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MF15 微流体联盟
• SonyDADC 萨尔茨堡（制造） • Johnson and Johnson 贝尔斯威克/新不伦瑞克（研发/全球总部） • Philips 埃因霍温（研发） • IMT 瑞士（生产） • ST Microelectronics 米兰（研发） • National Panasonic 大阪（研发） • SIMTech 新加坡（研发/生产）鲁赫（研发） • Uni Twente/Micronit 恩斯赫德（研发） • UCSB/Stanford • UCSD/Illumina（总部） • Biomerieux（研发） • 中国科学院（中国） • 加州大学伯克利分校
克服微流体技术障碍
芯片实验室 (LoC) 设备的实验室程序小型化以及向单细胞分析或器官芯片 (OoC) 系统等各种平台的转换正在彻底改变生命科学和生物医学领域。因此，微流体技术正在成为提高关键过程质量和灵敏度的可行技术。然而，尚未建立标准测试方法来验证微流体设备的基本制造步骤、性能和安全性。微流体技术的成功开发和广泛使用在很大程度上取决于社区在建立广泛支持的测试协议方面的成功。需要共识指南的关键领域是泄漏测试。由于微流体系统尺寸小、表面积与体积比高、流速低、体积有限以及短距离内压差相对较高，因此在防止和检测微流体系统中的泄漏方面存在独特的挑战。此外，微流体设备通常采用异质组件，包括独特的连接器和流体接触材料，这可能会使它们更容易受到机械完整性故障的影响。微流体系统与传统宏观技术之间的差异可能会加剧泄漏对微尺度性能和安全性的影响。为了支持微流体社区在产品开发和商业化方面的努力，确定微流体设备泄漏的共同方面并标准化相应的安全和性能指标至关重要。在制造过程中或制造之后，需要定量指标来提供质量保证。还需要实施特定应用的测试方法来有效表征微流体系统中的泄漏。在这篇评论中，讨论了评估微流体泄漏的不同方法、使用不同测试介质和材料的好处以及在整个产品生命周期中进行泄漏测试的实用性。还讨论了可用于表征微流体设备泄漏的当前泄漏测试协议和标准测试方法以及潜在的分类策略。我们希望这篇评论文章能够激发学术界围绕气体和液体泄漏测试标准发展的更多讨论
克服微流体技术障碍
芯片实验室 (LoC) 设备实验室程序的小型化以及向单细胞分析或器官芯片 (OoC) 系统等各种平台的转变正在彻底改变生命科学和生物医学领域。因此，微流体正在成为提高关键过程质量和灵敏度的可行技术。然而，尚未建立标准测试方法来验证微流体设备的基本制造步骤、性能和安全性。微流体技术的成功开发和广泛使用在很大程度上取决于社区在建立广泛支持的测试协议方面的成功。需要共识指南的一个关键领域是泄漏测试。由于微流体系统尺寸小、表面积与体积比高、流速低、体积有限以及短距离内压差相对较高，因此在防止和检测微流体系统中的泄漏方面面临着独特的挑战。此外，微流体设备通常采用异构组件，包括独特的连接器和流体接触材料，这可能使它们更容易受到机械完整性故障的影响。微流体系统与传统宏观技术之间的差异可能会加剧泄漏对微尺度性能和安全性的影响。为了支持微流体社区在产品开发和商业化方面的努力，确定微流体设备泄漏的共同方面并标准化相应的安全和性能指标至关重要。需要定量指标来在制造过程期间或之后提供质量保证。还需要实施特定于应用的测试方法来有效表征微流体系统中的泄漏。本综述讨论了评估微流体泄漏的不同方法、使用不同测试介质和材料的好处以及在整个产品生命周期中进行泄漏测试的效用。本文还讨论了可用于表征微流体设备泄漏的当前泄漏测试协议和标准测试方法以及潜在的分类策略。我们希望这篇评论文章能够激发学术界围绕气体和液体泄漏测试标准发展的更多讨论
微流体学简介：Patrick Tabeling
