阵列化微圆柱微流控芯片注塑关键技术研究

三联生物全自动生物芯片微阵列化学发光检测平台SLXP-001标准操作规程

全自动生物芯片微阵列化学发光检测平台SLXP-001标 准操作规程（程序版本01） 一、开机：打开仪器主机电源开关（仪器左上角）和温度控制开关（仪器右侧门打开里面的绿色按钮）→仪器进行开机自检→双击打开软件BIOCHIP_ANALYSIS→登陆→进入操作界面→【日常操作】→【系统初始化】 二、操作前准备： 1、检查废液桶内的废水，液位超过2/3时需清空；检查垃圾盒内的废料，废料超过垃圾盒1/3时需清空；检查洗液液位，当液位低于1/3时应及时补充。 2、将二抗反应液、检测液A和B加够当天的用量。二抗反应液放于1~6号相应的位置内，检测液A和B 分别放置于11和12号位。（不同批号试剂盒中相同批号的反应液和检测液A、B可以合并使用） 三、定标和质控：当使用新的批号试剂盒时，要进行定标和质控。 1、输入浓度值：点击【工作设置】→【试剂盒信息】→【添加试剂盒】→输入新的批号并选择项目→【确认】→【标准品浓度】→选择所添加的试剂盒，之后在右边界面出现标准品1~5和质控品的浓度修改界面，然后按照浓度表修改浓度或者扫描二维码输入浓度→【修改】。 2、定标液和质控液准备：分别用200μL蒸馏水复溶标准品5-1和质控品，将复溶后的校准品5-1和质控品各取200μL按照顺序加到各反应杯中。 3、校准品申请：【日常操作】→【定标质控申请】，选择要定标的芯片种类，试剂盒批号等→【确认申请】 三、样本准备： 1、根据血清数量将相应数量的空反应杯放置于杯架上； 2、用纯水按1：9稀释Mak处理液，之后每个杯子中加入20μL稀释后的Mak处理液； 3、按照一定顺序向杯子中加入180μL的血清，并与反应杯中的Mak处理液混匀。 四、样本申请：点击【日常操作】→【样本申请】→单击检查项目列表中所要检查的项目→在试剂盒批号的下拉菜单中选择对应批号→输入患者姓名、性别等信息→录入下一个样本信息（当最后一个样本血清信息录入完毕之后，点击完成申请） 五、仪器启动： 1、人工放芯片程序

微流控芯片的发展及制造工艺介绍

微流控芯片的发展及制造工艺介绍 微流控芯片的发展微全分析系统的概念是在1990年首欠由瑞士Ciba2Geigy 公司的Manz与Widmer提出的，当时主要强调了分析系统的“微”与“全”，及微管道网络的MEMS加工方法，而并未明确其外型特征。次年Manz等即在平板微芯片上实现了毛细管电泳与流动。微型全分析系统当前的发展前沿。微流控分析系统从以毛细管电泳分离为核心分析技术发展到液液萃取、过滤、无膜扩散等多种分离手段。其中多相层流分离微流控系统结构简单，有多种分离功能，具有广泛的应用前景。已有多篇文献报道采用多相层流技术实现芯片上对试样的无膜过滤、无膜参析和萃取分离。同时也有采用微加工有膜微渗析器完成质谱分析前试样前处理操作的报道。流控分析系统从以电渗流为主要液流驱动手段发展到流体动力气压、重动、离心力、剪切力等多种手段。 直至今日，各国科学家在这一领域做出更加显着地成绩。微流控技术作为当前分析科学的重要发展前沿，在研究与应用方面都取得了飞速的发展。 微流控芯片的原理 微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统，将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上，加载生物样品和反应液后，采用微机械泵。电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动，形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应。激光诱导荧光、电化学和化学等多种检测系统以及与质谱等分析手段结合的很多检测手段已经被用在微流控芯片中，对样品进行快速、准确和高通量分析。微流控芯片的最大特点是在一个芯片上可以形成多功能集成体系和数目众多的复合体系的微全分析系统？微型反应器是芯片实验室中常用的用于生物化学反应的结构，如毛细管电泳、聚合酶链反应、酶反应和DNA 杂交反应的微型反应器等。其中电压驱动的毛细管电泳（Capillary Electrophoresis ，CE）比较容易在微流控芯片上实现，因而成为其中发展最快的技术。它是在芯片上蚀刻毛细管通道，在电渗流的作用下样品液在通道中泳动，完成对样品的检测分析，如果在芯片上构建毛细管阵列，可在数分钟内完成对数百

