微型全分析系统学习教案.pptx

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1、微型微型(wixng)全分析系统全分析系统第一页，共35页。Microfluidic chip1.1.Sample preparationSample preparation2.2.Mass transportMass transport3.3.mixingmixing4.4.reactionreaction5.5.Sample injectionSample injection6.6.separationseparation7.7.detectiondetection第1页/共35页第二页，共35页。第2页/共35页第三页，共35页。第3页/共35页第四页，共35页。第4页/共35页第五页，

2、共35页。第5页/共35页第六页，共35页。作为分析化学的前沿技术，作为分析化学的前沿技术，TAS的迅速发展不仅是该领域科学的迅速发展不仅是该领域科学工作者不懈努力的结果，而且得益于微机电加工工作者不懈努力的结果，而且得益于微机电加工(MEMS)、生物、生物化学、材料学、微光学机械等多门学科最新成果的投入。化学、材料学、微光学机械等多门学科最新成果的投入。然而，然而，TAS的实际应用目前尚处于初级阶段，对分析系统来讲的实际应用目前尚处于初级阶段，对分析系统来讲要求达到既要求达到既“微微”又又“全全”，从总体上看，还仅仅是目标，离真正实，从总体上看，还仅仅是目标，离真正实现还有相当大的距离。现还

3、有相当大的距离。这些目标的实现必须靠大力发展微流控技术；生物这些目标的实现必须靠大力发展微流控技术；生物(阵列阵列)芯片虽芯片虽然是很重要的生物检测手段，但难以在实际分析系统的然是很重要的生物检测手段，但难以在实际分析系统的“微、全微、全”方面发挥优势。方面发挥优势。一个新学科的发展既需要强大先进的技术支撑，更需要先进的理一个新学科的发展既需要强大先进的技术支撑，更需要先进的理论指导，论指导，TAS在发展中还需要更多的基础理论来更深入地理解在发展中还需要更多的基础理论来更深入地理解和掌握物质在微米尺度流动状态下的行为，例如微米通道和掌握物质在微米尺度流动状态下的行为，例如微米通道(tngdo)

4、中的传中的传质、导热、吸附及微区反应规律等。这些都对相关的理论研究提质、导热、吸附及微区反应规律等。这些都对相关的理论研究提出了新的挑战！出了新的挑战！第6页/共35页第七页，共35页。7.3.2 微型全分析系统及微流控分析芯片发展简史微型全分析系统及微流控分析芯片发展简史微流控分析芯片的出现在现代分析科学与分析仪器的发展中有其微流控分析芯片的出现在现代分析科学与分析仪器的发展中有其历史的必然性。回顾近历史的必然性。回顾近40余年发展历史会看到分析系统的自动化余年发展历史会看到分析系统的自动化微型化趋势早在微型化趋势早在1950s和和1960s即已出现，其发展动力主要来自于即已出现，其发展动力

5、主要来自于环境及材料科学的发展中对更多更准更快地获取物质成分信息的环境及材料科学的发展中对更多更准更快地获取物质成分信息的需要。需要。Skeggs创始的间隔式连续流动分析创始的间隔式连续流动分析(segmented continuous flow analysis,SCFA)是这一时期发展的有代表性的成功范例。其成功是这一时期发展的有代表性的成功范例。其成功之处在于首次突破了延续了之处在于首次突破了延续了200年的分析化学传统操作中以玻璃年的分析化学传统操作中以玻璃器皿和量器为主要工具的操作模式，把分析化学转移到有流体连器皿和量器为主要工具的操作模式，把分析化学转移到有流体连续流动的管道中，数

6、毫米内径数米长的玻璃或聚合物管道不仅是续流动的管道中，数毫米内径数米长的玻璃或聚合物管道不仅是化学反应的新容器，而且也成为分析操作实现化学反应的新容器，而且也成为分析操作实现(shxin)连续化自动化的连续化自动化的“传送带传送带”。液体连续驱动手段蠕动泵！液体连续驱动手段蠕动泵！第7页/共35页第八页，共35页。图图7.8 SCFA系统示意图系统示意图(a)和和FIA系统示意图系统示意图(b)S 试样试样(sh yn)；A空气；空气；R试剂；试剂；CR载液载液第8页/共35页第九页，共35页。SCFA虽然在溶液分析自动化方面取得了成功，在分析操作所虽然在溶液分析自动化方面取得了成功，在分析操