在过去的二十年中，微流体学取得了长足的进步，现在是时候对 2005 年出版的《微流体学导论》第一版进行认真的更新了。事实上，第二版不仅仅是一次更新。与第一版相比，它保留了相同的结构、相同的精神、相同的尝试，尽可能从物理角度深入、简单地解释事物，但它不能简化为更新。当前版本是对第一版的完全重写，并借鉴了过去二十年在该领域收集的大量信息。二十年来收集了如此多的信息。对该领域的愿景进行了如此多的修订。20 世纪 90 年代看似不可能的事情，十年后催生了一个重要的行业。这就是下一代测序 (NGS) 的情况。看似革命性的东西最终却令人失望。微流控技术的历史充满了梦想成真和有吸引力的证据被证明是错误的。让我们回到世纪之交。当时，微流控市场（即没有喷墨打印）规模很小，尽管经常有人宣称微流控技术将彻底改变二十一世纪，但人们对该技术是否有潜力在市场上站稳脚跟仍持怀疑态度。常识导致了这样一个理论，即在工业规模下，在没有泄漏、堵塞、气泡或不受控制的吸附的情况下，驱动流体通过微小通道是不可能的，而事实上，这是错误的。相反的观点认为，创建一个复杂、功能齐全的微流体设备很简单，这是不现实的。尽管如此，成功的微流体产品还是出现了，与此同时，该技术渗透到了越来越多的新领域。市场以两位数的速度稳步增长，如今已达到 170 亿美元。目前，每年售出数亿台设备。例如，每年有 120 万个用于基因测序的 Illumina 微流体流动池出货。与此同时，毛细现象、润湿、滑移和纳米流体传输等基本现象得到了更好的理解，或者在许多令人费解的情况下，只是得到了理解。多年来，该领域的早期愿景基于与微电子学的严格类比，逐渐转向一种新范式，其中微流体工具箱不再局限于 MOS-FET 替代品，而是采用了更广泛的材料和机制。
离子表面活性剂介导的数字微流体电去湿
使用电信号 1 来操纵基板上的液滴的能力（称为数字微流体）用于光学 2,3 、生物医学 4,5 、热 6 和电子 7 应用，并已导致商业上可用的液体透镜 8 和诊断套件 9,10 。这种电驱动主要通过电润湿实现，液滴在施加电压的作用下被吸引到导电基板上并在导电基板上扩散。为确保强大而实用的驱动，基板上覆盖有介电层和疏水性面漆，用于介电上电润湿 (EWOD) 11-13 ；这会增加驱动电压（至约 100 伏），并可能因介电击穿 14 、带电 15 和生物污垢 16 而损害可靠性。在这里，我们展示了液滴操控，它使用电信号诱导液体脱湿而不是润湿亲水性导电基底，而无需添加层。在这种与电润湿现象相反的电润湿机制中，液体-基底相互作用不是由电场直接控制的，而是由场诱导的离子表面活性剂与基底的附着和分离控制的。我们表明，这种驱动机制可以在空气中使用掺杂硅晶片上的水执行数字微流体的所有基本流体操作，仅需±2.5伏的驱动电压、几微安的电流和离子表面活性剂临界胶束浓度的约0.015倍。该系统还可以处理常见的缓冲液和有机溶剂，有望成为一种简单可靠的微流体平台，适用于广泛的应用。由于疏水表面是液体吸引机制良好运作的必要条件，我们认识到亲水表面对于液体排斥机制来说是首选。由于大多数材料都是亲水性的，如果发现脱湿驱动有效，则可以像 EWOD 一样实现数字微流体，但不需要疏水涂层。虽然大多数电诱导脱湿现象对常见微流体无效，因为它们基于不可逆过程 17,18 或特殊条件 19 ，但涉及表面活性剂的研究表明可逆性是可能的。例如，已经使用氧化还原活性表面活性剂 20 证明了衍生化金电极上水膜的电引发脱湿。此外，有机液滴已在水性电解质 23 中的共轭聚合物电极上移动。最近，通过使用离子表面活性剂，润滑摩擦系数已在固体-液体-固体配置中切换 21 ，沸腾气泡成核已在液体-蒸汽-固体系统中得到调节 22 。然而，这些方法并没有导致微流体平台技术，这需要可逆、可重复、强大且易于应用于液体-流体-固体系统的电驱动 24 。事实上，我们无法在裸露的金属电极 21,22 或介电涂层电极上用含有离子表面活性剂的水滴获得有效驱动。相反，我们发现裸露的硅晶片可以有效地工作，因为它的天然氧化物具有足够的亲水性，可以轻松脱湿，但又足够薄
微流体和 BioMEMS 简介 2022.1.12
• 集成电路发明于 20 世纪 50 年代，如今已无处不在。微电子技术的主要优势： • 单位材料和制造成本低廉 • 可以集成组件 • 微米和纳米级出现新的可能性
微流体学：护理点测试中的进步