温度控制的PCR-CE微流控芯片的设计与制作

温度控制的PCR-CE微流控芯片的设计与制作 【摘要】微流控芯片在生物工程、医学等领域有很广泛的应用背景。基于MEME工艺技术研究人员设计并制作一种可以实时温度控制的PCR-CE微流控芯片。其中芯片系统设计主要包括芯片结构的制作和温度控制电路的设计两部分，本文详细介绍了芯片的组成、制作过程、温度控制电路的硬件系统设计、程序设计等主要内容，并进行相关实验验证了芯片的可操作性。 【关键词】微流控芯片；PCR-CE；Labview；温度控制 1.引言 微流控芯片的研究和发展已成为生物与医疗等领域的一个重点课题，因此设计一种能够完成某种实验的功能化芯片平台已成为科研人员关注的重点，性能良好的微流控芯片可以很好的解决实验中所遇到的难题，并且相对于其他大型设备，具有结构微小、使用便捷和制作费用较低等优势[1]。 基于上述微流控芯片的优势所在，利用微加工技术的特点，制作出一种集成式的PCR-CE芯片，主要目的是利用其作为PCR反应与CE分离检测的实验平台，较为方便与快捷的进行生物反应实验。 2.PCR-CE芯片的设计模型 我们设计的PCR-CE微流控芯片主要是要把分子的PCR反应与CE检测这两部分功能实现在同一块的芯片上，因为DNA的合成出的产物混在原料中，需要CE过程分离，并对产物进行检测，所以这两部分是一个连续的过程，相辅相成，因此将PCR与CE集成在同一块芯片上，提高了生物检测的效率。 本文设计的PCR-CE芯片为双层结构，基于玻璃材料具有热传导效果好、光学性能较好、表面改性容易、生物性能好、电渗效果优良等特性，以及聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS)具有获得高深宽比结构、生物性能较好、价格低廉和加工周期较短等特性[2]，采用PDMS-玻璃的复合芯片结构。其中PDMS材料可以作为PCR反应腔室和CE分离的制作材料；玻璃材料作为芯片的基底，同时两者的封装键合的工艺简单实用，且封装后效果较好，所以便于制作出PDMS-玻璃的结构芯片。 3.加工与制备 加工制备芯片主要采用MEMS工艺，分别对芯片的上层PDMS盖片与下层Pt电极层进行微加工处理。下面主要讲解芯片的加工过程。 3.1 掩膜版的制作

生物芯片及应用简介

生物芯片及应用简介 简介 生物芯片（biochip）是指采用光导原位合成或微量点样等方法，将大量生物大分子比如核酸片段、多肽分子甚至组织切片、细胞等等生物样品有序地固化于支持物（如玻片、硅片、聚丙烯酰胺凝胶、尼龙膜等载体）的表面，组成密集二维分子排列，然后与已标记的待测生物样品中靶分子杂交，通过特定的仪器比如激光共聚焦扫描或电荷偶联摄影像机（CCD）对杂交信号的强度进行快速、并行、高效地检测分析，从而判断样品中靶分子的数量。由于常用玻片/硅片作为固相支持物，且在制备过程模拟计算机芯片的制备技术，所以称之为生物芯片技术。根据芯片上的固定的探针不同，生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片、组织芯片，另外根据原理还有元件型微阵列芯片、通道型微阵列芯片、生物传感芯片等新型生物芯片。如果芯片上固定的是肽或蛋白，则称为肽芯片或蛋白芯片；如果芯片上固定的分子是寡核苷酸探针或DNA，就是DNA芯片。由于基因芯片（Genechip）这一专有名词已经被业界的领头羊Affymetrix公司注册专利，因而其他厂家的同类产品通常称为DNA微阵列(DNA Microarray)。这类产品是目前最重要的一种，有寡核苷酸芯片、cDNA芯片和Genomic芯片之分，包括二种模式：一是将靶DNA固定于支持物上，适合于大量不同靶DNA的分析，二是将大量探针分子固定于支持物上，适合于对同一靶DNA进行不同探针序列的分析。 生物芯片技术是90年代中期以来影响最深远的重大科技进展之一，是融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新技术，具有重大的基础研究价值，又具有明显的产业化前景。由于用该技术可以将极其大量

一文解析微流控技术原理及起源

一文解析微流控技术原理及起源 微流控技术的起源微型化、集成化和智能化，是现代科技发展的一个重要趋势。伴随着微机电加工系统（MEMS ）技术的发展，电子计算机已由当年的”庞然大物”演变成由一个个微小的电路集成芯片组成的便携系统，甚至是一部微型的智能手机。MEMS技术全称Micro Electromechanical System ，MEMS设想是由诺贝尔物理学奖获得者Richard Feynman教授于1959年提出，其基本概念是用半导体技术，将现实生活中的机械系统微型化，形成微型电子机械系统，简称微机电系统。 1962年全球第一款微型压力传感器面世，这一创新产品后来被应用于汽车安全（轮胎压力检测）和医疗（有创血压计），开启了MEMS时代。今天MEMS技术在军事、航天航空，生物医药、工业交通及消费领域扮演核心技术的角色，智能手机中就嵌入了多个MEMS 芯片，如麦克风，加速度计，GPS定位等。 微流控技术原理微流控（microfluidics ）是一种精确控制和操控微尺度流体，以在微纳米尺度空间中对流体进行操控为主要特征的科学技术，具有将生物、化学等实验室的基本功能诸如样品制备、反应、分离和检测等缩微到一个几平方厘米芯片上的能力，其基本特征和最大优势是多种单元技术在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成。是一个涉及了工程学、物理学、化学、微加工和生物工程等领域的交叉学科。 微流控是系统的科学技术，它使用几十到几百微米尺度的管道，处理或操控很少量的（10*至10~18升，1立方毫米至1立方微米）流体。最初的微流控技术被用于分析。微流控为分析提供了许多有用的功能：使用非常少的样本和试剂做出高精度和高敏感度的分离和检测，费用低，分析时间短，分析设备的印记小。微流控既利用了它最明显的特征一一尺寸小，也利用了不太明显的微通道流体的特点，比如层流。它本质上提供了在空间和时间上集中控制分子的能力。 基于微流控芯片的代表性关键技术1、微流控分析芯片是新一代床旁诊断（Point of care

