微流控設計攻略!

2020-12-03 ITL創新器械開發

隨著體外診斷設備逐漸向小型化便捷化的趨勢發展,微流控技術由於其可在微小空間內精確控制流體運動,成為了現在眾多體外診斷企業爭相嘗試的一項創新技術,其在醫學診斷,藥物篩查,單分子研究中的應用為科學家解決了很多難題。

微流控技術是涉及流體物理,化學,微電子,生物學,新材料和生物醫學工程等多學科領域的新興技術。微流控把功能集中在一塊小小的晶片上,最大程度地縮短反應時間,減少樣品和試劑用量,並且有效避免了由於人為操作所帶來的誤差和交叉汙染的風險。

由於微/納升規模上發生的流體現象不同,微流控產品的設計與其他醫療診斷產品設計有一些差異。但是診斷產品和微流控設計都是在開發有形的可交付成果,所以在這兩個領域也有相互重合,互相借鑑之處。

ITL和Vivacta合作開發了用於快速診斷過敏性哮喘的POCT設備和微流控晶片,並完成了原型機的製造。ITL利用客戶原有的壓電薄膜技術,將其應用擴展到檢測生物流體。

ITL& Vivacta

這款原型機的開發包括以下幾個方面:

晶片的設計以適應客戶的試劑系統開發一套複雜的光學解決方案用以激發試劑設計在晶片和設備交互的電氣接觸系統震動隔離機制以控制環境噪聲的影響,並通過南安普頓大學聲與震動研究所(ISVR)的檢測和評估設計一款微流控晶片和設備專用的流體泵機制以便在儀器內運送和混合試劑開發相機晶片級別的定製條形碼,其目標成本僅為行業標準的十分之一研究和實施防止偽造和耗材重複使用的方法

ITL & Vivacta 開發PanOpSys系統

最終50臺工程原型機成功交付,這批原型機已經基本符合大批量生產的標準。

20年來ITL在為客戶交付成功的微流控產品的同時,我們研究了很多新穎的設計方案,積累了寶貴的經驗。以下方案可做參考:

方案一 改變幾何結構-在保持功能的同時改變組件的預期的幾何形式。這有助於重新定義用戶交互或設備功能。微流控裝置的加工通常使用光/蝕刻技術的微加工工藝來在基板上刻印圖形。光刻技術涉及到在矩形流體通道中塗布、曝光和顯影光刻膠。若裝置採用圓形通道,不同於典型的矩形通道,這種類似血管的幾何形狀可以更好地控制壁面剪應力和流動條件。而使用錐形通道來控制移動流體的速度,通常在被動流動條件下,由於毛細管作用,流體的速度會隨著流體的前進而降低,但是通過減小通道的橫截面積,流體可以勻速運動。

方案二改變表面相互作用-樣品可通過改變疏水性或者行使分子捕獲來與晶片裝置相互作用,從而提高功能性和可用性。例如抗體可被覆蓋在裝置表面以捕獲血液循環腫瘤細胞。另外,超疏水的裝置表面由於疏水作用,其表面張力可驅動液體流動,而無需額外的泵的設計。

方案三增加流動-這可以改善功能或改變用戶交互。例如設計具有旋轉平臺的裝置,可將流體從一個腔室運送到下一個腔室,而不採用泵來輸送流體。帶有振動馬達設計的晶片可協助混合水溶液。

方案四多層設計-採用相同或者不同材料的層疊設計,可提供多種功能。例如具有膜片閥的多層微流控裝置,可在不同片層中的獨立流道內控制液體流動。

ITL成立於1977年,在微流控晶片及其相關儀器的設計和開發方面擁有多年經驗,可以為多種應用設計開發複雜的微流控產品。對於微流控技術在體外診斷產品設計中涉及到的的樣本採集,試劑存儲,混合,運輸,各種泵和閥門的設計,光學技術,加熱技術,廢液管理等方面都有豐富的經驗和成功的案例。

ITL在微流控領域近20年的行業經驗和以往的成功案例充分證明我們有能力實現您對未來創新產品的期望和要求。如果您有興趣將微流控技術運用到到您的POCT體外診斷產品中,歡迎聯繫我們,讓我們為您提供有關微流控系統的解決方案和建議。

