ITL微流控设计团队开发相关分析设备时的设计考虑

ITL创新器械开发

微流控设备和纳米流体设备越来越多地应用于生物分析领域，包括已为人熟知的体外医学诊断分析，环境污染物分析、生物安全威胁和食品分析等。

尽管这些设备的用途各不相同，但它们都有一个共同点：流体必须依照实验要求，以一定的时间，速度，剂量标准移动到规定位置才能工作。下面我们将探讨在设计微流控芯片时需要注意的几大关键点。

流体输送系统

在微流控设备中，有两种基本的流体移动方式：“主动流体”和“被动流体”。主动流体的方法是使用有源元件（如泵和阀）移动流体。被动流体的方法是通过毛细管力来移动流体，这种方法是通过改变流道的内表面来加速或减缓流体流动的处理方法。

第三种方法是使用离心泵。离心泵是一种混合有源和无源元件的装置。在这种方法中，表面特性和设计特征将比单靠泵和阀系统发挥更大的作用。

表面设计和处理

微流控设备流体通道的表面性质对流体通过通道的方式起着重要的作用。

低表面能材料具有天然的疏水性（即排斥流体），通常与泵和阀门等活性流体元件一起使用。低表面能材料包括聚四氟乙烯、聚苯乙烯和聚乙烯等。

高表面能材料具有天然的亲水性（即吸引流体），并通过毛细作用促进流体运动。尼龙、聚酯、聚酰亚胺、聚乙烯吡咯烷酮和丙烯酸聚合物都是高表面能材料，可用于制造依赖于被动流体运动的装置。

微流控装置尺寸

通常，待处理的样品和试剂体积将决定设备中的通道和腔室的大小。一滴血中的葡萄糖（约30uL），测试只需该体积的一小部分即可。甲状腺刺激激素的测定可能需要200uL血浆或全血400uL才能达到预期的灵敏度。当需要同时分析样品中不同目标物质时，应考虑所需样品的量，以及对应的流道和腔室的大小，以满足分析物测试的所有成分。

在微流控设备设计中需要考虑的另一个方面是，需要保持各种流体沿通道的“段塞”运动。如果设备中的通道或腔室太小或太大，“段塞”可能会受到分割。在无源器件中，这导致毛细管作用的丧失。在主动泵运输液体装置中，通道尺寸的流体体积不正确可能导致超压而引起层封失效和反应物损失。

腔室、连接及销钉

微流控器件中的通道仅构成器件几何结构的一部分，除此之外还有腔室、T或Y连接和销钉，有时为了实现特殊功能而需要其他结构。腔室可以预先填充液体或冻干试剂。接头用于将不同的液体引入反应混合物中。销钉可在通道中产生湍流和各种流体（例如样品与试剂）的混合，并且通常位于连接处的下游。

生产材料

在设计微流控芯片的诸多考虑因素中，很容易忽略的部分是芯片使用的材料。芯片材料有很多种，每一种材料在作为微流控芯片的应用中都有其各自的优缺点。因此，在进行微流控芯片设计时，需要与微流控芯片生产厂商进行合作，选择适用于芯片功能与性能的材料，并满足制造芯片时所需的生产要求。

ITL集团是英国早期的一批有能力将微流控技术商品化的医疗器械设计开发公司之一。在微流体技术发展这十几年来，ITL与众多国际知名公司合作，积累了丰富的实战经验和技术，我们的解决方案可用于微流体技术和纳米流体应用，提供更好的微流控制和自动化，达到高精密度和良好的易用性，帮助客户快速将创新技术转化为用户友好、经济高效、临床上安全有效的商业产品。 如果您有任何关于微流控芯片研发或者相关仪器设计开发的需求，欢迎与我们探讨。