微流控芯片的加工方法

微流控芯片的加工方法 MEMS技术是u-TAS发展的基础，也是微流控芯片加工中最广泛采用的方法。MEMS加工技术包括了常规平面工艺中的光刻、氧化、扩散、化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)生长、镀膜、压焊等，又增加了三维体加工工艺，如双面光刻、各向异性和各向同性化学腐蚀、等离子或离子束深刻蚀、LIGA技术、硅—硅键合、硅—玻璃键合等。 目前，国际上应用较为广泛的MEMS制造技术有牺牲层硅工艺、体微切削加工技术和LIGA工艺等，新的微型机械加工方法还在不断涌现，这些方法包括多晶硅的熔炼和声激光刻蚀等。结合微流控芯片的具体功能要求与芯片选用的材料特性，微流控芯片的加工工艺在MEMS加工工艺基础上有所发展，主要包括光刻和蚀刻等常规工艺，以及模塑法、软光刻、激光切蚀法、LIGA技术等特殊工艺。 1、硅质材料加工工艺 在硅材料的加工中，光刻(lithography)和湿法刻蚀(wetetching)技术是2种常规工艺。由于硅材料具有良好的光洁度和很成熟的加工工艺，主要用于加工微泵、微阀等液流驱动和控制器件，或者在热压法和模塑法中作为高分子聚合物材料加工的阳模。光刻是用光胶、掩模和紫外光进行微制造。光刻和湿法蚀刻技术通常由薄膜沉淀、光刻、刻蚀3个工序组成。

首先在基片上覆盖一层薄膜，在薄膜表面用甩胶机均匀地附上一层光胶。然后将掩模上的图像转移到光胶层上，此步骤为光刻。再将光刻上的图像，转移到薄膜，并在基片上加工一定深度的微结构，此步骤完成了蚀刻。 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胶；2)利用光刻掩模遮挡，用紫外光照射，光胶发生化学反应；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，除去光胶和牺牲层，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， 2、高聚物材料加工工艺 以高聚物材料为基片加工微流控芯片的方法主要有：模塑法、热压法、LIGA技术、激光刻蚀法和软光刻等。模塑法是先利用光刻和蚀刻的方法制作出通道部分突起的阳模，然后在阳模上浇注液体的高分子材料，将固化后的高分子材料与阳模剥离后就得到了具有微结构的基片，之后与盖片(多为玻璃)封接后就制得高聚物微流控芯片。这一方法简单易行，不需要高技术设备，是大量生产廉价芯片的方法。热压法也需要事先获得适当的阳模。热压法的具体步骤为：在热压装置中将高聚物基片与阳模紧贴在一起，当基片加热到软化温度后，对阳模施加压力，可在基片上印制出相应的微结构，将阳模和基片一起冷却后脱模，就得到所需的微结构。此法比较适用于PMMA和PC等聚合物材料。LIGA技术适合高深宽比的聚合物芯片的制作，其加工流程是由X光深层光刻，微电铸和微复制3个环节构成。X光深层光刻可以在光胶中得到高深宽比的微通道；微电铸是在显影后的光胶图像间隙(微通道)中沉积金属，去掉光胶后得到所需微通道的阳模；微复制是在阳模上通过复制模塑方法在高聚物材料上形成所需的微通道结构。除了可制作较大高宽比的结构，与其它微细加工方法相比，LIGA技术还具有应用材料广泛，可以是金属、陶瓷、聚合物、玻璃等；可制作任意截面形状图形结构，加工精度高，可重复复制，符合工业上大批量生产要求，制造成本相对较低。激光刻蚀法是一种不同于以往方法的新加工方法，它可直接根据计算机CAD数据在金属、塑料等材料上加工微结构，是一种非接触式的加工手段。它利用紫外激光使高分子材料曝光，把二维图形复制下来，通过控制曝光的强度控制材料的刻蚀深度，最终用压力吹去降解产物，得到有通道的微流控基片，该方法加工简便快捷，但是对技术设备要求较高 3、软光刻加工工艺