7、作所需面积的减少方面也有所贡献，但在设备和试样、试剂消耗及需面积的减少方面也有所贡献，但在设备和试样、试剂消耗及微型化方面却进展不大，分析速度比传统的手工操作也无显著微型化方面却进展不大，分析速度比传统的手工操作也无显著提高。后者是因为限制分析速度的因素是化学反应本身，而非提高。后者是因为限制分析速度的因素是化学反应本身，而非溶液操作过程。溶液操作过程。Ruzicka和和Hansen于于1975年提出了年提出了FIA。他们在继承连续流动观。他们在继承连续流动观念的同时，彻底抛弃了念的同时，彻底抛弃了SCFA中要求在流动中必须实现物理平衡中要求在流动中必须实现物理平衡(完全混合完全混合)与化学平

8、衡与化学平衡(反应完全反应完全)的观念，去除了的观念，去除了(ch le)管道中同时起管道中同时起间隔与搅拌作用的气泡，提出了在非平衡间隔与搅拌作用的气泡，提出了在非平衡(不完全混合、不完全不完全混合、不完全反应反应)条件下实现重现性定量分析的技术条件。他们利用了细管条件下实现重现性定量分析的技术条件。他们利用了细管道道(1 mm内径内径)中液体层流状态的可控性与重现性，加上准确的中液体层流状态的可控性与重现性，加上准确的时间时间(即流速即流速)控制，实现了重现、但非完全的混合状态，并在此控制，实现了重现、但非完全的混合状态，并在此基础上来实现重现、而未必完全的化学反应。基础上来实现重现、而未

9、必完全的化学反应。第9页/共35页第十页，共35页。这一观念的提出大大地提高了分析速度，使每小时测定上百种试这一观念的提出大大地提高了分析速度，使每小时测定上百种试样成为可能，同时也促进了分析系统的微型化。试样与试剂消耗样成为可能，同时也促进了分析系统的微型化。试样与试剂消耗从从10 mL水平降低到水平降低到10200L水平。分析操作也从简单的自动水平。分析操作也从简单的自动进样进样-检测发展到包括溶剂萃取、柱分离、沉淀、共沉淀、气检测发展到包括溶剂萃取、柱分离、沉淀、共沉淀、气-液液分离、渗吸等在内的试样多种前处理自动化。分离、渗吸等在内的试样多种前处理自动化。经过经过30年的发展，年的发展

10、，FIA已经渗透到涉及溶液分析的几乎所有分析已经渗透到涉及溶液分析的几乎所有分析化学领域，不仅促进了分析化学自动化和微型化的发展，同时也化学领域，不仅促进了分析化学自动化和微型化的发展，同时也为为TAS的提出铺平了道路。的提出铺平了道路。Ruzicka和和Hansen早在早在1984年就提出了集成化微管道系统年就提出了集成化微管道系统(Integrated microconduit systems,IMCS)的概念，并取得的概念，并取得(qd)了一定了一定的成功。但由于当时科学技术整体水平的局限性，至少他们当时的成功。但由于当时科学技术整体水平的局限性，至少他们当时并未清楚地意识到需要通过多学

11、科交叉来进一步发展他们的学术并未清楚地意识到需要通过多学科交叉来进一步发展他们的学术思想，从而错过了一次重要的发展机遇！思想，从而错过了一次重要的发展机遇！第10页/共35页第十一页，共35页。Manz和和Widmer则在发展则在发展TAS方面要显得更为幸运和富有远见。方面要显得更为幸运和富有远见。他们最初他们最初(zuch)的尝试是首先把的尝试是首先把FIA转移到微加工芯片上。所构建的流转移到微加工芯片上。所构建的流动注射光度测定动注射光度测定TAS装置为多层芯片结构，主要是采用了单晶装置为多层芯片结构，主要是采用了单晶硅材料加工。装置的复杂性使人们对其未来发展前景不敢过于乐硅材料加工。装置

