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微量泵的原理微量泵是一种用于微流体控制和输送的关键设备，广泛应用于生物医学、化学分析、药物研发等领域。
微量泵的原理是利用不同的传动机构和控制方法，将微流体精确地输送到目标位置。
在微量泵的工作过程中，需要考虑流体的性质、流体的输送距离、流速、精度等因素，以确保微量泵的稳定性和精准性。
微量泵的工作原理主要包括以下几个方面：1. 输液系统，微量泵通常包括输液系统，用于将微流体从一个位置输送到另一个位置。
输液系统通常由泵头、进样口、出样口、管路等部分组成。
泵头通过不同的传动机构（如蠕动泵、柱塞泵等）实现对微流体的精确控制和输送。
进样口和出样口用于连接输液系统和外部容器或管路，实现微流体的进出。
2. 控制系统，微量泵通常配备有控制系统，用于控制泵头的运行状态、流速、流量、压力等参数。
控制系统可以采用电磁阀、步进电机、伺服电机等不同的控制方式，通过精密的控制算法实现对微流体的精确控制。
3. 流体特性，微量泵在输送微流体时需要考虑流体的特性，如粘度、密度、表面张力等。
这些特性会影响微流体在输液系统中的流动性能，需要通过合理的设计和控制来克服这些影响，以确保微量泵的稳定性和精准性。
4. 精密加工技术，微量泵的制造需要采用精密加工技术，以确保泵头、阀门、管路等部件的精度和密封性。
精密加工技术包括CNC加工、激光切割、微纳加工等，可以实现微量泵的高精度和高稳定性。
5. 控制算法，微量泵的控制算法是实现微流体精确控制的关键。
控制算法需要考虑流体的特性、输液系统的结构、控制器的性能等因素，通过合理的算法设计和优化，实现对微流体的精确控制。
综上所述，微量泵的原理是通过输液系统、控制系统、流体特性、精密加工技术和控制算法等多个方面的综合作用，实现对微流体的精确控制和输送。
微量泵在微流体控制和输送领域具有重要的应用前景，对于推动微流体技术的发展和应用具有重要意义。
微流控技术微流控技术是一种利用微米级通道、微液滴或微颗粒控制和操纵流体的技术，它已经在生物、化学、医学等领域展现出巨大的应用潜力。
本文将从微流控技术的发展历程、基本原理、应用领域以及未来的发展方向等方面进行阐述。
一、发展历程微流控技术的发展可以追溯到20世纪80年代，当时科学家们开始研究微米级通道中流体的行为，并尝试通过微型加工技术制备出微流控芯片。
然而，当时的技术受制于加工精度和设备限制，无法实现对微流控芯片中流体的精细控制。
直到90年代初，随着微纳加工技术的发展，科研人员才成功地制备出具有精细流体控制功能的微流控芯片，为微流控技术的研究和应用奠定了基础。
二、基本原理微流控技术的基本原理是通过微米级通道中的微流动进行流体操控和分析。
微流控芯片的制作通常使用微纳加工技术，将微米级通道、微阀门、微泵等结构集成在一片芯片上。
通过控制微泵或微阀门的开关，可以实现微流体的精确操控。
此外，借助微流控芯片的复杂网络结构，可以实现流体的混合、分离、浓缩、分析等操作，进而实现对微流体中的生物或化学反应的控制和研究。
三、应用领域微流控技术已经在生物、化学、医学等领域展现出广阔的应用前景。
在生物学方面，微流控技术可以用于细胞培养、蛋白质分析、基因测序等；在化学领域，可以用于化学合成、催化反应等；在医学中，可以应用于新药研发、疾病诊断等。
此外，微流控技术还可以应用于食品安全、环境监测等领域。
相比传统的实验方法，微流控技术具有操作简便、实验周期短、用量节省等优点，因此备受科研人员的关注和追捧。
四、未来发展方向随着技术的不断进步，微流控技术将有更广阔的应用前景。
首先，随着微纳加工技术的发展，微流控芯片的制作将变得更加精细和高效。
其次，微流控技术将与其他前沿技术相结合，例如生物芯片、纳米材料等，以实现更加复杂和精准的流体操作。