微流控芯片检测方法及其在畜牧兽医上的应用

动物医学进展,２０１９,４０(５):１１５Ｇ１１９ P r o g r e s s i nV e t e r i n a r y M e d i c i n e 微流控芯片检测方法及其在畜牧兽医上的应用 一收稿日期:２０１８Ｇ０２Ｇ２７ 一基金项目:国家重点研发计划项目(２０１６Y F D ０５００７０７);河南省科技厅基础与前沿研究项目(１６２３００４１０１６６ )一作者简介:陈凯丽(１９９１－) ,女,河南郑州人,硕士研究生,主要从事动物寄生虫学研究.?通讯作者陈凯丽,刘珍珍,王朋林,郑一玲,菅复春? (河南农业大学,河南郑州４５０００２ )一一摘一要: 微流控芯片是以微米尺度对被检测流体样品进行操作为特点的技术,与传统的检测方法相比,具有样品消耗少二速度快二效率高等优势.近年来,基于该技术已开发出很多方便快捷的检测方法,例如毛细管电泳二质谱检测二免疫检测二电化学检测二光学检测等.随着畜牧养殖业的规模化和集约化发展,动物疾病对畜牧业的影响日益加大.因此,早期快速检测动物疫病病原具有重要的社会效益和经济价值.论文就几种常用微流控芯片检测方法及其在畜牧兽医领域的应用进行综述,以期为动物疾病诊断提供参考.一一关键词: 微流控芯片;检测方法;畜牧兽医;应用中图分类号:S ８５３．２１ 文献标识码:A 文章编号:１００７Ｇ５０３８(２０１９)０５Ｇ０１１５Ｇ０５ 一一人类基因组计划的提前完成在很大程度上有赖于美国P EB i o s y s t e m s 公司研制出的高效毛细管自动测序仪,同时也向人们展示了先进检测技术的重要性.微流控芯片(m i c r o f l u i d i c c h i p )检测技术与传统的分析仪器比较,具有使用成本低二样品体积小二 灵敏度高二易于和其他技术设备集成以及良好的兼 容性等显著优势[ １] .该技术是在数平方厘米的芯片上对化学或者生物样品进行操作和检测的一种生物芯片技术,可以完成样品的预处理二分离二稀释二混 合二化学反应二检测以及产品的提取等所有步骤[ ２Ｇ３ ].因其独特的优势,无论在基础研究还是产品的开发方面都受到国际上的广泛关注,目前在生命科学等诸多领域都得到了广泛的应用,本文主要概述了几种常用的微流控芯片检测方法及其在畜牧兽医检测中的应用. １一微流控芯片技术的发展简介 微流控芯片技术也叫芯片实验室(l a bo na c h i p ,L O C ),是一种以在微米尺度空间完成对化学或生物样品的常规化学和生物实验室功能为主要特 征的技术平台[４] ,简单地说就是在便携设备上甚至 是邮票大小的芯片上实现常规分析实验室所能承担 的功能.该技术是由瑞士学者在１９９０年提出[５] , 但是当时并没有得到人们的关注,发展前景不是十分明朗.直到１９９４年美国橡树岭国家实验室对芯片 毛细管电泳的进样方法进行改进[６] ,使其性能和实 用性得到了很大的提高,这在很大程度上促进了微流控芯片技术的发展.在２００４年被美国B u s i n e s s ２．０杂志列为 改变未来的７种技术之一 .微流控芯片检测技术虽然在我国的研究起步较 晚,由于科研工作者的不断探索,也得了一定的成就.方肇伦院士率先在国内开展微流控分析系统的研究,发起并组织的 沈阳国际微流控学学术论坛 显著推动了微流控学在我国的发展.林炳承作为我国微流控芯片领域的推动者,其所著的?图解微流控芯片实验室?一书为该领域的研究提供了相应的参考依据. ２一微流控芯片不同检测方法及其在畜牧兽 医中的应用 一一微流控芯片的检测方法主要涵括毛细管电泳二质谱检测二免疫检测二电化学检测及光学检测.２．１一毛细管电泳 毛细管电泳(c a p i l l a r y e l e c t r o p h o r e s i s ,C E )又称高效毛细管电泳(h i g h p e r f o r m a n c ec a p i l l a r y e l e c Ｇt r o p h o r e s i s ,H P C E ),是依据样品中各种组分的浓度不同和分配行为上的差异来实现分离的继高效液相 色谱之后又一新型的液相分离技术[ ７] .雄性激素是调控动物繁殖行为的主要因子,而睾酮作为雄激素中最重要的激素不仅能够促进副性腺功能还能刺激 精子,对于多胎动物具有十分重要的作用.H u a n g Y 等[８] 将微流控芯片毛细管电泳与化学发光检测器 相结合,在最佳条件下仅需３０s 即可准确的检测出 睾酮,这为调控动物的繁殖行为提供了快速有效的

PDMS微流控芯片的制作

PDMS微流控芯片的制作 摘要：采用最常见的材料PDMS制作微流控芯片，PDMS作为高分子聚合物中的固化型聚合物，被 广泛运用于制备微流控芯片。芯片由PDMS基片和PDMS盖片组成，微流控沟道位于基片上，由盖片进行密封 关键词： PDMS 固化型聚合物微流控芯片基片盖片 1 引言 微流控分析芯片的加工技术起源于半导体及集成电路芯片的加工，但芯片通道的加工尺寸远大于大规模集成电路，芯片的大小约数平方厘米，微通道宽度和深度为微米级，因此对加工技术的要求要低一些。另一方面，对芯片材料的选择，微通道的设计，微通道的表面改性及芯片的制作则是微流控分析芯片的关键问题。 最早的微流控芯片是用单晶硅制作。这主要得益于成熟的微电子和微机械加工技术。玻璃微流控芯片具备优良的光学性能和支持电渗流特性，易于表面改性，可直接借鉴传统的毛细管电泳分析技术，因此在微流控芯片发展初期受到更多重视并得到相应发展，至今仍是最广泛使用的芯片之一。用玻璃材料制作微流控芯片具有很多的优越性，但聚合物以其较玻璃价廉，制作方法简单，生产成本低，可制作一次性使用芯片等特点，正日益为人们所关注。制作聚合物芯片的方法有复制，浇注，注塑，热压等，可在微米尺度范围内加工具有复杂微通道网络的聚合物基片。制作的基片与盖片封合，形成微流控通道。通道表面可进行改性，以提供合适的物理，化学或生物功能，如制成亲水性，易于溶液的装载;制成疏水性则可用作毛细阀，蛋白质，酶或免疫分子的固定和表面电荷的附着。聚合物具有多样化的物理和化学性质，针对特定的应用可选择不同的聚合物。 2 PDMS微流控芯片的制作 2.1 制作材料 聚二甲基硅氧烷（PDMS），固化剂 , SU-8光固胶,培养皿，锡纸，沾灰胶，打孔器 2.2 制作过程 2.2.1 模具的制作

生物芯片

基因工程作业 浅谈基因芯片

目录 摘要: (2) 关键词: (2) 前言: (2) 1概念特点 (2) 1.1概念 (2) 1.2特点 (2) 2原理 (3) 3分类 (3) 3.1根据用途分类 (3) 3.2根据作用方式分类 (3) 3.3根据固定在载体上的物质成分分类 (3) 4制备 (4) 4.1原位合成 (4) 4.2点样合成 (4) 5应用领域 (4) 5.1基因表达检测 (4) 5.2突变检测 (5) 5.3杂交测序 (5) 5.4基因文库作图 (5) 5.5药物筛选 (5) 5.6基因诊断 (5) 5.7 个体化医疗 (5) 6面临问题 (5) 6.1样品的制备 (5) 6.2探针合成与固定 (6) 6.3分子的标记 (6) 7发展情况 (6) 7.1世界发展情况 (6) 7.2中国发展情况 (6) 参考文献: (7)

