Manz等(1990)首次提出以微电子机械系统技术为基础的 “微型全分析系统 (micro total analysis systems, µTAS)” 概念，标志着微流控研究开始真正获得重视并进入快速发展的阶段。这些系统最早用于化学分析，后来随着应用领域的扩展，“微流控芯片 (microfluidic chip)”、“芯片实验室 (lab on a chip)” 和含义更广的 “微流控器件(microfluidic device)” 成为更通用的说法。微流控器件利用结构各异的微通道和形式多样的外加力场，对微量流体或样品在微观尺度上进行精确操纵、处理与控制，从而将传统实验室的部分乃至全部功能，包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成在一次性或可多次重复使用的微芯片上。相比于传统方法，微流控器件具有低成本、低能耗、易自动化、快速灵活、高便携性等优势，直接面对社会各行各业的实际需求，在疾病诊断、细胞研究、药物筛选、环境监测、绿色能源、材料合成等各个领域开展应用并展示出广阔前景。

 微流控实验系统平台集成了光学显微镜、生物芯片、微流体进样泵、流体流速监测与控制及用于图像分析的电脑等。该系统平台能够完成细胞滚动/粘附、细胞迁移、细胞分选、细胞运动轨迹跟踪、细胞数目统计分析等细胞分析及高通量细胞筛选分析。

      微流控实验系统平台可以直接采用现有的已搭配好的系统平台，也可以根据自己实验的需求，自主进行搭配。目前已搭配好的通用微流体实验平台主要有CorSolutions系统、Cellix半自动系统和LabSmith测试系统。

     下面简要介绍下这几个微流控实验系统平台的构成，最后给出搭建微流体实验系统需要考虑的组成部件。

     1、CorSolution微流控实验系统平台

       CorSolutions微流控系统主要包括微流体泵（蠕动泵或气动泵）、光学显微镜（尼康体视显微镜）、微流体探针台、微流体探针、注射阀、微流体流量计、嵌套适配器夹具、带有摄像头的显示器等。

       CorSolutions微流控系统配置电阻抗测试系统可完成细胞的光学及电学性能分析。电阻抗测试系统可由HF2IS阻抗谱和HF2TA或HF2CA前置放大器构成。电阻抗测试系统可实现单细胞的测量及统计分析。

       根据个人研究目的的不同，可适当更换部分微流控部件，如蠕动泵、尼康体视显微镜、流量计等。

 

     2、Cellix半自动微流控实验系统平台

 Cellix VenaFlux半自动微流控系统标准平台主要包括Mirus Evo纳米泵和Kima泵、配有手动样品台和数字摄像头的Zeiss Axio Vert A1荧光倒置显微镜、用于生物芯片加热的微环境腔室（控制生物芯片的温度和酸碱度）、生物芯片、Image-Pro Premier细胞分析软件、与Zeiss显微镜兼容的生物芯片框架、用于Mirus Evo和数字摄像头的VenaFluxAssay集成软件及装有细胞图像分析软件的电脑等。

VenaFlux半自动微流控系统平台的主要特性

（1）强大和易于使用

（2）非常适用于全血的血小板粘附、聚集和血栓形成的研究及随时间变化的生物膜培养研究

（3）便于研究细胞粘附、迁移和轮回

（4）适合于体外研究和依动物模型进行的实验研究

VenaFlux半自动微流控系统平台的主要应用

（1）功能性细胞配体和细胞—细胞相互作用研究

（2）细胞粘附和迁移的形貌分析

（3）流动、滚动和迁移细胞的跟踪

（4）临床前药物开发和优化

根据个人实验研究目的的不同，可适当更换部分微流控部件，如Mirus Evo纳米泵和Kima泵、蔡司显微镜、生物芯片等。

 

     

3、LabSmith微型模块化的微流体综合测试平台

 Labsmith微流控综合实验台是目前市场上功能最全面、性价比最高的微流控实验系统，它既包括了注射泵、高压电泳进样系统，也包含了一套专业订制的微通道显微成像系统，同时涵盖了进样控制阀、储液器等装置，可以满足研究人员微流控或纳流控相关的实验。

 Labsmith微流控综合实验台可以通过计算机及软件实现对微流控实验的全自动控制，极大简化了微流控实验系统，提高实验结果的重复性及可靠性。

功能特色

（1）一体化—所有部件紧凑的集成整体系统，节省实验空间。

（2）自动化—软件整体控制，也可通过LabVIEW进行编程控制，方便自如。

（3）多功能化—一套系统可完成多种实验，如机械驱动进样，高压驱动进样，选择进样以及成像分析。

 