另外，随着对微流控技术的深入研究，对微流控芯片材料、微流控芯片内部流体行为的理解也将不断增强，从而为其在更多领域的广泛应用提供基础。
液滴微流控技术操作步骤全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：液滴微流控技术是一种以微型液滴为基本单位的微流控技术，通过控制微流控芯片中的微液滴的生成、输运、混合和分离等操作，实现对微流体的精准控制和操作。
液滴微流控技术具有操作简便、实验芯片成本低、实验效率高等优点，被广泛应用于生物医学、化学分析、环境监测等领域。
在进行液滴微流控实验时，需要按照一定的操作步骤进行，以确保实验结果的准确性和可重复性。
下面将详细介绍液滴微流控技术的操作步骤：1.准备工作在进行液滴微流控实验之前，首先要进行实验器材的消毒和清洁，确保实验环境的无菌和无尘。
同时要准备好所需的试剂、实验芯片、显微镜、注射器等实验器材，并进行必要的校准和标定。
2.芯片制备将所需的实验芯片按照设计图纸在微流控芯片上制作出微流道、微腔等结构，并进行密封。
接着在实验芯片上制备涂层，以提高微液滴的稳定性和流动性。
3.液滴生成将待分析的样品液体以微量注射器装入实验芯片中的微流道中，控制流速和压力，使样品液体在微流道中形成微液滴。
可以通过微阀门、压力控制系统等设备来精确控制液滴的形成和大小。
4.液滴输运通过微流控芯片中的微流道和微阀门，控制液滴的输运方向和速度，并完成对液滴的定位、合并、分裂等操作。
可以通过外界控制系统实现对液滴的远程操控。
5.液滴混合与反应在微流道中操控液滴的合并和分裂，实现不同液滴之间的混合和反应，进行生物分析、化学合成等实验。
可以通过微纳米阀门、电极控制系统等设备实现对液滴混合和反应的精确控制。
6.液滴检测与分离通过在微流控芯片上设置检测器件和分离结构，对液滴内部的成分进行分析和检测，实现对微流体的分析和分离。
可以通过显微镜、光学检测器等设备对液滴进行实时监测和检测。
7.数据分析与结果处理将实验中获取的数据进行分析和处理，得出实验结果并进行统计分析。
同时对实验过程中出现的问题进行总结和改进，提高实验效率和准确性。
第二篇示例：液滴微流控技术是一种用于小型液滴控制和操作的微流体技术，广泛应用于生物医学、化学分析、药物筛选等领域。
微流体驱动与控制系统的研究进展赵士明;赵静一;李文雷;王立亚;郭锐【摘要】随着微流控系统的应用越来越广泛,微米尺度和纳米尺度器件微通道内的流动逐渐成为了研究的热点.重点阐述了微流控系统的驱动元件——微泵、控制元件——微阀的研究现状,介绍了学者们研制的各种微泵、微阀的工作原理与结构特点,指出了微流体驱动控制系统泄漏、结构复杂、成本偏高等问题依然存在,并对微驱动控制的发展方向进行了展望.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2018(000)007【总页数】8页(P40-47)【关键词】微流体;微通道;微泵;微阀【作者】赵士明;赵静一;李文雷;王立亚;郭锐【作者单位】燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室,河北秦皇岛066004;先进锻压成型技术与科学教育部重点实验室(燕山大学),河北秦皇岛066004;唐山工业职业技术学院机械工程系,河北唐山063299;燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室,河北秦皇岛066004;先进锻压成型技术与科学教育部重点实验室(燕山大学),河北秦皇岛066004;燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室,河北秦皇岛066004;先进锻压成型技术与科学教育部重点实验室(燕山大学),河北秦皇岛066004;燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室,河北秦皇岛066004;先进锻压成型技术与科学教育部重点实验室(燕山大学),河北秦皇岛066004;燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室,河北秦皇岛066004;先进锻压成型技术与科学教育部重点实验室(燕山大学),河北秦皇岛066004【正文语种】中文【中图分类】TH703流体是物质的重要存在形式之一，流体的流动是自然界最基本的现象，通常把微米尺度或接近微米尺度空间里的流动称为微流体。
以层流或低雷诺数为主要特征的微流体的操控简称为微流控。
最近十几年迅速发展的微流控芯片是一种典型的微流控技术的推广，因为微尺度的特征，可以把生物、化学、医学等领域涉及的生物、化学等实验室的功能集成到一块几平方厘米的芯片上，因此也称为芯片实验室[1-3]。
微泵在微流控芯片中的应用研究随着微流控技术的发展，微流控芯片作为一种微流控系统的重要组成部分，正在逐渐成为生物医学领域的关键技术。
微流控芯片通过微小流道和微阀的组合，可以实现对微小液滴和粒子的精确操控，具有样品量小、分析速度快、重现性高等优点。
而微泵作为微流控芯片中的关键部件，负责流体的输送和控制，对整个芯片的性能起着至关重要的作用。
一、微泵的基本原理微泵是一种通过微机械结构实现精确控制和输送微量流体的装置。
常见的微泵类型包括压电泵、电动泵、电化学泵等。
压电泵通过利用压电材料的压电效应，产生机械运动来驱动流体的输送；电动泵则通过电机的旋转运动来推动流体流动；电化学泵则是利用电化学反应产生气体或离子来推动流体流动。
二、微泵在微流控芯片中的应用1. 多通道流控微泵的精确控制和输送能力使其成为多通道流控的理想选择。
通过在微流控芯片中设置多个微泵和微阀，可以实现对多个样品的同时处理。
例如，在分子诊断中，可以通过微泵和微阀来实现对不同样品的加样、混合和分离，大大提高了实验效率和减少了手工操作的误差。
2. 自动混合微泵可以精确地控制流体的输送和混合，使其可以应用于自动混合的领域。
在化学合成等实验中，通过微泵控制不同溶液按照预定的比例和顺序混合，可以实现高效的反应和产物的合成。
此外，微泵还可以与微流控芯片上的微混合器相结合，实现更加均匀和快速的混合过程。
3. 精确定量微泵的高精度和可控性使其在定量分析中发挥重要作用。
无论是在生化检测中的样品加样，还是在药物分析中的药物输送，微泵都可以实现精确的流体定量，保证实验的准确性和重复性。
而且，微泵还可以进行定时控制，实现定量的时间序列实验。
三、微泵在微流控芯片中的优势1. 尺寸小微泵的尺寸小和微观流道结构的相适应，使其可以方便地集成到微流控芯片中。
与传统的大型泵相比，微泵具有体积小、重量轻和占用空间少等优点，适用于体积限制较小的实验环境，如便携式医疗设备和实时监测装置。
微流控芯片研究报告微流控芯片是新型的技术，它为生物分子和有机分子提供处理控制环境，以便实现对生物工艺进行灵活控制，为实验室自动化提供帮助。
第一，我们来看微流控技术的原理。
微流控技术是在微米尺度上控制和处理流体。
它通过一种叫做“微流控芯片”的装置，实现流体在精确的尺度上的控制，来完成各种生物应用及其他相关任务。
微流控芯片是一种由多个集成的微孔组成的流量控制装置，可以控制流体的流量和流向，完成微尺度的控制。
微流控芯片的工作原理是：当芯片的排气口和接气口同时打开时，在芯片表面封闭的微孔组成的通道中形成压力区域，使微量流体经过微孔并形成稳定的流量，实现控制相关任务。
其次，微流控芯片的应用领域涉及到众多方面，包括生物医学和分子生物学等。
在生物医学研究中，微流控芯片可以实现对生物物质（如血液细胞）的精确移植、活性测量、药物检测和细胞计数等。