浅谈基因芯片 Preliminary Study on Gene Chips 摘要：基因芯片就是按特定的排列方式固定有大量基因探针、基因片段的硅片、玻片、塑料片。基因芯片技术是高效地大规模获取相关生物信息的主要手段。目前，该技术应用领域主要有基因表达检测、突变检测、基因组多态性分析、基因文库作图、杂交测序等。九十年代初以美国为主开始进行的各种生物芯片的研制，将近十年的功夫，芯片技术得以迅速发展，并呈现发展高峰。 Abstract：Gene chips are silicon slices, glass slide, and plastic plate arranged in particular orders fixed with quantity of gene probes, gene fragments. The gene chip technology is the main means to obtain corresponding biological information effectively. Biochips were developed primarily by Americans in early nineties and the development reached a climax in late nineties. Presently, the main application domain of the technology includes gene expression detection, mutation detection, genome polymorphism analysis, gene library mapping and hybridization sequencing. 关键词：基因芯片；基因；应用 Key words：gene chip; gene; application 前言 基因芯片，又称DNA芯片或基因芯片，它们是DNA杂交探针技术与半导体工业技术相结合的结晶。该技术是指将大量探针分子固定于支持物上后与带荧光标记的DNA样品分子进行杂交，通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息。 生物芯片技术为人类基因组学从理论研究向实用研究过渡以及生命科学从分子水平研究向细胞乃至整体水平研究的回归架起了一座桥梁。 1概念特点 1.1概念 生物芯片：和微缩集成电路一样，也是在一块指甲大小的硅片或尼龙膜等材料上，将生物分子探针(包括细胞、蛋白质、核酸及其他生物组分)以大规模阵列的形式排布，形成可与目的分子相互作用、并行反应的固相表面。将生物芯片与荧光标记分子进行化学反应(如杂交等)，经过激光扫描，不同反应强度的标记荧光将呈现不同特征的荧光发射光谱，用CCD 相机或激光共聚焦显微镜收集信号后，采用计算机软件分析数据和处理结果，从而获得大量的相关生物信息。 1.2特点 生物芯片对样品的检测是以高通量、集成化、并行化和微型化为特征。 举例来说，要研究肿瘤细胞的基因表达发生了哪些变化，或想了解在炎症时机体和细胞的反应性变化，就必须对肿瘤细胞的相关基因(如癌基因、抗癌基因、凋亡基因、细胞周期相关基因等)进行逐一分析，或对炎症相关的细胞因子、趋化因子、黏附分子等的表达状况进行研究。如果这些工作采用常规的分析方法来做，将耗费大量的人力和物力去从事重复性的工作。一般而言，常规做法将会采用各种不同的方法在基因水平、mRNA转录水平或蛋白质翻译水平上进行研究。如果想观察mRNA表达水平的改变，首先就要提取细胞的总

生物芯片的基本原理

第二章生物芯片的基本原理 § 2.1 生物芯片的基本概念 一般而言，我们所指的芯片是以硅晶体为材料制造的用来存储信息、进行科学计算等用途的半导体器件，如各种计算机芯片。硅芯片是通过电路高低电平来表示逻辑1或逻辑0，不同的0，1组合可以代表自然界的一切信息，从而方便存储。生物电子芯片与硅芯片有很大的相似之处。20世纪70年代，人们发现脱氧核糖核酸（DNA, Deoxyribonucleic acid）处于不同的状态可以代表信息的存在或没有信息。这一发现引起科学家们的极大兴趣，科学家们立即投身到生物电子元件这一研究领域[1]。 80年代初，国际上提出了“生物芯片”这一概念，形象地把微电子集成电路技术与生物活性分子功能结合，提出构建具有生物活性的能够获取存储信息并进行处理和传输的微生物构件（微功能单元），以达到仿生信息处理的目的。在此基础上诞生了“分子电子学”。 90年代以来，在美国硅谷又兴起了研究和开发“生物芯片”的热潮[1][2]。这一“生物芯片”的概念是指运用大规模集成电路的光刻技术以及生物分子的自组装技术，在一微小芯片上组装成千上万个不同生物分子（DNA，蛋白质，多肽，细胞等）微阵列，实现生物分子信息的快速、并行、大规模检测[1][3]。 芯片分析的实质是在面积不大的基片表面上有序地点阵排列了一系列固定于一定位置的可寻址的识别分子。结合或反应在相同条件下进行。反应结果用同位素、化学荧光法、化学发光法或酶标法显示，然后用精密的扫描仪或CCD摄像技术记录。通过计算机软件分析，综合成可读的IC总信息[3][4][5]。 芯片分析实际上也是传感器分析的组合。芯片点阵中的每一个单元微点都是一个传感器的探头[6]。所以传感器技术的精髓往往都被应用于芯片的发展。阵列检测可以大大提高检测效率，减少工作量，增加可比性。所以芯片技术也是传感器技术的发展。 生物芯片的概念来自计算机芯片，但是到90年代初以后，在人类基因组计划的推动下，才得以迅速发展起来。

