微流控芯片控制與驅動
微流控芯片最初只是作為納米技術革命的一個補充,在經(jīng)歷了大肆宣傳及冷落的不同時期后,最終卻實現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)。微流控芯片最初在美國被稱為“芯片實驗室”,在歐洲被稱為“微整合分析芯片”,隨著材料科學、微納米加工技術和微電子學所取得的突破性進展,微流控芯片也得到了迅速發(fā)展。
對于微流控芯片的控制與驅動,我們很困惑,是怎樣進行的?
1、微流控芯片是通過微細加工技術將微管道,微泵,微閥,微儲液器,微電級,微檢測原件和連接器等功能元件像集成電路一樣,使它們集成在芯片材料(基片)上的微全分析系統(tǒng)。面積一般約為幾平方厘米。微流體的可控性是微流控芯片區(qū)別與點陣式芯片的基本質特征,也是其被稱為“主動式”芯片的原因。
2、微流體控制是微流控芯片實驗室的操作核心,涉及的進樣,混合,反應,分離等過程無一不是在可控流體的運動中完成,閥則是流體控制的核心部分?;镜奈⒘骺丶夹g有驅動(微泵)控制,微閥控制,芯片微通道構型控制,通道表面性質控制等,微流體的控制與驅動以電滲控制和微閥操作控制技術為主,微系統(tǒng)的層流效應與分子擴散效應也起著十分重要的作用。
3、電滲控制是指電場作用下,微通道中液體沿通道內壁作定向移動的現(xiàn)象、影響電滲流的因素包括通道表面的組成一緩沖液性質,外加電場強度,溫度等,通過對這些影響因素的調節(jié),改變通道內壁表面的電荷性質和密度,調節(jié)微通道網(wǎng)絡中不同節(jié)點的電壓值,就可控制電滲流即微流體的遷移速度和運行方向,完成較為復雜的混合,反應和分離等操作。
4、有報道利用聚合高分子電解質涂層,進行聚苯乙烯和丙烯酸為基質的微芯片通道內表面的涂層改性,從而控制微系統(tǒng)中液體的流動方向,甚至可以在一個通道內實現(xiàn)兩個流向相反的液流的同時操作。
5、凡是能控制微通道閉合和開啟狀態(tài)的部件,并具有低泄露,低功耗,響應快,線性操作等性能,均能作為微流控芯片的微閥。
6、微反應器是一種單元反應界面為微米級的微型化學反應系統(tǒng),隨著微反應系統(tǒng),隨著微反應器線性尺度的減少,對化學反應非常重要的濃度,壓力,密度,溫度等梯度很快得到增加,從而使混合和反應時間縮小到毫秒級以下。
7、生物樣品分析如DNA雜交,酶反應,蛋白質折疊等涉及到樣品的快速均勻混合,反應物的混合程度直接影響著反應的速度和產(chǎn)物的的率;微通道中通道較短,體積較小,反應時間很短,反應相對難以完成,所以快速均勻混合顯得尤其重要,因此微混合器也就成為微流控集成設計的重要組成部分。
由于微流控芯片在生物、化學、醫(yī)學等領域的巨大潛力,已經(jīng)發(fā)展成為一個生物、化學、醫(yī)學、流體、電子、材料、機械等學科交叉的嶄新研究領域。微流控是朝陽行業(yè),目前,微流控芯片系統(tǒng)正處于當前發(fā)展的前沿,未來發(fā)展不可估量。
標簽:   微流控 微流控芯片
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