微流控设计研发-微流控芯片实验的历史

ITL创新器械开发

微流控芯片实验室是一种小型化的集成系统，它将一个或多个在实验室中完成的分析集成到一个芯片中。芯片实验室的研究主要集中在几个应用领域，包括体外诊断、DNA分析，以及化学合成等。将实验室进行的生化操作小型化具有众多优点，例如成本效益、集成化、诊断速度和灵敏度等。芯片实验室的出现主要依赖于两大核心技术-微流控技术和分子生物学技术。

微流控芯片设备中使用的微流控技术可以在一块芯片上制造出数百万个微通道，每个微通道的尺寸仅为微米级。该微通道能够处理极小量的液体以及在很小的体积下操纵生化反应。当然，要实现所有这些操作，微流控芯片设备不仅仅是微通道的集合，还需要集成的泵、电极、阀门、电场和电子设备才能成为完整的芯片实验室诊断系统。

芯片实验室的历史与微流控有着紧密的联系。微流控的历史与半导体微技术的发展又有着紧密的联系。

为了推进阿波罗计划，美国投资数十亿美元将计算器微型化，以便将其送入太空。在50年代早期，研究人员采用摄影技术来制作光刻技术，以制造微型晶体管，于是微技术和微制造技术应运而生。

10年后的60年代，研究人员利用这些技术制造了一种称为MEMS的微机械结构，利用这些制造技术，第1个真正的芯片实验室于1979年在斯坦福大学建立，用于气相色谱分析。然而，随着微流控技术的发展和微加工 工艺对聚合物芯片的应用，关键的芯片实验室研究从80年代末才开始。这种微加工技术对聚合物的适应性被称为软光刻。

然后，在90年代，很多研究人员开始探索微流控技术，并试图将PCR等生化操作小型化。早期的芯片实验室研究也集中在细胞生物学上。通过科学家们的研究，第1次能够轻松地在单细胞上进行操作，同时在基因组生化操作的小型化方面已经做了很多研究，如PCR、电泳、DNA微阵列、预处理步骤、细胞裂解等。研究人员开始从样本采集到分析的所有步骤整合到同一个芯片上，展示了芯片实验室技术的真正潜力。这种芯片实验室设备使研究人员能够执行从样品采集到分析的所有操作，因此被称为微全分析系统。

对于应用，芯片实验室不仅具有集成和并行的能力，而且与传统技术相比具有更高的性能。例如，针对PCR扩增技术，将PCR整合到一种称为microPCR的芯片上，可以使DNA的扩增速度比传统系统快十倍。

国防部高等研究院和国防部长办公室等军事机构很快对芯片实验室技术产生了兴趣。芯片研究早期，

在半导体和太空探索项目方面，这些机构投入了大量资金推进芯片实验室的研究。

因为这种技术的进步使它们能够尽快发现对军队和人民的生物威胁。

纵观近期进入市场上的研究和产品，我们发现芯片实验室将在不久的将来改变我们进行诊断的方式。其中有一些芯片实验室已经商业化，用于一些关键应用，如血糖监测、艾滋病毒检测或心脏病诊断等。同时又发现工业研究面临的挑战是在同一个芯片上集成大数量的单独操作，以减少成本，提高人体工程学和诊断速度。

ITL集团在过去一直致力于微流控技术的开发和应用，数年的经验使ITL获得了丰富的知识，这些知识和项目经验被证明对整合微流控技术到现有的诊断仪器开发中是至关重要的。我们深信微流控技术是生物医疗领域的一场重要变革，它可以对微量流体进行复杂而准确的操作，可以广泛应用到各种成熟的测试研究技术中。ITL系统化流程使微流控设计研发顺利过渡到生产，如果您有兴趣将微流控技术运用到到您的POCT体外诊断产品中去，欢迎联系我们，让我们为您提供有关微流控系统的解决方案和建议。