微流控芯片研究进展与应用

“Lab‐on‐a‐Chip” 二十一世纪的分析测试平台 分析测试无疑是人类最频繁的科学技术活动之一。在人类发展的历史上，分析测试技术对科学技术的进步和经济的发展起到了至关重要的作用。在以生命科学为主导的21世纪，分析测试技术集中体现了当今世界各项高新技术的综合水平，总的发展方向是更加微型化、自动化、快速化与便携化。20世纪90年代出现的微全分析系统（Miniaturized Total Analysis Systems, μ-TAS）完全符合这一战略目标。 μ-TAS又称为芯片实验室（Lab-on-a-chip），是指通过微电子领域已经发展成熟的微型机电技术（Micro-electromechanical Systems, MEMS）在一块几平方厘米（甚至更小）的芯片上构建微型实验室分析平台，该平台集成了生物和化学分析领域中所涉及各种基本操作单位，如样品制备、反应、分离、检测及细胞培养、分选、裂解等，可取代常规生物或化学实验室的各种功能。芯片实验室的优势在于分析化学、微机电加工（MEMS）、计算机、电子学、材料科学与生物学、医学和工程学的交叉，有利于实现分析检测从试样处理到检测的整体微型化、自动化、集成化与便携化这一目标。 计算机芯片使计算微型化，而芯片实验室使实验室微型化，因此，在生物医学领域它可以使珍贵的生物样品和试剂消耗降低到微升甚至纳升级，而分析速度成倍提高，成本成倍下降；在化学领域它可以使以前需要在一个大实验室花大量样品、试剂和很多时间才能完成的分析和合成，将在一块小的芯片上花很少量样品和试剂，以很短的时间同时完成；在分析化学领域，它可以使以前大的分析仪

探析微流控芯片在医疗诊断上的应用

探析微流控芯片在医疗诊断上的应用 近年来，人们对经济发展和医疗健康的日益需求推动了微流控芯片技术，高通量技术，CTC循环肿瘤细胞，纳米医学，3D打印技术，单分子免疫阵列技术(SiMoA)，CAR-T技术，基因疗法，AI技术等不断创新和更迭，各种最新技术成果与应用案例层出不穷。 其中微流控技术自20世纪50年代首次提出以来，经过 40 年时间才出现第一款微流控产品，其间经历了基础理论奠定、单元操作技术发展、小规模集成和“微型+集成+自动化”等发展阶段，直至21 世纪初才成功在诊断领域实现商业化。2003年《福布斯》杂志把这项技术评为“影响人类未来15件最重要发明之一”。 微流控芯片，又称为芯片实验室（Lab on a Chip），主要依托于MEMS （Micro-Electro-Mechanical System）加工工艺，在几平方厘米或更小的芯片上构建的微型化、集成化、自动化的化学、生物学实验平台图，具有在微米尺度级别实现微量流体操控的能力。通过微流控芯片，实验人员可以在芯片上完成采样、预处理、反应、分离和检测等功能，并借助连接设备自动完成分析，而且微流控芯片具有高通量检测、系统集成化、微型化、自动化和便携式等显著优势，在医疗检测、体外诊断、药物筛选、基因检测、生化分析、司法鉴定、卫生检疫、环境监测的检测方面具有广阔的应用前景。 微流控芯片 微流控芯片工作原理（图片来源：Duke University） 微流控技术在医疗诊断的应用主要包括以下几个方面： 1、医疗即时检测POCT（Point-of-care Testing） 微流控芯片所具有的的多种单元技术在微小可控平台上灵活组合和规模集成的特点已使其成为现代POCT技术的首选，发展至今，已涌现出一批微流控芯片POCT分子诊断和免疫诊断的成功案例。

微流控芯片及分离多种细胞的系统的制作流程

本技术新型提供一种微流控芯片，包括基片和盖片，基片表面一端依次设有鞘液入口及细胞悬浮液入口，基片表面中部相对设有两个连续相油入口，基片表面另一端设有五个液滴出口，鞘液入口及细胞悬浮液入口上均连接有微通道，两个连续相油入口连接的微通道与并联通道形成十字交叉，从十字交叉处连接出的微通道呈辐射状分成五条分离通道分别与五个液滴出口相连接，十字交叉端与五条分离通道的汇聚端之间连接的微通道上设有液滴观察区；五条分离通道的汇聚端的两侧相对设置有两个分离微电极。本技术新型还提供一种使用所述微流控芯片的分离多种细胞的系统。本技术新型能提高细胞分选效率和降低成本。 权利要求书 1.一种微流控芯片，包括基片和盖片，其特征在于，基片表面一端依次设有鞘液入口(11)及细胞悬浮液入口(12)，基片表面中部相对设有两个连续相油入口(13)，基片表面另一端设有五个液滴出口(14)，鞘液入口(11)及细胞悬浮液入口(12)上均连接有微通道(15)，从鞘液入口(11)连接出的微通道(15)分成两条支路并联至细胞悬浮液入口(12)的微通道(15)的两侧，鞘液入口(11)的微通道(15)与细胞悬浮液入口(12)的微通道(15)合并形成并联通道(16)，两个连续相油入口(13)连接的微通道(15)与并联通道(16)形成十字交叉，从十字交叉处连接出的微通道(15)呈辐射状分成五条分离通道(17)分别与五个液滴出口(14)相连接，十字交叉端与五条分离通道(17)的汇聚端之间连接的微通道(15)上设有液滴观察区(18)，液滴观察区(18)的微通道(15)形成多通道结构；五条分离通道(17)的汇聚端的两侧相对设置有两个分离微电极(19)，基片上设有微通道(15)的表面与盖片键合形成所述微流控芯片。 2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述微通道(15)的宽度为80至380微米。 3.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述微通道(15)的深度为80至100微米。 4.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述基片采用PDMA、PDMS、COC、亚克力板或者PMMA，所述盖片采用玻璃、PDMS、PMMA或PC。 5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述分离微电极(19)呈V形结构，V形结构的两个伸出端形成有电连接点。 6.一种分离多种细胞的系统，其特征在于，使用如权利要求1至5任一项所述的微流控芯片，该系统包括四个注射泵(3)、荧光检测器(4)、电脑(5)及可编程直流电源(6)，四个注射泵(3)分别与鞘液入口(11)、细胞悬浮液入口(12)及两个连续相油入口(13)连接，以向对应入口注射对应液体，荧光检测器(4)及可编程直流电源(6)分别与电脑(5)电性连接，荧光检测器(4)用于采集液滴的荧光信号并传送给电脑(5)，电脑(5)通过将对接收信号与设定的信号进行比对，判断液滴包裹的细胞的种类；可编程直流电源(6)与两个分离微电极(19)电性连接，可编程直流电源(6)针对五种细胞有五个不同的工作模式输出五种脉冲电压，以分离多种细胞；电脑(5)与每一注射泵(3)电性连接，电脑(5)设有预定程序以控制每一注射泵(3)的注射速度。 7.根据权利要求6所述的分离多种细胞的系统，其特征在于，所述荧光检测器(4)包括显微镜以及连接于显微镜上的CCD摄像头。 8.根据权利要求6所述的分离多种细胞的系统，其特征在于，每一液滴出口(14)连接有细胞收集器(7)。

