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微流控晶片原理

微流控晶片技術是一種將生物、化學、醫學分析過程的樣品製備、反應、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊微米尺度的晶片上的技術。它基於微流體力學原理,通過控制微尺度通道內流體的流動來實現對微小流體的混合、分離、傳輸和操控。微流控晶片的操作通常通過控制微閥門微泵等來調節流體的壓力、流速和流量,從而實現對微流體的控制。

微流控晶片採用類似半導體的微機電加工技術在晶片上構建微流路系統,載入生物樣品和反應液後,採用微機械泵、電水力泵電滲流等方法驅動晶片中緩衝液的流動,形成微流路,於晶片上進行一種或連續多種的反應。此外,數字微流控技術還可以通過對樣品液滴的運動進行控制,實現對複雜分析流程的高度並行處理能力,例如在聚合酶鏈式反應(PCR)微晶片系統中,通過控制樣品液滴在晶片上的運動至不同溫度的反應區域,以滿足PCR所需的溫度控制。

微流控晶片的核心是微型通道的製造,通常採用光刻電化學加工雷射加工等多種技術。這些晶片可以實現樣品的自動分配、混合、反應、檢測和分離等功能,因此在生物醫學(如基因分析、細胞分析、藥物篩選)、環境監測(如水質監測、大氣污染監測)、食品安全(如食品成分分析、農藥殘留檢測)等領域有廣泛的套用。