第1章绪论 1
1.1微流控芯片分析系统的国内外研究进展 1
1.2微流控芯片的研究背景 3
1.2.1微流控芯片的加工材料 3
1.2.2微流控芯片的通道加工 4
1.2.3微流控芯片的表面改性 5
1.2.4微流控芯片的封接 6
1.2.5微流控芯片的检测技术 8
1.2.6微流体的应用 10
1.3微流控芯片的研究意义 11

第2章流体聚焦的理论和优化 12
2.1微流控芯片的聚焦 13
2.2微流控芯片关于流体聚焦的仿真 15
2.3仿真结果 16
2.4聚焦模型的优化 20
2.4.1聚焦交口的优化 21
2.4.2构建优化后微流控芯片模型 24
2.5本章小结 25

第3章PDMS微流控芯片的制备工艺研究 26
3.1器件衬底材料的选择 26
3.1.1传统衬底材料 27
3.1.2传统透明材料 27
3.1.3试验中的透明材料 28
3.2微流动层材料的选择 31
3.2.1环氧树脂类负性光刻胶（SU-8） 31
3.2.2聚二甲基硅氧烷（PDMS） 31
3.3浇注法制备微流控芯片的流程 34
3.4基于SU-8模具微流控芯片的制作 38
3.4.1实验材料和实验设备 40
3.4.2制作SU-8胶模具的工艺流程 40
3.4.3PDMS微流控芯片的加工工艺 45
3.5纳米热压印工艺 51
3.5.1压模的制备 52
3.5.2基底的清洗 53
3.5.3抗粘层的制备 54
3.5.4压印胶的配制和旋涂 55
3.5.5压印中温度、压力、时间的控制 56
3.5.6参数设置 60
3.5.7图形转移 61
3.6实验结果 63
3.7本章小结 64

第4章基于流式细胞技术的微流控芯片应用 65
4.1生物芯片技术要点及分类 65
4.1.1固相阵列芯片及其局限性 67
4.1.2悬浮阵列芯片 69
4.2悬浮阵列检测原理 69
4.2.1微球载体结构及标记 70
4.2.2悬浮阵列检测流程 72
4.2.3悬浮阵列技术特点 74
4.2.4微球制备 74
4.2.5微球的荧光编码 75
4.2.6基于有机染料的荧光编码 76
4.2.7基于量子点的荧光编码 77
4.2.8悬浮微球的捕获及捕获阵列的设计 81
4.3微流控芯片的应用实验 86
4.4检测实验及结果 90
4.5本章小结 93

第5章微流控芯件的研究 94
5.1热学模型 94
5.2应用于微流控芯片的微流量计 96
5.2.1流量计的仿真 97
5.2.2实验材料与实验仪器 107
5.2.3流量计制作工艺流程 107
5.2.4加工工艺讨论 108
5.2.5实验结果 109
5.3微流控芯片中的热膨胀型微阀 111
5.3.1微阀的原理及其结构 111
5.3.2加热器温度的计算 112
5.3.3微流体通道的设计与仿真 112
5.3.4实验材料与实验仪器 120
5.3.5微阀加工工艺及工艺参数优化 120
5.3.6微阀的实验结果 124
5.4本章小结 126

未来技术与展望 127

参考文献 128

近年来，对肿瘤进行早期、高灵敏度、特异性、稳定性诊断，特别是高通量并行诊断，已成为全世界科学家关注的热点。微机电系统（MEMS）、纳米技术、分子生物学、材料学等领域取得了巨大的进步和突破，将这些技术结合起来，形成功能强大的检测系统，为生物探测开创了新的突破口。生物芯片技术是近年来在生命科学研究领域中崭露头角的一项新技术，它通过使用半导体工业中的微加工和微电子技术，以及其他相关的技术，将现在庞大的分立式生物化学分析系统缩微到半导体芯片中，从而具有处理速度快、分析自动化和高度并行处理能力的特点。
全功能微流控芯片实验室具有下述一些主要优点：分析的全过程自动化、生产成本低、分析速度可获得几千或几万倍的提高；所需样品及化学药品的量可减少至1%或数千分之一；极高的样品并行处理能力；仪器体积小、重量轻、便于携带。
微流控芯片通过对芯片微通道网络内微流体的操纵和控制，完成化学实验室中取样、预处理、反应、分离和检测等分析功能，实现分析装备的微型化、集成化和自动化，终实现芯片化，即所谓“芯片实验室”（Lab-on-a-chip）。
本书综合考虑荧光编码分析高通量并行悬浮阵列检测中的主要科学和技术问题，提出以纳米量子点作为荧光探针，磁微球作为载体（具有超顺磁性，连接生物探针，生化分析的主体），具有集样本预处理、反应、分离和检测等分析功能于一体的集成微流控芯片（集成样本，微泵，微阀，三维流体，自动分类）和光学检测模块构建形成的纳米量子点荧光编码分析高通量并行悬浮阵列检测平台，用于复杂体系中特异性可控选择的实时检测，实现多颜色编码微球的生物高通量并行检测。
本书的出版得到辽宁省微电子工艺控制重点实验室、渤海大学微电子科学与工程专业的大力支持，在此致谢。书中不足之处，请广大读者指正，不胜感激。

2022年6月