个体化医学检测微阵列基因芯片技术规范

个体化医学检测 微阵列基因芯片技术规范

微阵列基因芯片是基于DNA分子杂交技术原理研制，通过探针结合碱基互补序列的单链核酸，从而确定其相应序列来识别基因或其产物。能够同时快速检测多个基因及其多个位点，在多态性分析、突变分析、基因表达谱测定及杂交测序等多领域具有广泛应用价值。 临床诊断技术使用的微阵列基因芯片，可快速鉴定病原体、检测遗传突变及基因表达，更早更方便的检测肿瘤基因标志，检测药物反应和代谢相关基因多态性来指导临床个体化治疗。 本规范旨在对个体化医学检测中采用微阵列基因芯片检测核酸序列以及基因表达进行一般性技术指导，不包括行政审批要求。 本规范由全国生物芯片标准化技术委员会（SAC/TC 421）提出。 本规范起草单位：全国生物芯片标准化技术委员会、清华大学医学院、生物芯片北京国家工程研究中心、北京博奥医学检验所。 本规范起草人：项光新、李元源、王辉、邓涛、孙义民、张治位、张川、邢婉丽、程京。

1.适用范围 (1) 2.声明/警告 (1) 3.术语和定义 (1) 4.样本处理 (2) 4.1样本类型 (2) 4.2样本采集、运输与保存 (3) 4.3样本质量保证 (3) 4.4样本信息保存 (3) 5.检测各步骤分述 (4) 5.1核酸分离 (4) 5.2核酸定量（如适用） (4) 5.3核酸扩增和标记 (4) 5.4芯片杂交 (5) 5.5信号采集和数据分析 (5) 6.结果报告 (5) 7.质量控制 (5) 8.注意事项 (6) 9.参考文献 (6)

1.适用范围 本规范适用于医疗机构开展微阵列基因芯片个体化医学检测服务。 检测服务需遵循国家卫生主管部门或各专业协会发布的疾病诊疗指南或国家卫生计生委医政医管局个体化医学检测技术专家委员会发布的个体化医学检测指南。 2.声明/警告 本规范所称微阵列基因芯片诊断技术是指从医疗机构获得的临床样本中，提取核酸（DNA或RNA），进行必要的扩增和标记，标记后的靶标与基因芯片进行分子杂交，通过基因芯片扫描仪器获得基因芯片杂交的图像与数据，经计算机程序分析，并给出检测报告的全过程。 3.术语和定义 （1）聚合酶链反应polymerase chain reaction（PCR） 聚合酶链反应或多聚酶链反应是一种对特定的DNA或RNA片段在体外进行快速扩增的方法。 （2）杂交hybridization 具有一定同源序列的两条核酸单链（DNA或RNA）可以通过氢键的方式，按碱基互补配对原则相结合。 （3）突变mutation 是细胞中DNA核苷酸序列发生了稳定的可遗传的改变。 （4）点重复spot replicates 每种探针在芯片上每个阵列中的重复次数。 （5）探针probe

一文了解微流控芯片技术的发展和未来

一文了解微流控芯片技术的发展和未来 从1990年Manz等人首次提出了微型全分析系统的概念，到2003年Forbes 杂志将微流控技术评为影响人类未来15件最重要的发明之一，微流控技术得到了飞速的发展，其中的微流控芯片技术作为当前分析科学的重要发展前沿，在生物、化学、医药等领域都发挥着巨大的作用，成为科学家手中流动的“芯”。 微流控芯片技术 微流控，是一种精确控制和操控微尺度流体，尤其特指亚微米结构的技术。通过在微尺度下流体的控制，在20世纪80年代，微流控技术开始兴起，并在DNA芯片，芯片实验室，微进样技术，微热力学技术等方向得到了发展。 微流控分析芯片最初在美国被称为“芯片实验室”（lab-on-a-chip），在欧洲被称为“微整合分析芯片”（micrototal analytical systems），它是微流控技术（Microfluidics）实现的主要平台，可以把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。有着体积轻巧、使用样品及试剂量少，且反应速度快、可大量平行处理及可即用即弃等优点的微流控芯片，在生物、化学、医学等领域有着的巨大潜力，近年来已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。 微流控芯片的原理 微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统，将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上，加载生物样品和反应液后，采用微机械泵。电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动，形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应。激光诱导荧光、电化学和化学等多种检测系统以及与质谱等分析手段结合的很多检测手段已经被用在微流控芯片中，对样品进行快速、准确和高通量分析。微流控芯片的最大特点是在一个芯片上可以形成多功能集成体系和数目众多的复合体系的微全分析系统？微型反应器是芯片实验室中常用的用于生物化学反应的结构，如毛