12、的复杂性使人们对其未来发展前景不敢过于乐观。观。然而当时分析化学另一学科大迅速崛起为然而当时分析化学另一学科大迅速崛起为TAS提供了一个重要提供了一个重要的发展机遇毛细管电泳分离！一方面，毛细管电泳为的发展机遇毛细管电泳分离！一方面，毛细管电泳为TAS提提供了方便灵活的，在微尺度下电渗驱动手段；另一方面，在芯片供了方便灵活的，在微尺度下电渗驱动手段；另一方面，在芯片上加工的毛细管电泳上加工的毛细管电泳-TAS又显示出比传统毛细管电泳更优良的又显示出比传统毛细管电泳更优良的性能。性能。Manz与与Harrison于于1992年合作发表了首篇微加工芯片上完成的毛年合作发表了首篇微加工芯片上完成的毛

13、细管分离的论文，展示了细管分离的论文，展示了TAS大发展潜力。随后，科学家们迅速大发展潜力。随后，科学家们迅速把把TAS大发展重点定位在基于大发展重点定位在基于MEMS技术的平板玻璃或石英芯片技术的平板玻璃或石英芯片上的电渗驱动的毛细管电泳分离微流控系统。上的电渗驱动的毛细管电泳分离微流控系统。第11页/共35页第十二页，共35页。1994年以后，美国年以后，美国(mi u)一些著名大学研究组的介入使该领域的发展一些著名大学研究组的介入使该领域的发展迅速出现高潮。迅速出现高潮。1994年年Ramsey group1995年年Mathies group1995年年 Caliper Technol

14、ogies 公司公司1995年年Whitesides group1999年惠普公司研制出第一台微流控芯片商品化仪器开始销售年惠普公司研制出第一台微流控芯片商品化仪器开始销售2001年年 Lab-on-a-chip学术季刊创建学术季刊创建第12页/共35页第十三页，共35页。7.3.3 微型全分析系统的分类微型全分析系统的分类TAS可分为芯片式与非芯片式两大类。芯片式是发展重点。可分为芯片式与非芯片式两大类。芯片式是发展重点。在芯片式在芯片式TAS中，依据芯片结构及工作机理又可分为微流控中，依据芯片结构及工作机理又可分为微流控芯片和微阵列芯片和微阵列(生物生物)芯片。它们均依托于芯片。它们均依托

15、于MEMS技术，目前又技术，目前又都主要服务都主要服务(fw)于生命科学，但前者以微通道网络为结构特征，后于生命科学，但前者以微通道网络为结构特征，后者以微探针阵列为结构特征。者以微探针阵列为结构特征。微阵列芯片目前的主要应用对象是微阵列芯片目前的主要应用对象是DNA分析，所以也称为分析，所以也称为DNA或基因芯片。其发展要稍微早于微流控芯片，始于或基因芯片。其发展要稍微早于微流控芯片，始于1980s，主要，主要是在生物遗传学领域发展起来的。是在生物遗传学领域发展起来的。微流控芯片主要是在分析化学的学科领域发展起来的，微流控芯片主要是在分析化学的学科领域发展起来的，第13页/共35页第十四页，

16、共35页。表表7.1第14页/共35页第十五页，共35页。图图7.9 (a)典型的微流控芯片典型的微流控芯片(xn pin)(b)典型的微阵列典型的微阵列(生物生物)芯片芯片(xn pin)第15页/共35页第十六页，共35页。Microarray(Bio)Chips第16页/共35页第十七页，共35页。1.1.Sample Sample preparationpreparation2.2.Mass transportMass transport3.3.mixingmixing4.4.reactionreaction5.5.Sample injectionSample injection6.6