抽象的微流体学是一种以微米尺度操纵流体的技术，已成为医疗保健中的一种变革性工具，尤其是在护理点（POC）测试中。微流体系统的整合已实现了快速诊断，样本需求最少和高通量测试，从而提供了临床结果的显着改善。本评论重点介绍了微流体学的基本原理，3D打印等制造技术的进步以及它们在检测和管理传染性和慢性疾病中的应用。尽管有希望，但基于微流体的POC设备的广泛采用仍面临挑战，包括可扩展性，成本效益和监管障碍。未来的方向表明，个性化医学，数字健康和混合诊断平台的潜在突破。微流体仍然是一项有前途的技术，可以在全球范围内弥合医疗保健差距，尤其是在资源受限的环境中。关键字：微流体，护理点测试，实验室芯片，诊断，制造技术，3D打印。
微流体技术是个性化医疗的一项有前途的技术
摘要简介：由于生物医学的最新进展和对疾病分子机制的日益了解，医疗保健方法趋向于预防和个性化医疗。因此，近几十年来，微流体系统等跨学科技术的利用显着增加，以提供更准确的高通量诊断/治疗方法。方法：在本文中，我们将回顾微流体技术的创新摘要，以改进个性化的生物分子诊断，药物筛选和治疗策略。结果：微流体系统通过提供可控的流体流动空间，细胞的三维生长和分子实验的小型化，成为个性化健康和治疗领域的有用工具。这些条件使得开展以下研究成为可能：疾病建模，药物筛选和提高诊断方法的准确性。结论：微流体设备由于能够以小样本量进行诊断测试、降低成本、实现高分辨率和自动化，已成为有前途的即时诊断 (POC) 和个性化医疗仪器。
Corvallis微流体技术中心（COLMIC）
I.执行摘要财团：Corvallis Microfluidics Technology Hub（COLMIC）www.cormictechhub.org关键技术焦点区域（KTFAS）：高性能计算，高级能源技术，高级材料，高级材料和制造业，生物技术。公共技术平台：微流体，其中硅或其他材料中的微观通道携带少量液体用于热分布，分配，混合或分析。地理边界：科瓦利斯，俄勒冈州的小城市统计区（MSA）与MSA合作伙伴（波特兰 - 南通 - 希尔斯伯勒，奥尔 - 瓦勒；塞勒姆；或; eugene-springfield，或; eugene-springfield，or and; and and; and and and and and and and and and and and and and and； and; eugene-springfield，and and and and and and and and and; eugene-springfield，and and and and and and obaly MSA，奥尔巴尼 - 黎巴嫩，奥尔巴尼 - 黎巴嫩和美国土著社区。为什么要微流体？微流体将推动生长并创造半导体冷却（降低温度并提高综合电路的性能），连续流动处理（化学合成以降低成本，可持续提高新材料）和生物技术（以革新诊断，治疗和药物开发革命））。为什么Corvallis？四家大型区域公司（HP，英特尔，NVIDIA，Thermo Fisher Scientific）加入了Cormic，因为微流体对其期货至关重要。此外，俄勒冈州的硅森林围绕着科瓦利斯（Corvallis），波特兰是美国半导体制造业中最集中的基因座。俄勒冈州立大学（OSU），俄勒冈大学（UO）和俄勒冈州健康与科学大学（OHSU）的联合学术企业将促进专业知识，创新，初创企业和多样化的劳动力。为什么现在？谁会受益？半导体行业正在突然过渡到综合电路（ICS）的液体冷却。连续流动加工（CFP）正在取代化学和制药行业中的分批加工，从而加速发现具有相关经济和环境优势的新材料。生命科学研究人员已经证明了许多微流体设备，这些设备预示了诊断和治疗方面的革命性进步。但是，商业化需要进一步的创新。我们估计，到2033年，科尔米奇将创造5,000至12,000个工作岗位，在农村服务，服务不足的俄勒冈地区的就业率很大，女性和有色人种的就业率低于平均水平。
第二届实用微流体短期培训班
本次研讨会由伊尔默瑙工业大学、耶拿莱布尼茨光子技术研究所以及海利根施塔特生物加工和分析测量技术研究所联合举办。更多信息请访问：www.tu-ilmenau.de/ttd/cbm 和 www.tu-ilmenau.de/ttd/spm