微流控技术也可以用于纳米医学研究，可以实现对纳米体系的快速活性测量、纳米粒子的检测和生物传感等。
此外，微流控芯片在分子生物学研究中也发挥着重要作用，可以实现分子结构分析、活性测定、细胞表达及基因转录等实验。
第三，微流控芯片的开发。
与传统技术相比，微流控芯片在控制和处理的精度和效率方面较为优越，但是存在一定的技术挑战。
为了实现更加精确的控制，微流控芯片的结构设计和材料选择十分重要。
必须采用低抗性的材料，如金属和陶瓷，并且设计芯片的尺寸和形状。
芯片结构和宽度的设计影响着油流控精度，并影响微流控芯片的使用性能和寿命。
同时，为了提高微流控芯片的灵活性，研究者们还需要为芯片设计高度可编程的控制系统，以实现灵活的流量控制，使微流控芯片更加容易使用。
最后，微流控芯片有着巨大的应用前景，未来的发展趋势十分乐观。
它不仅可以实现生物工艺的精准控制，而且有助于实现实验室自动化，从而极大地提高生物实验效率，为实现全面的智能实验室提供帮助。
综上所述，微流控技术的研究开发及应用前景十分可观，研究者们应该抓紧时间进行更多探索和实践，为全球未来技术发展做出贡献。
微流控分选细胞原理随着生物医学领域的快速发展，细胞的分选和分离成为了研究人员关注的焦点之一。
传统的细胞分选方法存在操作繁琐、效率低下和样品损失等问题，因此，微流控技术应运而生。
微流控分选细胞是利用微流体技术将细胞单个分离并排序，具有高效、高通量和高精度的优点，成为了细胞分选的有力工具。
微流控分选细胞的原理主要基于两个核心技术：微流控芯片和细胞识别与分选系统。
1. 微流控芯片微流控芯片是微流控分选细胞的关键组成部分。
它主要由微通道网络、阀门和泵等组件构成。
微通道网络通过精确设计，能够实现细胞的流动和分离。
阀门可以控制细胞在不同通道之间的流动和停留，从而实现对细胞的精确控制。
泵则提供了必要的流体压力，使细胞在微流通道中流动。
2. 细胞识别与分选系统细胞识别与分选系统是微流控分选细胞的另一个重要组成部分。
它主要包括光学显微镜和图像处理算法。
光学显微镜可以实时观察细胞在微流通道中的运动和形态，通过图像处理算法可以对细胞进行自动识别和分选。
在微流控分选细胞的过程中，首先需要将待分选的细胞样品注入到微流通道中。
利用泵提供的流体压力，细胞在微流通道中流动。
在细胞流动的过程中，光学显微镜会实时拍摄细胞的图像，并通过图像处理算法进行细胞的自动识别。
根据预先设定的分选规则，系统会对细胞进行判断，并通过控制阀门的开闭来实现对细胞的分选。
不符合条件的细胞将被排除，符合条件的细胞则会被分选到特定的通道中。
微流控分选细胞的关键在于对细胞的准确识别和分选。
为了实现高效的细胞识别和分选，研究人员通常会选取一些特定的细胞标记物作为识别依据。
比如，利用荧光标记的抗体可以与特定的细胞表面蛋白结合，从而实现对特定细胞的识别。
通过对细胞的标记和分选，可以实现对不同类型的细胞进行准确分离和分选，为后续的细胞研究提供了有力支持。
微流控分选细胞技术的应用广泛。
在生物医学研究中，它可以用于细胞的单细胞测序、肿瘤细胞的捕获和分析、干细胞的分选和定向分化等。
微流控技术的发展历史标题：微流控技术的发展历史及其应用进展引言微流控技术，作为一种新兴的交叉学科，起源于20世纪90年代，是将生物、化学、物理、工程等多种科学领域知识深度融合，通过精确控制微尺度流体在微米级别通道内的流动、反应和检测的一种先进技术。
它的诞生与发展对生命科学、临床医学、环境监测等领域产生了深远影响。
一、微流控技术的起源与发展历程1. 萌芽阶段（20世纪50-70年代）微流控技术的起源可以追溯到20世纪50年代至70年代，当时科学家们开始研究如何在微小空间内操纵和控制流体，这一时期的主要成果包括微泵、微阀以及用于液相色谱分析的微通道等基础元件的开发。