17、.separationseparation7.7.detectiondetectionMicrofluidic chipsStructureStructure：microchannel netmicrochannel netfunctionsfunctions：all functions of an analytical Laball functions of an analytical LabMicrofluidic chipMain functions:Main functions:第17页/共35页第十八页，共35页。7.3.4 流控分析芯片特点流控分析芯片特点微流控芯片的优点微流控芯片

18、的优点(1)微流控芯片具有极高的效率，可在数秒至数十秒时间内自动微流控芯片具有极高的效率，可在数秒至数十秒时间内自动完成分离、测定或其他更复杂的操作。分离和分析速度常高于完成分离、测定或其他更复杂的操作。分离和分析速度常高于相对应当宏观分析方法一至二个数量级。其高分析或处理速度相对应当宏观分析方法一至二个数量级。其高分析或处理速度即来源于微米级通道中的高导热和传质速率，也直接来源于结即来源于微米级通道中的高导热和传质速率，也直接来源于结构尺寸的缩小。构尺寸的缩小。(2)微流控分析的试样与试剂消耗已降低到数微升水平，并随着微流控分析的试样与试剂消耗已降低到数微升水平，并随着技术的提高，还可能进一

19、步减少。降低了分析费用户贵重生物技术的提高，还可能进一步减少。降低了分析费用户贵重生物试样的消耗，也减少了环境试样的消耗，也减少了环境(hunjng)的污染。的污染。(3)用微加工技术制作的微流控芯片部件的微小尺寸使多个部件用微加工技术制作的微流控芯片部件的微小尺寸使多个部件与功能可能集成在数平方厘米的芯片上，在此基础上易制备功与功能可能集成在数平方厘米的芯片上，在此基础上易制备功能齐全的便携式仪器，用于各类现场分析。能齐全的便携式仪器，用于各类现场分析。(4)微流控芯片的微小尺寸使材料消耗甚微。当实现批量生产后，微流控芯片的微小尺寸使材料消耗甚微。当实现批量生产后，芯片成本可望大幅度降低，有

20、利于普及。芯片成本可望大幅度降低，有利于普及。第18页/共35页第十九页，共35页。微流控芯片的局限性微流控芯片的局限性(1)作为作为 TAS的主要发展前沿，当前的微流控芯片系统总体的主要发展前沿，当前的微流控芯片系统总体上既不够上既不够“微微”，分析功能也远达不到，分析功能也远达不到“全全”。主要原因是集成。主要原因是集成度不够高，多数检测器的体积过大，实现集成化还有很长的度不够高，多数检测器的体积过大，实现集成化还有很长的路要走。路要走。(2)在目前加工条件下微流控分析制作成本还难以满足有关成在目前加工条件下微流控分析制作成本还难以满足有关成果推广应用的要求。一块供研究用的标准玻璃芯片价值

21、果推广应用的要求。一块供研究用的标准玻璃芯片价值100多多美元。一块供分析美元。一块供分析12个试样的一次性专用芯片价值个试样的一次性专用芯片价值10美元。美元。(3)目前报道的大部分微流控芯片分析系统不包括试样的前处目前报道的大部分微流控芯片分析系统不包括试样的前处理功能，即功能不够全，为了解决实际试样的分析，这方面理功能，即功能不够全，为了解决实际试样的分析，这方面的研究需要的研究需要(xyo)在应用领域的实用过程中大大加强。在应用领域的实用过程中大大加强。第19页/共35页第二十页，共35页。7.3.5 微流控芯片的分类微流控芯片的分类根据芯片材料的不同可分为：根据芯片材料的不同可分为：

22、硅芯片硅芯片玻璃芯片玻璃芯片石英芯片石英芯片高聚物芯片高聚物芯片硅硅-玻璃、硅玻璃、硅-石英、玻璃石英、玻璃-高聚物等复合材料芯片。高聚物等复合材料芯片。根据功能不同可分为：根据功能不同可分为：高分辨分离芯片；高分辨分离芯片；微采样微采样(进样进样)芯片；芯片；微检测微检测(传感器传感器)芯片；芯片；细胞分析芯片；细胞分析芯片；前处理前处理(chl)芯片；芯片；化学合成芯片；化学合成芯片；多功能集成芯片。多功能集成芯片。第20页/共35页第二十一页，共35页。7.3.6 微型全分析系统的发展趋势与展望微型全分析系统的发展趋势与展望(1)继微阵列继微阵列(生物生物)芯片后，微流控分析芯片已成为芯