用于单细胞分析的微流控芯片质谱系统及其使用方法与设计方案

一种用于单细胞分析的微流控芯片质谱系统及其使用方法，包括毛细管a、毛细管b、毛细管c；所述微流控制芯片有两个进口和一个出口，所述毛细管a和毛细管b一端分别与微量注射泵a和微量注射泵b出口端相连，另一端分别与微流控芯片的进口Ⅰ和进口Ⅱ相连；所述毛细管c一端与微流控芯片的出口相连，另一端通过商用雾化系统与电感耦合等离子体质谱仪相连；一种用于单细胞分析的微流控芯片质谱系统对单细胞进行检测的使用方法：步骤1，准备进样；步骤2，细胞的有序排列；步骤3，单细胞束形成；步骤4，单细胞液流雾化；步骤5，单细胞的定量分析；步骤6，重复测定。不受限于特定流体条件限制，在宽范围的流速下形成稳定高效的单细胞排列。 权利要求书 1.一种用于单细胞分析的微流控芯片质谱系统，其特征在于，包括微量注射泵a、微量注射泵b、微流控芯片、毛细管a、毛细管b、毛细管c；所述微流控制芯片有两个进口和一个出口，两个进口分别是进口Ⅰ和进口Ⅱ，所述毛细管a一端与微量注射泵a出口端相连，另一端与微流控芯片的进口Ⅰ相连，毛细管a作为细胞悬浮液进口通道；所述毛细管b一端与微量注射泵b出口端相连，另一端与微流控芯片的进口Ⅱ相连，毛细管b作为补充标准溶液进口通道；所述毛细管c一端与微流控芯片中位于汇合通道末端的出口相连，另一端通过商用雾化系统与电感耦合等离子体质谱仪相连，毛细管c作为单细胞出口通道。 2.根据权利要求1所述的一种用于单细胞分析的微流控芯片质谱系统，其特征在于：所述微流控制芯片还包括螺旋缠绕八圈的盘状微米级单细胞分离通道、螺旋缠绕一圈的微米级多功能通道及微米级汇流通道组成，所述微米级单细胞分离通道和微米级多功能通道在出口处相连形成微米级汇流通道，在微米级单细胞分离通道内均匀设置有微障碍物；微米级单细胞通道宽度为100～500μm，总长为8.9～44.5cm，微米级单细胞通道内微障碍物长度50～250μm，宽度为50～250μm，共计52～210个；微米级多功能通道宽度为200～1000μm，长度为1.0～5.0cm；微米级汇流通道宽度为200～500μm；整体高度均为50～100μm；微流控芯片的面积为0.3cm2～4.0cm2。 3.一种用于单细胞分析的微流控芯片质谱系统对单细胞进行检测的使用方法，采用权利要求1所述的一种用于单细胞分析的微流控芯片质谱系统，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1，准备进样：由微量注射泵a提供细胞内含特定元素的细胞悬浮液，通过毛细管a连接到微流控芯片进口Ⅰ；由微量注射泵b提供进行定量元素分析的补充标准溶液，通过毛细管b连接到微流控芯片进口Ⅱ； 步骤2，细胞的有序排列：根据粒子惯性聚焦原理，细胞悬浮液由微量注射泵a被毛细管a引入微流控芯片中，在添加微障碍物的作用下，液流在微米级单细胞分离通道中不断地进行二次流加速，二次流产生的作用力不断作用到细胞上，细胞悬浮液中杂乱无章的细胞被排列为井然有序的单细胞 束；

微流控芯片加工技术解析

微流控芯片加工技术解析 微流控芯片的发展微全分析系统的概念是在1990年首欠由瑞士Ciba2Geigy 公司的Manz与Widmer提出的，当时主要强调了分析系统的微与全，及微管道网络的MEMS加工方法，而并未明确其外型特征。次年Manz等即在平板微芯片上实现了毛细管电泳与流动。微型全分析系统当前的发展前沿。微流控分析系统从以毛细管电泳分离为核心分析技术发展到液液萃取、过滤、无膜扩散等多种分离手段。其中多相层流分离微流控系统结构简单，有多种分离功能，具有广泛的应用前景。已有多篇文献报道采用多相层流技术实现芯片上对试样的无膜过滤、无膜参析和萃取分离。同时也有采用微加工有膜微渗析器完成质谱分析前试样前处理操作的报道。流控分析系统从以电渗流为主要液流驱动手段发展到流体动力气压、重動、离心力、剪切力等多种手段。 直至今日，各国科学家在这一领域做出更加显著地成绩。微流控技术作为当前分析科学的重要发展前沿，在研究与应用方面都取得了飞速的发展。 微流控芯片的原理微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统，将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上，加载生物样品和反应液后，采用微机械泵。电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动，形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应。激光诱导荧光、电化学和化学等多种检测系统以及与质谱等分析手段结合的很多检测手段已经被用在微流控芯片中，对样品进行快速、准确和高通量分析。微流控芯片的最大特点是在一个芯片上可以形成多功能集成体系和数目众多的复合体系的微全分析系统？微型反应器是芯片实验室中常用的用于生物化学反应的结构，如毛细管电泳、聚合酶链反应、酶反应和DNA 杂交反应的微型反应器等。其中电压驱动的毛细管电泳（Capillary Electrophoresis ，CE）比较容易在微流控芯片上实现，因而成为其中发展最快的技术。它是在芯片上蚀刻毛细管通道，在电渗流的作用下样品液在通道中泳动，完成对样品的检测分析，如果在芯片上构建毛细管阵列，可在数分钟内完成对数百种样品的平行分析。自1992 年微流控芯片CE 首次报道以来，进展很快？首台商品仪器是微流控芯片CE （生化分析仪，Aglient），可提供用于核酸及