微流控应用方案

行业环境

研究背景：

微流控（microfluidics）技术是一种针对极小量的流体进行操控的系统科学技术。微流控芯片（microfluidic chips）是微流控技术实现的主要平台和技术装置，其主要特征是容纳流体的有效结构（通道、反应室和其他某些功能部件）至少在一个维度上为微米级尺度。在这一尺度下，流体的运动具有自己的特点，与宏观尺度大不相同。与宏观尺度的实验装置相比，这一技术显著降低了样品的消耗量, 增大了流体环境的表面积，提高了反应效率, 同时也降低了实验产生废物对环境的污染；集成微流控芯片操作的并行性优势可以实现实验的高通量、自动化控制；并且通过微阀微泵等微细结构的精确控制，微流控芯片在提高生命科学研究的时间与空间分辨率上有很大的灵活性，具有不可替代的优势。

应用环境

• 样品：生物样品、异硫氰酸荧光素荧光标记的氨基酸等
• 待测成份：荧光物质、有吸光度的化学物质
• 样品形态：液体
• 应用背景：
  • 激光诱导荧光检测
  • 光度检测
  • 化学发光检测
  • 分子发射光谱检测
• 需要的整套方案：光源、光谱仪、光纤
• 定量/定性：定量

海洋的角色

• 海洋能解决的问题：光源、光纤和光谱仪的整体解决方案
• 测量类型：荧光、吸光度

技术细节

微流控分析 （microfluidic chemical analysis）是采用微加工技术制成具有微结构的芯片，把试样的采集、预处理、分离、反应、检测等部分集成在几平方厘米的面积内，从而高效、快速地完成试样的分离、分析及检测。

微流控的优点：

1. 更小的尺寸：便携性
2. 更快的处理速度
3. 更少的体积：减少昂贵试剂
4. 集成化和多功能
5. 更高的吞吐量
6. 更低的能源消耗
7. 新功能：尺度效应
8. 更安全：使用材料减少

液滴微流控技术：

微流控中的微尺度液滴领域，相比于传统的连续流，离散化的乳液以其试剂消耗量极小为显著特征，可以极大的降低昂贵试剂消耗成本。每一个形态稳定的液滴均可视为独立的微反应器，减少了交叉污染，便于操控，其很大的比表面积还能加快各种反应速度和传热传速度，因此是药物合成，单细胞分析，分子生物学，材料合成等领域的理想选择。液滴微流控相比于其他微流控技术逐渐成为生化分析的热门手段。

原理、系统介绍：

吸光度（Absorbance）：是指光线通过溶液或某一物质前的入射光强度与该光线通过溶液或物质后的透射光强度比值的以10为底的对数（即lg（I₀/I₁）），其中I₀为入射光强，I₁为透射光强，影响它的因素有溶剂、浓度、温度等等。荧光光照射到某些原子时，光的能量使原子核周围的一些电子由原来的轨道跃迁到了能量更高的轨道，即从基态跃迁到第一激发单线态或第二激发单线态等。第一激发单线态或第二激发单线态等是不稳定的，所以会恢复基态，当电子由第一激发单线态恢复到基态时，能量会以光的形式释放，所以产生荧光。

海洋光学仪器及配件：LED激发光光源、氘钨灯、光纤、光谱仪

微型光纤光谱仪优势：

1. 体积小巧，适合原位在线监测
2. 采样方便
3. 精度高
4. 光谱范围宽

微流控芯片及应用

图1. 不同微流控芯片类型

图2. 样品组分检测应用

图3. 微流控技术在细胞分离中的应用

图4. 海洋光学推荐应用