MEMS微流控芯片設計

來源: 發(fā)布時間:2025-06-25

微流體的操控的難題:自動精確地操控液體流動是微流控免疫芯片的主要挑戰(zhàn)之一。目前通常依賴復雜的通道、閥門、泵、混合器等,通過控制閥門的開關實現(xiàn)多步驟反應有序進行。盡管各種閥門的尺寸很小,但使閥門有序工作需要龐大的外部泵、連接器和控制設備,從而阻礙了芯片的集成性、便攜性和自動化。為盡可能減少驅(qū)動泵等輔助設備以使系統(tǒng)小型化,Mauk等研究人員結合層壓、柔韌的“袋”和“膜”結構來減少或消除用于流體控制的輔助儀器,通過手指按壓充氣囊或充液囊實現(xiàn)流體驅(qū)動。此外研究人員還嘗試通過復雜的多層設計,更利于控制試劑加載、液體流動,如Furutani等人開發(fā)了一種6層芯片疊加黏合而成的光盤形微流控設備,每一層都有其特定功能,如加載孔、儲液池、反應腔等,盡可能避免降低敏感性。微流控芯片的流體驅(qū)動與檢測。MEMS微流控芯片設計

MEMS微流控芯片設計,微流控芯片

美國圣母大學(University of Notre Dame)的Hsueh-Chia Chang博士與微生物學家和免疫檢測professor合作研究,提高了微流控分析設備檢測細胞和生物分子的速度和靈敏性。同時,Chang對交流電動電學進行了改善,因為他認為交流電(AC)可作為選擇平臺,驅(qū)動流體通過用于醫(yī)學和研究的微流控分析儀。微流控分析儀的驅(qū)動機制是常規(guī)的直流電動電學,但是使用時容易產(chǎn)生氣泡并引起物質(zhì)在電極發(fā)生化學反應的缺點限制了直流電的應用,此外,為保證其對流量的精確控制,直流電極必須放置在儲液池中,不能直接連接在電路中。山東微流控芯片技術及其應用微流控芯片產(chǎn)業(yè)的深度分析。

MEMS微流控芯片設計,微流控芯片

深硅刻蝕工藝在高深寬比結構中的技術突破:深硅刻蝕(DRIE)是制備高深寬比微流道的主要工藝,公司通過優(yōu)化Bosch工藝參數(shù),實現(xiàn)了深度100-500μm、寬深比1:10至1:20的微結構加工??涛g過程中采用電感耦合等離子體(ICP)源,結合氟基氣體(如SF6)與碳基氣體(如C4F8)的交替刻蝕與鈍化,確保側壁垂直度>89°,表面粗糙度<50nm。該技術應用于地質(zhì)勘探模擬芯片時,可精確復制地下巖層的微孔結構,用于油氣滲流特性研究;在生化試劑反應腔中,高深寬比流道增加了反應物接觸面積,使酶促反應速率提升40%。公司還開發(fā)了雙面刻蝕與通孔對齊技術,實現(xiàn)三維立體流道網(wǎng)絡加工,為微反應器、微換熱器等復雜器件提供了關鍵制造能力,推動MEMS技術在能源、環(huán)境等領域的跨學科應用。

微流控芯片技術是生物醫(yī)學應用領域的新興工具。微流控芯片具有在不同材料(玻璃,硅或聚合物,如聚二甲基硅氧烷或PDMS,聚甲基丙烯酸甲酯或PMMA)上的一組凹槽或微通道。形成微流控芯片的微通道彼此互連以獲得期望的結果。微流控芯片中的微通道的組織通過穿透芯片的輸入和輸出與外部相關聯(lián),作為宏觀和微觀世界之間的界面。在泵和芯片的幫助下,微流控芯片有助于確定微流控的行為變化。芯片內(nèi)部有微流控通道,可以處理流體。微流控芯片具有許多優(yōu)點,包括較少的時間和試劑利用率,除此之外,它還可以同時執(zhí)行許多操作。芯片的微型尺寸隨著表面積的增加而加快反應。在接下來的文章中,我們著重討論各種微流控芯片的設計及其生物醫(yī)學應用。硅片微流道加工集成微電極,構建腦機接口柔性電極系統(tǒng)減少手術創(chuàng)傷。

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L-Series包括嚴格的機械平臺,集成了顯微鏡技術、微定位和計量學等方法??蓱糜谛酒妶龅奈⑿碗娢挥嫞∕icroport)也作為其開發(fā)的副產(chǎn)品。L-Series致力于真正的解決微流控設備開發(fā)者所遇到的難題:構造芯片系統(tǒng)和提供實用程序,Sartor說:“若是將襯質(zhì)和芯片粘合在一起,需要經(jīng)過長期的多次測試,”設計者若想改變流體通道,必須從頭開始。L-Series檢測組使內(nèi)聯(lián)測試和假設分析實驗變得更簡單,測試一個新設計只要交換芯片即可。當前,L-Series設備只能在手動模式下運行,一次一個芯片,但是Cascade 正在考慮開發(fā)可平行操作多個芯片的設備。10-100μm 幾十微米級微流控芯片可實現(xiàn)多樣化結構設計與精密加工。廣東微流控芯片哪里有

熱壓印工藝實現(xiàn)硬質(zhì)塑料微結構快速成型,降低小批量生產(chǎn)周期與成本。MEMS微流控芯片設計

硬質(zhì)塑料微流控芯片的耐候性設計與工業(yè)應用:在工業(yè)檢測與環(huán)境監(jiān)測領域,硬質(zhì)塑料微流控芯片因耐高低溫、抗化學腐蝕的特性成為優(yōu)先。公司針對PMMA、PS等材料開發(fā)了紫外穩(wěn)定化處理工藝,使芯片在-20℃至60℃溫度范圍內(nèi)保持結構穩(wěn)定,適用于戶外水質(zhì)監(jiān)測與工業(yè)過程控制。表面親疏水改性技術可根據(jù)檢測需求調(diào)整,例如在油液雜質(zhì)檢測芯片中,疏水表面有效排斥油相,確保固體顆粒在流道內(nèi)的高效捕獲;在酸堿濃度檢測芯片中,親水性涂層促進電解液均勻分布,提升傳感器響應速度。配合熱壓成型工藝的高精度復制能力,單芯片流道尺寸誤差<1%,滿足工業(yè)自動化設備對重復性的嚴苛要求。典型應用包括潤滑油顆粒計數(shù)芯片、化工反應過程監(jiān)測芯片,其低成本與高可靠性優(yōu)勢推動了微流控技術在非生物領域的規(guī)?;瘧谩EMS微流控芯片設計