第1章 緒論 001
1.1 概述 001
1.2 微流控芯片實驗室及其發展歷史 002
1.2.1微流控芯片實驗室定義 002
1.2.2微流控芯片的發展歷史 002
1.2.3微流控芯片的發展趨勢 005
1.3 微流控芯片及基本 006
1.3.1樣品進樣 006
1.3.2微混合與微反應 006
1.3.3微驅動與微控制 006
1.3.4微檢測 007
1.4 微流控芯片的分類與特點 009
1.4.1按材質分類 009
1.4.2按傳感方式分類 009
1.5 設計軟件與加工設備 010
1.5.1設計軟件 010
1.5.2加工設備 011
1.6 微流控芯片應用 013
1.6.1生物醫學領域 013
1.6.2船舶海洋環境領域 014
1.6.3其他領域 015
習題及思考題 016
參考文獻 016
第2章 微流控芯片理論基礎 019
2.1 概述 019
2.2 流體相關理論 019
2.3 電場相關理論 020
2.3.1電動現像 020
2.3.2顆粒在水平油-水界面中電動運動 023
2.3.3油滴在空氣-水界面附近電動運動 026
2.4 濃度場相關理論 028
2.5 磁場相關理論 029
習題及思考題 031
參考文獻 032
第3章 微流控芯片材料與加工工藝 034
3.1 概述 034
3.2 微流控芯片材料 034
3.2.1硅 035
3.2.2玻璃和石英 036
3.2.3聚合物 037
3.2.4其他材料 039
3.3 微加工技術 042
3.3.1光刻 042
3.3.2表面微加工 043
3.3.3體微加工 045
3.3.4三維打印技術 047
3.3.5激光直寫技術 048
3.3.6電化學微加工 050
3.3.7其他微加工技術 051
3.4 微流控芯片制作工藝 052
3.4.1無機材料芯片制作 052
3.4.2聚合物芯片制作 054
3.4.3芯片表面改性技術 056
3.4.4芯片封裝 058
3.5 芯片制作環境 061
3.5.1超淨間工作環境 062
3.5.2超淨間潔淨度分級 063
3.5.3超淨間組成及設備 065
3.5.4超淨間應用 070
3.5.5超淨間管理制度及安全細則 071
習題及思考題 073
參考文獻 074
第4章 微流體驅動與控制技術 079
4.1 概述 079
4.2 微流體機械驅動 079
4.2.1離心式 079
4.2.2壓力式 084
4.3 微流體非機械驅動 088
4.3.1電驅動 088
4.3.2電水力驅動 091
4.3.3表面張力驅動 091
4.3.4熱驅動 092
4.4 微流體控制技術 092
4.4.1電動控制 092
4.4.2微閥控制 097
習題及思考題 102
參考文獻 102
第5章 微流控芯片中進樣與混合 106
5.1 概述 106
5.2 樣品進樣與前處理 106
5.2.1樣品進樣 106
5.2.2樣品前處理 114
5.3 微混合與微混合器 118
5.3.1微混合 118
5.3.2主動式微混合器 118
5.3.3被動式微混合器 123
5.4 微反應與微反應器 129
5.4.1微反應 129
5.4.2微化學反應器 130
5.4.3微生物反應器 139
習題與思考題 145
參考文獻 146
第6章 微流控芯片檢測技術 151
6.1 概述 151
6.2 光學檢測 151
6.2.1激光誘導熒光檢測 151
6.2.2紫外吸收光度檢測 156
6.2.3等離子體光譜檢測 158
6.2.4化學發光檢測 160
6.3 電學檢測 166
6.3.1電阻檢測 166
6.3.2電容檢測 169
6.3.3電感檢測 172
6.3.4聯合檢測 175
6.4 電化學檢測 180
6.4.1電流檢測 180
6.4.2電導檢測 182
6.4.3電位檢測 183
6.5 其他檢測 184
6.5.1質譜檢測 184
6.5.2熱透鏡檢測 186
習題及思考題 188
參考文獻 188
第7章 數字微流控技術 194
7.1 概述 194
7.2 表面潤濕與接觸角 195
7.2.1表面潤濕 195
7.2.2接觸角 196
7.3 表面張力與介電潤濕 199
7.3.1表面張力及其調控 199
7.3.2介電潤濕 201
7.4 數字微流控液滴操控 203
7.4.1微液滴生成機理 204
7.4.2微液滴合並與分裂 204
7.4.3微液滴運輸 206
習題及思考題 207
參考文獻 207
第8章 微流控芯片在生物醫學領域的應用 210
8.1 概述 210
8.2 細胞芯片 210
8.2.1細胞培養 211
8.2.2細胞操控 215
8.2.3細胞裂解 218
8.2.4細胞刺激 221
8.2.5細胞分析 223
8.2.6單細胞研究 226
8.3 器官芯片 228
8.3.1器官芯片的發展 228
8.3.2肺芯片 229
8.3.3肝髒芯片 231
8.3.4腎髒芯片 231
8.3.5腦芯片 233
8.3.6其他器官芯片 235
8.4 微生物芯片 237
8.4.1微生物芯片的發展 237
8.4.2微流控芯片上微生物研究方法 237
8.4.3微流控芯片上微生物毒性耐藥性測試 240
8.4.4微流控芯片微生物燃料電池 241
8.4.5其他應用 242
8.5 疾病診斷芯片 243
8.5.1免疫診斷 244
8.5.2分子診斷 245
8.5.3商業化的診斷繫統 246
習題及思考題 250
參考文獻 250
第9章 微流控芯片在船舶、海洋和其他領域的應用 258
9.1 概述 258
9.2 船舶壓載水檢測 258
9.2.1微藻檢測 259
9.2.2細菌檢測 264
9.3 船舶油液污染物檢測 267
9.4 船舶油污水檢測 271
9.5 海洋微塑料檢測 272
9.6 海洋重金屬離子檢測 276
9.7 其他應用 284
9.7.1化學及藥物合成 284
9.7.2食品安全分析 286
習題及思考題 291
參考文獻 291