•用于护理点应用的便携式设备
•试剂消耗低
•每次分析的成本降低
•精确测量，微流控芯片允许在特定应用中提高测量分辨率


芯片实验室
芯片实验室（LOC）是一种在小型化规模上进行一种或几种分析的设备，通常在实验室中进行。它将多种高分辨率实验室技术（如化学物质的合成和分析或流体测试）集成并自动化到适合芯片的系统中。以这种规模运作有很多好处。样品分析可以在产生样品的地点进行，而不是被运送到广泛的实验室设施。微流控芯片在这种规模下的行为使控制样本的移动和相互作用变得更容易，使反应更加有力，并最大限度地减少化学废物。它还可以减少接触危险化学品。
芯片实验室设备是微机电系统（MEMS）设备的一个细分，通常用“微全分析系统”（µTAS）表示。MEMS是将信息中继到执行分析的微控制器的信息传感器。这些机械小型化系统由一些基板（硅、玻璃等）组成。它们利用了各种类型的技术。包含整个概念的是纳米流体学。纳米流体学研究仅限于纳米（10-9m）尺寸结构的流体的行为、操作和控制。纳米传感器是许多芯片实验室系统的主要组成部分。传感器已经使用碳纳米管等纳米材料进行了精心设计，适用于捕获非常低的体积，如单个细胞样品甚至更小的样品。这些是非常有利的，因为它们允许在芯片实验室系统中具有高度的分析灵活性，同时保持设备的小尺寸。
器官微流控芯片
微流控芯片中的器官芯片是3D细胞培养的微型设备，旨在在计算机芯片上复制活体器官的关键功能。这些微流控芯片比传统的细胞培养技术更有效，因为它们能够模拟微环境及其对器官功能的影响。这允许研究特定器官的人体生理学，并启动人工疾病模型的发展。
器官微流控芯片使用微流控芯片技术和微制造技术来更好地复制活体器官的功能。现在已知的有肠道、心脏、肝脏、肺、肿瘤、肌肉等多个器官模型芯片。
微流控芯片的历史始于20世纪50年代，在这一时期，第一个晶体管被发明，微技术也随之出现。喷墨打印技术也是在这一时期发明的，利用其中微小的管道输送墨水进行打印。
在60年代，为了进行太空探索，计算机被小型化了。第一批集成电路和微处理器诞生了。光刻等技术被开发出来，并被允许在半导体晶片上小型化和集成数千个晶体管。这些技术随后被用于压力传感器的生产。
在1979年，由于使用了为微电子行业开发的硅蚀刻程序，第一台包含集成在硅片上的机械微元件的微型气相色谱仪问世。
80年代，一种名为微机电系统（MEMS）的新型设备出现了，应用于压力传感器和打印等行业。到20世纪80年代末，第一批基于硅微加工的微型阀和微型泵被制造出来。在接下来的几年里，开发了几种基于硅的分析系统。当时，微流控芯片仍然由硅或玻璃基板制成，需要重工业设施和高端的技术。
在90年代，研究人员花了大量时间研究MEMS在生物学、化学和生物医学领域的应用，以便控制微通道中的液体。他们开发了用于集成分析系统的微流体处理设备，如微泵、热流传感器和质量流传感器，应用于流体传输、计量、混合等方面。
在20世纪90年代中期，微机电系统技术实现了基因组学研究的工具。美国军方，特别是美国国防部高级研究计划局（DARPA）支持这项研究，因为他们对便携式生物和化学战剂探测系统感兴趣。围绕着在单个微流控芯片上进行完整的实验室分析，可以改变传感器功能的概念的阐述，启动了一个领先的研究领域。在90年代末，软光刻的使用允许通过使用聚合物模具生产廉价的微流控芯片。
在21世纪初，基于在聚合物中成型微通道的技术，如PDMS，得到了巨大的扩展。由于这些设备的成本和生产时间的减少，大量实验室能够进行微流体研究。如今，许多微泵、混合器、微阀和其他装置可应用于微流控芯片。



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