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    此外,該網站還是微流控領域的社交平臺:所有用戶都可以登錄並提交其微流控晶片設計,並且用戶可以評論、下載網站共享的微流控設計文件並進行晶片製作或設計優化。麻省理工學院媒體實驗室(MIT Media Lab)的David S. Kong稱,「該網站的設計初衷是為了推動微流控設計領域的創新,目前該領域的發展依然依賴於傳統的同行評議的學術模式。」
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    隨著用於微通道中流體的注射、混合、泵送和存儲的新器件和工藝的發展,近年來微流控系統在化學和生物化學中的應用越來越廣泛。儘管微流控技術近年來取得了一定進展,但在樣品引入和處理一定體積範圍的流體方面仍然存在一些挑戰。納米技術的最新發展則有助於提升微流控技術。微系統已經徹底改變了可用於分析複雜樣品的高靈敏度生物分析系統的發展。
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  • 微流控技術:微流控裝置製造中的要點
    在過去的幾十年裡,微流控技術在生物醫學研究和臨床應用中發揮了極大的優勢。由於全球人口老齡化以及工業化國家醫療基礎設施的增加,預計到2021年,微流控市場將達到87.8億美元。微流控技術通過主動或被動力來處理少量流體,通常為微升和納升來執行所需的測試。
  • 如何選擇微流控晶片?
    微流控晶片是用於微流控研究的裝置,其中的微通道已經被模塑或圖案化。通道可具有不同的內徑,通常在5~500μm範圍內,並且它們的微流道網絡必須專門為想要執行的應用或分析而設計(如細胞培養、器官晶片、DNA分析、晶片實驗室、液滴微流控等)。因此,微流控晶片允許在單個微尺寸裝置中集成通常需要在整個實驗室中進行的若干功能。
  • 微流控技術的研究發展及應用前景
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    目錄微流控發展歷史微流控晶片的優勢及應用場景1. 技術優勢2. 應用場景微流控技術介紹1. 微流控晶片的材料2. 微流控晶片製造技術3.一、微流控發展歷史微流控是伴隨著微機電加工系統(MEMS)技術的發展而來的。MEMS技術是指用半導體技術,將現實生活中的機械系統微型化,形成微型電子機械系統。微流控正是基於MEMS技術特點,將一個大型實驗室系統縮微在一個玻璃或塑料基板上,從而複製複雜的生物學和化學反應全過程,快速自動地完成實驗。
  • 一個註定要被深度產業化的技術——微流控解析
    一、微流控發展歷史  微流控是伴隨著微機電加工系統(MEMS)技術的發展而來的。MEMS技術是指用半導體技術,將現實生活中的機械系統微型化,形成微型電子機械系統。>  二、微流控晶片的優勢及應用場景  (一)技術優勢  基於MEMS發展而來的微流控晶片技術,被譽為改變未來的七種技術之一,相比於傳統方法其技術有如下優勢:  1.1 微型化  微流控技術能夠把樣本檢測整個過程集中在幾釐米的晶片上
  • 一個註定要被深度產業化的技術——微流控解析
    一、微流控發展歷史微流控是伴隨著微機電加工系統(MEMS)技術的發展而來的。MEMS技術是指用半導體技術,將現實生活中的機械系統微型化,形成微型電子機械系統。微流控正是基於MEMS技術特點,將一個大型實驗室系統縮微在一個玻璃或塑料基板上,從而複製複雜的生物學和化學反應全過程,快速自動地完成實驗。
  • 一文了解微流控技術的生物學應用
    隨著用於微通道中流體的注射、混合、泵送和存儲的新器件和工藝的發展,近年來微流控系統在化學和生物化學中的應用越來越廣泛。儘管微流控技術近年來取得了一定進展,但在樣品引入和處理一定體積範圍的流體方面仍然存在一些挑戰。納米技術的最新發展則有助於提升微流控技術。微系統已經徹底改變了可用於分析複雜樣品的高靈敏度生物分析系統的發展。
  • 微流控技術的起源
    這就是微流控技術必將火起來的基礎。 微流控技術 微流控(microfluidics)是一種精確控制和操控微尺度流體, 以在微納米尺度空間中對流體進行操控為主要特徵的科學技術,具有將生物、化學等實驗室的基本功能諸如樣品製備、反應、分離和檢測等縮微到一個幾平方釐米晶片上的能力,其基本特徵和最大優勢是多種單元技術在整體可控的微小平臺上靈活組合、規模集成。
  • 微流控技術已經進入「尋常百姓家」
    據麥姆斯諮詢報導,過去十年,微流控技術已經進入「尋常百姓家」。該應用需要一個經過設計的微泵,能夠非常平滑、精準地控制流量,確保可重複產生大小一致的液滴。 最近的一項開發成果也顯示了藥物傳輸應用的潛力,它是一種基於脂質體的系統。脂質體是由脂質雙分子層形成的疏水膜包圍的含水核心,可以負載疏水或親水分子。脂質雙分子層可以與其它雙分子層(如細胞膜)融合,將脂質體內容物傳遞至人體內的作用部位。
  • 微流控和「蛇形管」的難捨難分
    -點擊上方藍字小錢學微流控我在那裡等你-上篇文章我從生活中噴泉的現象,想到我工作中微流控晶片的驅動力的一些類型,簡要做了一些總結,趁著這兩天還有工作之外空閒的時間,我繼續著重學習下微流控晶片中蛇形管的經常應用現象……其實微流控晶片中經常用到蛇形管
  • 高通量表面張力限制液滴陣列微流控
    隨著微流控技術的迅猛發展,微流控領域出現了眾多具有創新意義的新技術,如表面張力限制的液滴微流控技術表面張力限制的液滴微流控技術在生物醫藥和材料合成等方面具有非常廣泛的應用,使用簡便而有效的方法製備出均勻性良好的液滴陣列也是近年來的研究熱點之一。近日,上海大學的巫金波教授團隊通過表面親疏水的差異將微米級尺寸的液滴固定在基片表面,製備出不同形狀、尺寸的液滴陣列,並利用液滴陣列進行單細胞的培養與觀測。
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