2. 形成与初步发展（20世纪80年代-90年代）进入80年代，随着半导体加工技术和MEMS（微电子机械系统）技术的进步，微流控芯片的概念被提出并得到初步实现。
1990年，Whitesides等人首次提出了“Lab-on-a-Chip”（LOC）的概念，标志着微流控技术正式步入快速发展轨道。
3. 快速发展阶段（21世纪至今）进入21世纪以来，微流控技术进入了高速发展的黄金时期。
此阶段的研究重点转向了复杂功能化微流控系统的构建，如集成式微反应器、细胞分选及操控系统、单分子检测平台等。
同时，该技术的应用范围也从最初的生物医学领域拓展到了环境监测、食品安全、材料科学等多个领域。
二、微流控技术的关键里程碑事件1. 微流控芯片的发明2. LOC概念的提出和实验室芯片的初步实现3. 数字微流控技术的出现，实现了对微流体的精准控制4. 单细胞分析和单分子检测技术在微流控平台上的突破5. 三维微流控系统的构建和生物3D打印技术的发展结论回顾微流控技术的发展历程，我们可以看到其从理论构想到实际应用的不断深化和扩展。
如今，微流控技术已经成为科研创新的重要工具，并有望在未来继续引领生物医学、纳米科技、精准医疗等领域取得新的突破。
随着更多跨学科研究成果的涌现和技术瓶颈的解决，微流控技术的前景将更加广阔且充满无限可能。
液滴微流控技术操作步骤1. 引言1.1 简介液滴微流控技术是一种利用微米级液滴在微流道中的控制和操纵的技术。
通过精确地操控液滴的大小、形状和位置，可以实现高效、快速、节省试剂和样品的微流控实验。
液滴微流控技术已经逐渐成为化学、生物、医学等领域的研究热点，为实现高通量、高灵敏度的实验提供了新的方法和途径。
在液滴微流控技术中，液滴被用作微小的反应器，在微流道中可以实现混合、分离、传输等操作。
通过对液滴的精确控制，可以实现各种复杂的操作，如生物样本分析、药物筛选、基因检测等。
液滴微流控技术具有操作简单、反应速度快、耗材成本低等优点，因此受到广泛关注和应用。
本文将介绍液滴微流控技术的原理、制备步骤、操作步骤，探讨其应用领域和发展前景。
通过深入了解液滴微流控技术，可以更好地应用于实际的科研和应用中，推动其在不同领域的发展和应用。
【简介】1.2 研究背景研究背景：液滴微流控技术是近年来兴起的一种微流控技术，其核心是利用微流控芯片对微小液滴的操作和操控。
而微流控技术最早起源于上世纪80年代，当时由福尔和韦舒尔提出了操控微小液滴的理论。
随着微流控技术的不断发展，液滴微流控技术成为一个备受关注的研究领域。
在传统实验室中，操作微小液滴是一项繁琐而复杂的任务。
常规的手工操作不仅效率低下，而且易受外界环境影响，容易产生误差。
而液滴微流控技术的出现，为液滴操作提供了全新的思路和方法。
通过微流控芯片，可以精确控制液滴的大小、位置和流动轨迹，实现高效、稳定和精准的实验操作。
液滴微流控技术在生物医学、化学分析、微液相反应等领域具有广泛的应用前景。
研究人员希望通过不断优化和改进液滴微流控技术，提高其操作效率和精度，拓展其应用领域，为科学研究和工程实践提供更多的可能性。
【研究背景】1.3 研究意义液滴微流控技术是一种结合微流控技术和液滴技术的前沿研究领域。
液滴微流控技术的出现，颠覆了传统的流体控制方法，实现了微米级液滴的快速操控和精准定位。
《微流控技术基础与应用》-概述说明以及解释1.引言微流控技术是一种将微型管道、微型阀门、微型反应室等微结构组件集成在一起的技术，主要应用于微流体力学领域。
通过微流控技术，可以实现对微观尺度的流体控制和操作，为微纳生物医学、化学分析、环境监测等领域提供了全新的解决方案。
本文将对微流控技术的基础知识、应用案例以及未来发展进行深入探讨。
编写文章1.1 概述部分的内容文章结构部分旨在概括整篇文章的布局和内容安排。