23、片后，微流控分析芯片已成为TAS当前的发当前的发展前沿。例如，近期展前沿。例如，近期TAS的会议论文中微流控分析芯片占的会议论文中微流控分析芯片占87%，微阵列芯片占微阵列芯片占4%。(2)TAS与微流控芯片已经从以毛细管电泳分离为核心分析技术与微流控芯片已经从以毛细管电泳分离为核心分析技术发展到液发展到液-液萃取，过滤，无膜扩散等多种分离手段。液萃取，过滤，无膜扩散等多种分离手段。(3)TAS从以电渗流为主要驱动手段发展到包括流体动力，气压从以电渗流为主要驱动手段发展到包括流体动力，气压重力，离心力，剪切力等多种分离手段。重力，离心力，剪切力等多种分离手段。(4)微流控分析系统从单道检测发展

24、到多重平行检测。阵列通道数微流控分析系统从单道检测发展到多重平行检测。阵列通道数在在2003年最多已达年最多已达384道。道。(5)TAS已从以激光诱导已从以激光诱导(yudo)荧光为主要检测器发展到多种检测手段，荧光为主要检测器发展到多种检测手段，如光度法，电化学，质谱，原子光谱，化学发光等。如光度法，电化学，质谱，原子光谱，化学发光等。(6)TAS已开始从单纯的毛细管电泳分离检测发展到包括复杂试已开始从单纯的毛细管电泳分离检测发展到包括复杂试样前处理的高功能全分析系统。样前处理的高功能全分析系统。(7)TAS已开始从成分分析工具发展到包括在线检测的微型化学已开始从成分分析工具发展到包括在线

25、检测的微型化学反应与合成手段，在新药筛选中显示出强大的生命力。反应与合成手段，在新药筛选中显示出强大的生命力。第21页/共35页第二十二页，共35页。(8)微流控芯片已开始从进行一般成分分析发展为单分子单细胞分微流控芯片已开始从进行一般成分分析发展为单分子单细胞分析。析。(9)微流控芯片已开始从主要为玻璃基质发展玻璃与高分子聚合物微流控芯片已开始从主要为玻璃基质发展玻璃与高分子聚合物材料并重，尤其在芯片的产业化方面，后者因易于实现批量生产材料并重，尤其在芯片的产业化方面，后者因易于实现批量生产而将更具备优势。而将更具备优势。(10)微流控理论研究日益受到重视，通道及结构长度的缩小对传微流控理论

26、研究日益受到重视，通道及结构长度的缩小对传统流体力学提出了新的挑战。通过数学模型的建立及计算机模拟统流体力学提出了新的挑战。通过数学模型的建立及计算机模拟手段可望手段可望(k wn)大大简化微流控系统的设计。大大简化微流控系统的设计。(11)微流控系统在细胞分类、分析，甚至微生物的培养中，都正微流控系统在细胞分类、分析，甚至微生物的培养中，都正在显示出其独特的优越性，而吸引了众多研究力量的投入。在显示出其独特的优越性，而吸引了众多研究力量的投入。(12)TAS已开始从基础与应用基础研究阶段进入产业化及市场开已开始从基础与应用基础研究阶段进入产业化及市场开发阶段。商业领域的竞争将日趋激化。发阶段

27、。商业领域的竞争将日趋激化。10年？年？20年？年？第22页/共35页第二十三页，共35页。7.4微流控分析微流控分析(fnx)芯片加工技术芯片加工技术7.4.1微流控分析芯片的结构和加工特点微流控分析芯片的结构和加工特点微流控分析芯片是通过微细加工技术将微管道、微泵、微阀、微微流控分析芯片是通过微细加工技术将微管道、微泵、微阀、微储液器、微电极、微检测元件，窗口和连接器等功能元件像集成储液器、微电极、微检测元件，窗口和连接器等功能元件像集成电路一样，使它们集成在芯片材料电路一样，使它们集成在芯片材料(基片基片)上的微全分析系统。上的微全分析系统。其结构和加工特点如下：其结构和加工特点如下：(