    

4、自主配置微流控实验系统平台

      

微流控实验系统平台在一定程度上可以看成是一个由多个不同的部件组合而成的系统平台，该系统平台主要包括四大部分：进样泵系统、流体检测与控制系统、微流控芯片系统及分析和检测系统。 

下面就微流控系统平台的四大组成部分做简要介绍。

进样泵系统：

（1）带有传感器和PID控制的注射泵

（2）带有传感器和PID控制的蠕动泵或气动泵

（3）带有传感器和PID控制的压力驱动泵（如法国Elveflow微流体OB1压力控制器）

（4）电驱动（电场力驱动）

（5）超声波驱动

（6）光驱动（可见光或红外光或紫外光等）

流体检测与控制系统：

（1）流量计（带有PID控制）

（2）流量模块（flow unit，温度传感测量，法国fluigent，法国Elveflow）

（3）压力传感器（法国Elveflow）

（4）其他测量微流体流速的仪器

微流控配件：

微流控配件主要有不同外径尺寸和内径尺寸的毛细导管（用于连接进样泵、流量计和芯片的进出口）；转接适配器（用于连接不同类型的毛细导管）；导管切割机（用于切割不同尺寸的导管，导管的横断面切口保持导管原始形状如圆形或方形）；调压阀（用于气体驱动泵的压强调节）；温度控制器（用于芯片通道的加热，实现实验的恒温控制）；不同类型的钢针（连接不同尺寸的毛细导管或芯片的出入口）；切换阀（用于实现2路或多路液体的切换控制）等。

微流控芯片：

生物芯片的主要材质有玻璃、硅、石英、聚合物（PC、PDMS、PMMA）等。

根据研究目的的不同，生物芯片通道表面需要做不同程度的处理，如亲水或疏水处理、螯合Cu²⁺处理及生物蛋白处理等。

此外，微流控芯片依据不同的用途又可分为液滴产生芯片、流速细胞芯片、微混合器芯片、微反应器芯片、电阻抗谱芯片等。

对于某些特殊需求的芯片，如3D芯片通道、弯曲芯片通道、大宽度的芯片沟道等，均可实现定制需求。

分析和检测系统：

（a）电学分析

      （1）电阻抗分析—单细胞测量或计数，细菌浓度测量，细胞成分测量等

      （2）所需设备为HF2IS/Moku:Lab多功能测量仪、HF2TA、流体连接PRO芯片夹具

（b）光学分析

      （1）显微荧光检测—细胞的生长和活动状况、细胞膜和细胞组分的研究等。

      （2）化学发光和生物发光检测—发光强度可用于确定分析物的浓度，灵敏度和选择性高、线性       反应范围宽，利于对分析物的定量分析。仅适用于特定化学发光试剂和细胞的研究。

      （3）拉曼检测—适用于对细胞及其生物分子的实时监测。

      （4）折射率检测—避免了荧光标记和化学修饰对细胞的影响，适于对细胞自然状态的检测。该检测对激光光源及对外部条件如温度、压力和流速的控制要求很高，特殊光学检测结构的设计及光纤等的应用使得微流控折射率检测系统更接近于芯片实验室的概念。

      （5）热透镜显微检测—可对单个细胞无创、实时检测。

      （6）表面等离子激元共振检测—可对界面上生物分子相互作用的无标记实时监测，通过对生物反应过程中表面等离子激元共振的动态变化监测获取生物分子相互作用的特异信号。检测对象一般是具有配体和受体特异性结合性质的核算、蛋白质、酶及抗体等生物分子，尤其适合对免疫反应的过程监测和定量分析，这对分子特异反应的实时监测也用于细胞的检测和传感。

      本博文简要介绍了3个不同类型的通用微流控实验系统平台，介绍了微流控实验系统平台的主要组成部分如进样泵、流体流量监测与控制、微流体配件及微流体检测系统。微流控芯片是微流控实验中的核心部分，主要由实验者根据实验的需求而自行设计芯片的结构。由此可见，用户在进行微流控实验的过程中，可根据个人的实验要求而有选择性的选择一些性能参数高的微流体部件，然后将这些部分组装在一起便可构成一套适合自己特定实验研究要求的微流控实验平台。

      如果您需要配置一套完整的微流控实验系统或者对微流控实验系统的一部分如微流控驱动泵、微流体流量计或压力计、倒置荧光显微镜等感兴趣，请通过如下的联系方式联系我，我非常高兴能与您一起讨论配置一套符合您实验需求的微流控实验解决方案。

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