在本篇文章中，我们将按照以下结构进行组织：1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 微流控技术基础2.2 微流控技术应用2.3 微流控技术发展趋势3. 结论3.1 总结微流控技术的重要性3.2 展望微流控技术未来发展3.3 结束语通过以上结构，读者可以清晰地了解本文的主要内容和论述线索，以便更好地理解和掌握微流控技术的基础和应用，以及未来的发展方向。
1.3 目的本文的目的是探讨微流控技术的基础原理及其在不同领域中的应用。
随着科学技术的发展，微流控技术在生物医学、化学分析、环境监测等领域展现出巨大潜力。
通过深入了解微流控技术的原理和应用，可以帮助读者更好地理解这一新兴技术的优势和挑战，促进其在实际应用中的推广和发展。
同时，本文也旨在为研究者提供一个全面系统的介绍，以便为他们在微流控技术领域的研究工作提供帮助和启示。
通过本文的阅读，读者可以对微流控技术有一个更加全面深入的认识，为将来的研究和实践提供参考和指导。
2.正文2.1 微流控技术基础微流控技术是一种利用微米尺度结构的流道和微流体的传输、混合、反应等过程来实现的一种新型技术。
微流控技术的基础原理主要包括微流体力学、微功率电子学、微加工技术等。
在微流控技术的基础中，微流体力学是其中非常重要的一个领域。
微流体力学研究微尺度下流体的运动和传输规律，微流道内流体的表面张力效应、黏度效应等都会对流体的运动产生影响。
通过微流体力学的研究，可以设计出各种微型流道结构，实现流体的精确控制和操作。
微流体控制系统 一、 与课题有关的国内外技术现状及发展趋势以及该领域的国内外专利申请和授权的情况
(一) 国际现状 自20世纪90年代以来，生物芯片技术以其巨大的应用和市场前景一直成为人们研究的热点。美国政府和产业界在过去的10年共投入近20亿美元用于以基因芯片为主的生物芯片研究开发与产业化，欧洲与日本的投入强度也越来越大。摩托罗拉、惠普、IBM以及日立公司都在开发基因芯片技术，几乎所有的跨国制药公司都投入巨资利用基因芯片开展新药的超高通量筛选和对药理遗传学、药理基因组学等进行研究。大量资金的注入使得生物芯片技术的发展速度大大加快，DNA微阵列技术已经越来越成熟，并逐渐在各应用领域显示出优势，同时蛋白质芯片、细胞芯片等微阵列技术的研究也方兴未艾。 但无论是DNA微阵列还是蛋白质、细胞芯片，它们都只是完成了生化分析中的一步——将获得的生物样品与固定在芯片上的分子或细胞进行作用，而长久以来人们一直渴望能够将样品制备、生化反应及最后的结果检测集成到一套系统中，从而从实验中枯燥乏味的劳动中解脱出来。这就是通常说的芯片实验室(Lab-on-a-chip)或者微型全分析系统（Micro Total Analytical System，μTAS）。芯片实验室是基因芯片技术和蛋白质芯片技术进一步完善和向整个生化分析系统领域拓展的结果，是生物芯片技术的发展的最高阶段。它以分析化学为基础，以微机电加工技术为依托，以微管道网络为结构特征，以生命科学为目前主要应用对象，其目标是把整个实验室的功能，包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成在微芯片上，且可多次使用，因此较微阵列有更广泛的适用性及应用前景。人们预计生物芯片微型全分析系统技术将会在犯罪现场的取证、太空探索、农产品质量检测及环境检测等方面得到广泛的应用。