28、1)以微管道为网络，将微泵、微阀、微储液器、微电极、微检测以微管道为网络，将微泵、微阀、微储液器、微电极、微检测元件等连接在一起，对加入微通道中的流体进行控制与分离测定，元件等连接在一起，对加入微通道中的流体进行控制与分离测定，以完成多种分析功能，如采样、稀释、加试剂、反应、分离、检以完成多种分析功能，如采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等。测等。(2)微流控分析芯片的面积为几个微流控分析芯片的面积为几个(j)平方厘米。平方厘米。(3)微管道宽度和深度为微米级。微管道宽度和深度为微米级。(4)芯片材料已从硅片发展到玻璃，石英，有机聚合物等，因此也芯片材料已从硅片发展到玻璃，石英，有机聚合物等

29、，因此也发展了有机聚合物材料的加工技术。在传统的光刻和蚀刻的基础发展了有机聚合物材料的加工技术。在传统的光刻和蚀刻的基础上发展了模塑法，热压法，激光烧蚀法，上发展了模塑法，热压法，激光烧蚀法，LIGA技术和软光刻等新技术和软光刻等新方法。方法。第23页/共35页第二十四页，共35页。Microfluidic chipMicrofluidic chipMicrofluidic chipMicrofluidic chipsiliconsilicon、glass glass and quartzand quartz polymerspolymersmicrolithography chemical

30、etchingmodling proceduremicrocontact printing thermopresssoft lithography (DRIP,SFB,ECR)MaterialsMaterialsFabrication techFabrication tech第24页/共35页第二十五页，共35页。7.4.2微流控分析芯片的材料微流控分析芯片的材料用于制作微流控分析芯片的材料有单晶硅、无定形硅、玻璃、石用于制作微流控分析芯片的材料有单晶硅、无定形硅、玻璃、石英、金属和有机聚合物，如环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯英、金属和有机聚合物，如环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯

31、、聚碳酸酯(PC)和聚二甲基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷(PDMS)等。等。7.4.3光刻和蚀刻技术光刻和蚀刻技术微细加工技术是微流控分析系统发展的前提条件。微流控分析芯微细加工技术是微流控分析系统发展的前提条件。微流控分析芯片上微通道的制作，起源于制作半导体及集成芯片所广泛使用的片上微通道的制作，起源于制作半导体及集成芯片所广泛使用的光刻光刻(lithography)和蚀刻技术和蚀刻技术(etching)。它是用光胶、掩模和紫外。它是用光胶、掩模和紫外光进行微制造，工艺光进行微制造，工艺(gngy)成熟，已广泛地用于硅，玻璃和石英基片上成熟，已广泛地用于硅，玻璃和石英基片上制作微结构。制作微结构。

32、第25页/共35页第二十六页，共35页。图图7.10 光刻和蚀刻光刻和蚀刻(shk)的基本工序的基本工序第26页/共35页第二十七页，共35页。7.4.4高分子聚合物微流控芯片的加工技术高分子聚合物微流控芯片的加工技术高分子聚合物基片上制作微通道的技术有模塑法，热压法，高分子聚合物基片上制作微通道的技术有模塑法，热压法，LIGA技术，激光烧蚀法和软光刻等。技术，激光烧蚀法和软光刻等。软光刻是相对于微制造领域软光刻是相对于微制造领域(ln y)中占主导地位的光刻而言的微图形中占主导地位的光刻而言的微图形转移和微制造的新方法。因光刻不但需要昂贵的设备和超净实转移和微制造的新方法。因光刻不但需要昂贵