而微流体控制则是生物芯片微型全分析系统中的关键环节，涉及范围很广，包括如何将样品或缓冲溶液引入芯片、试剂混合、如何控制样品在芯片中的流向和流速、以及最终如何将反应完的产物导出等。微泵和微阀是微流体控制中的基本单元，其发展得益于MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）技术的进步。目前，微流量控制系统的研究已经取得了一定的进展，许多基于芯片的微型器件如微泵和微阀已被设计和加工出来。它们采用的原理也多种多样，如电渗泵、流体电动力泵、SMA（Shape-Memory-Alloy）薄膜驱动泵、毛细管热泵、磁作用力阀、温控阀、电化学反应式主动阀等等。近年来，在利用这些微结构和器件对样品制备、生化反应及结果检测的集成方面已经取得了部分进展。阿尔伯特大学的一个研究小组制作了一块7.6cm×7.6cm的Borofloat玻璃芯片，他们在芯片上加工制作了电渗泵、混和器/反应器以及电泳微通道（Chiem and Harrison，1998），并用此集成器件进行了免疫竞争分析实验。另一个研究小组利用微机电工艺加工了通用型微流体系统供电化学免疫分析之用（Ahn et al.， 1998）。该系统由两个交叉的微流体通道组成，一个用于取样，另一个用于检测。系统中包括了磁珠、磁阀、磁泵和流体传感器，以对靶生物分子进行操作。 日本的一个研究小组（Koji Ikuta et al.，2000）则利用微细立体光刻技术制作出复杂的三维收集芯片、泵芯片、单向阀芯片、反应芯片等，并将其任意组合起来，构成生物化学芯片系列。
(二) 国内现状 近年来，生物芯片技术的飞速发展也引起了我国政府和科学家们的关注。1997年科技部组织召开了主题为生物芯片的第80次香山科学会议，会上对生物芯片的现状和未来进行了探讨，并对生物芯片技术的重要性达成了共识，认为我国有条件和能力从事这一高新技术的研究和开发。 目前我国已成立了两个生物芯片研究中心：北京国家生物芯片工程中心和上海南方生物芯片研究中心。在生物芯片的加工、工艺技术和相关设备方面奠定了一定的基础。一些大学、研究所和公司也开展了生物芯片的研究和开发，并做出了一些创新的研究工作，一些成果已申请国家和国际专利。 但整体来看，目前我国的生物芯片研究多集中在用于疾病检测和基因表达等方面的微阵列技术和以毛细管电泳为代表的微通道检测技术上，而对于微型全分析系统尤其是其中关键的微流量控制系统的研究则不是很多。在某些学科领域，虽然也已经出现了用不同加工方法制作和不同工作原理的微型流体泵，如上海交通大学研制的Φ2mm微马达驱动旋转式微泵、清华大学研制的微型热致动泵以及带有传感器（测量流量）和信号处理电路的集成微型泵系统芯片等，但与生物芯片微型全分析系统中的微通道、微反应室等的结合和集成、微液定量、分配及混和等目标还远没有实现。 (三) 发展趋势 经过近十年的发展，生物芯片技术在微阵列由低密度（或中密度）向高密度发展并日趋成熟的同时，已开始向以自动化、微型化、多样化、便携式为特点的微型全分析系统方向发展，当前无论在基础研究还是产品开发方面国际上的竞争都将日趋白热化。而将微流量传感器和微流量泵等微流量控制器件与相关的信号处理和控制电路相结合的微型化、集成化的微流量控制系统可望于不久的将来在微型全分析系统中的构建中起到关键作用，并在微量化学分析与检测、生物工程以及医疗保健等领域实现实用化。其中既可以作为微量化学分析系统的流量输运子系统，又可以作为微量药物定量释放系统的微恒定流量计量系统，已经成为微流量控制系统的研究热点之一。目前已研制出这类系统主要有由热气驱动微流量泵和热线式微流量传感器集成的单片式结构，以及有压电驱动微流量泵和压力差微流量传感器集成的混合型多片式结构，它们的制作工艺复杂，或封装困难。如果能够将微流量泵驱动结构与微流量传感器集成制作，实现一体化结构，就可以降低制作工艺的复杂度，将为执行器、传感器与控制电路的进一步集成及其实用化奠定基础。
二、 课题研究目标和主要内容 (一)、总体目标 研制出将微泵、传感器、信号处理电路及流路控制集成在一起的微流体控制芯片系统。
(二)、主要研究内容： 1、微型泵结构的研制 将现有的各种类型微泵的工作原理、加工工艺及性能进行比较，选择研制一种易加工、性能好和便于集成的泵结构；
2、集成微泵系统芯片的研制 研制将微泵、微传感器与信号放大电路集成的集成芯片，实现微流体流量的精确测量； 3、流体控制芯片的设计 根据需要设计出由微泵和微阀阵列控制的流路通道，与微传感器、信号放大电路集成，实现微流体流量和流路的精确控制；
4、流体控制硬件电路的设计 选用合适的驱动方式、设计合适的外围电路来驱动泵和阀等微结构器件，通过控制它们的动作来实现对流体运动的控制。
三、课题成果应达到的技术水平和具体指标 在硅基材料上设计制作出集成微流体控制芯片，能对微流体进样体积进行精确测量和自动控制，并且可根据用户需要进行调节控制微流体流向，具有自主知识产权，达到国际领先水平。 将微流量泵驱动结构与微流量传感器集成制作，实现一体化结构，即在结构上微流量驱动单元与微流量传感器单片集成；在制作工艺上尽量降低复杂度，减少步骤；在功能上同一结构单元既具有驱动功能，又具有流量检测功能。结合外围控制电路进行控制信号输入，并且对芯片输出信号进行处理获得微流量信息，从而实现对微流体的控制。
四、研究成果应用、推广的前景预测及分析（包括国内外市场现状、市
场预测、效益分析和实现产业化的步骤、方式等）
微流体控制芯片的设计研究将极大地推动生物芯片技术的发展，也可以应用于新药的合成和开发、食品和商品检验、环境监测、刑事科学、军事科学、及航天科学等多个领域。微型全分析系统当前无论在基础研究还是产品开发方面国际上的竞争都日趋白热化。参与竞争的既有世界名牌大学和研究所，也有世界最大分析仪器厂家。然而目前在微流体控制芯片各方面都领先的美国也仅在90年代中期才有较大投入，毕竟起步时间都还不久。如有相应的组织与投入，我们就有可能迅速赶上本领域的国际先进水平。据估计至2002－2003年微流控芯片的市场将可能达到190亿美元，用于临床的微流体控制芯片在我国将拥有很大的市场。 国家十五规划中提出推广应用生物芯片技术，而许多生物芯片技术的应用均与微流体相关，实现微流体控制是必不可少的条件。 五、研究方法和技术路线（包括工艺流程） 1、微泵、微阀及传感器的制作和集成 目前所发表的研究成果在结构设计、驱动原理、制造工艺及使用范围等都各具特色，但大多采用薄膜型结构设计，致动方式采用静电，压电，电磁，热，气动，电液，行波传递，凝胶致动何光热致动等原理，制作工艺包括半导体加工技术、LIGA工艺，精密机械加工何特种半导体加工技术等。 清华大学精密仪器系较早开始进行微型泵及其相关理论和基础制造技术研究，并利用硅微细加工工艺制作出热致动微型泵。由于双金属热致动方式具有良好的驱动性能和结构特点，并且其制造工艺简单，可以五组装的一次加工完成，易于系统集成，是与利用硅为加工工艺制作等特点。本中心拟采用清华大学精密仪器系的技术优势，采用双金属热致动方式作为微型泵的驱动方式。与国外已发表的微型泵结构方案相比，硅微热致动泵在泵的总体结构方案设计上，采用二硅片对称结构，上下两片加工工艺基本相同，这就大大简化了制作及转配工艺，降低了制作成本，克服了以往微型泵的多层结构，加工及转配工艺复杂等不足；同时结合双金属驱动原理和解哦故设计特点，采用双免驱动的设计，从而在不增加结构尺寸和制造工艺环节的前提下，较大的增强了泵的整体性能，提高了泵的工作效率。 2、微流体控制硬件 硬件系统是和芯片控制使用的控制测量电路，也是对芯片能实现功能的一种测试手段。整个系统将采用以mcs－96系列单片机为核心的控制电路，配合该芯片的使用，完成主要是基于生物芯片微型全分析系统中的微流体控制应用，而且针对微泵、微阀的具体应用方案，可以进行现场输入，采用液晶显示。由于目前单片机技术及外围芯片以及高速采集和控制芯片的发展，该控制电路可以很好的实现，整个电路可以实现以下功能： (1) 结合系统设计方案可以进行微泵、微阀的控制； (2) 配合芯片测量出微流体流量的计算； (3) 现场用户操作功能； (4) 为了满足更多的方案设计和可视性可以增加与上位机的通讯功能。这样，该系统即可单独操作，也可以结合上位机实现更多的功能的处理。