33、的设备和超净实验室，也不能在曲面上加工微结构。验室，也不能在曲面上加工微结构。从从1995年开始，年开始，G.Whitesides等以自组装单分子层等以自组装单分子层(self-assembled monolayer,SAMs)，弹性印章，弹性印章(elastomeric stamp)和高聚物膜塑和高聚物膜塑技术为基础，发展了一种新的低成本的微细加工新技术技术为基础，发展了一种新的低成本的微细加工新技术“软光刻软光刻”。软光刻技术的核心是图形转移元件。软光刻技术的核心是图形转移元件-弹性印章。方法有微接触弹性印章。方法有微接触印刷法，毛细微模塑法，转移微模塑法和微复制模塑法等。它不印刷法，毛细

34、微模塑法，转移微模塑法和微复制模塑法等。它不仅可在高聚物等材料上制造复杂的三维微通道，而且可以改变材料仅可在高聚物等材料上制造复杂的三维微通道，而且可以改变材料表面的化学性质，有可能成为低成本的微流控分析芯片的新方法。表面的化学性质，有可能成为低成本的微流控分析芯片的新方法。第27页/共35页第二十八页，共35页。图图7.11 模塑法复制弹性模塑法复制弹性(tnxng)印章印章第28页/共35页第二十九页，共35页。7.5微流控分析微流控分析(fnx)芯片的应用芯片的应用图图7.12 芯片毛细管电泳芯片毛细管电泳(din yn)的基本示意图的基本示意图第29页/共35页第三十页，共35页。两种

35、芯片两种芯片两种芯片两种芯片(xn pin)(xn pin)毛细管电泳芯片毛细管电泳芯片毛细管电泳芯片毛细管电泳芯片(xn(xn pin)pin)结构结构结构结构第30页/共35页第三十一页，共35页。图图7.13（A）细胞分析实验所采用的微流控装置的图像。（）细胞分析实验所采用的微流控装置的图像。（B）A中所示中所示的微流控装置中乳化和溶胞交点的示意图。实线表示的微流控装置中乳化和溶胞交点的示意图。实线表示(biosh)本体流体流动的方向，本体流体流动的方向，虚线是溶胞后标记组分的电泳迁移方向。虚线是溶胞后标记组分的电泳迁移方向。第31页/共35页第三十二页，共35页。图图7.14细胞溶胞的

36、细胞溶胞的CCD图像。（图像。（A）标记过）标记过Calcein AM的的Jurkat细胞（在细胞（在白色椭圆形内）正被流体动力传输到溶胞处。细胞的图像有些变形，原因白色椭圆形内）正被流体动力传输到溶胞处。细胞的图像有些变形，原因是是CCD摄相机的积分（曝光）时间与细胞流动的时间相比太长。箭头表示流摄相机的积分（曝光）时间与细胞流动的时间相比太长。箭头表示流体在通道中的流动方向。细胞上不清楚的线和点是由于照相机读出时象素刺体在通道中的流动方向。细胞上不清楚的线和点是由于照相机读出时象素刺目的闪光所引起目的闪光所引起(ynq)的。（的。（B）细胞遇到电场被溶胞荧光标记的组分被注射到分离）细胞遇到

37、电场被溶胞荧光标记的组分被注射到分离通道中，向正极迁移。箭头所指的方向为溶胞产物在通道中迁移的方向。通道中，向正极迁移。箭头所指的方向为溶胞产物在通道中迁移的方向。（C）所观察到的是分离两种荧光标记组分（用星号标出）的情况。）所观察到的是分离两种荧光标记组分（用星号标出）的情况。第32页/共35页第三十三页，共35页。Mathies Mathies 集成芯片集成芯片集成芯片集成芯片(xn pin)(xn pin)研究历史变化研究历史变化研究历史变化研究历史变化目前正以此研究单细胞快速鉴定、蛋白组高速分离、宇宙空间目前正以此研究单细胞快速鉴定、蛋白组高速分离、宇宙空间(yzhu kngjin)生命研究生命研究简单(jindn)芯片高密度集成第33页/共35页第三十四页，共35页。96-channel radial capillary array electrophoresis microplateY.Shi et al.Anal.Chem.,1999,71,5354第34页/共35页第三十五页，共35页。