目录 1
上篇 基础篇 1
第1章 绪论 1
1.1 从微电子学中所得经验 1
1.2 微系统在分析化学中的优势 2
1.3 μTAS的概念 3
参考文献 6
第2章 超洁净工作室简介 7
第3章 微流控体系的理论基础 10
3.1 流体及流动性 11
3.2 运输过程 17
3.2.1 输类型 17
3.2.1.2 迁移 18
3.2.1.1 对流 18
3.2.1.3 扩散 19
3.2.1.4 分散 21
3.3 系统设计 22
3.4 生物流体 29
参考文献 32
第4章 微流控体系的组成元件 33
4.1 阀和泵 33
4.1.1 电渗引起的流体运动 39
4.1.2 混合器 43
4.2 注射、定量给样及测定 46
4.3 微流控体系中的温度测量 50
4.3.1 微反应器 51
4.3.2 微体系中的温度传感器 51
4.3.3.1 金属 52
4.3.3.2 非金属 52
4.3.3 电阻式温度检测器 52
4.3.4 热电偶 53
4.3.5 半导体结构传感器 54
4.3.6 基于其他原理的温度传感器 55
4.3.7 结论 56
4.4 光学传感器 56
4.4.1 使用的仪器 56
4.4.2 吸附检测 57
4.4.3 渐逝波传感作用 60
4.4.4 荧光检测 61
4.5 电化学传感器 63
参考文献 66
第5章 微流控体系中的模拟仿真 69
5.1 物理方面及其设计 69
5.2.1 CFD-ACE+6.6版 73
5.2 软件及硬件的选择 73
5.2.2 Conventor WareTM2001.3版 74
5.2.3 硬件 74
5.2.4 典型CFD软件的核心要素 75
5.2.5 预处理器 75
5.2.6 解算器 78
5.2.7 后处理器 78
5.3 重要的数据设置 79
5.3.1 临界条件 79
5.3.2 解算器的设置 80
5.4 误差和偏差 83
5.5 模拟的解释和评估 84
5.6 模拟实例 84
5.6.1 环形毛细管中的完全展开流 84
5.6.2 检测单元中化学物质在电渗流作用下的运动 89
参考文献 102
5.6.3 结论 102
第6章 硅及超净室的处理 104
6.1 基底制作 104
6.2 光刻技术 108
6.2.1 照相平版印刷技术 108
6.2.2 掩膜设计 111
6.2.3 制作开始前的注意事项 113
6.3 镀膜 115
6.3.1 涂层的基本原理 115
6.3.2 沉积作用的原理 116
6.3.3 材料 119
6.3.4 lift-off 124
6.3.5 硅化物 124
6.4 蚀刻除去 125
6.4.2 氢氟酸（HF）法刻蚀 126
6.4.1 湿法刻蚀的基本原理 126
6.4.3 硅的各向同性刻蚀 127
6.4.4 硅的各向异性刻蚀 127
6.4.5 常用的各向异性腐蚀剂 128
6.4.6 其他腐蚀剂 129
6.4.7 不搅动对传输限制型刻蚀的影响 130
6.5 干法刻蚀 130
6.5.1 等离子刻蚀的基本原理 131
6.5.2 等离子刻蚀的设备 133
6.5.3 刻蚀气体 135
6.5.4 激光辅助刻蚀法 136
6.6 热处理 136
6.6.1 热氧化 136
6.6.2 扩散 139
6.6.5 阳极键和的物理学机理 140
6.6.3 退火 140
6.6.4 键和 140
6.6.6 应用实例 141
参考文献 142
第7章 玻璃的微加工 143
7.1 化学试剂湿法刻蚀 144
7.2 活性离子法刻蚀玻璃 145
7.3 激光法图案化 145
7.4 粉尘的吹除 146
7.5 玻璃键和 146
7.6 微制造的一个实例 148
参考文献 150
第8章 聚合物的微加工技术 151
8.1 热浮雕法 152
8.3 铸造法 153
8.2 注射铸造法 153
8.4 激光微加工技术 155
8.5 磨制 156
8.6 紫外光聚合刻蚀法 157
8.7 聚合物微结构的封合 157
8.8 附加功能 159
8.9 聚合物微结构的实例 160
参考文献 162
第9章 微流控体系的组装 164
9.1 组装的级别 165
9.1.1 硅片水平的组装 165
9.1.2 多芯片组装 167
9.1.3 非标准组装 168
9.2.2 识别及鉴定 169
9.2.1 设计阶段 169
9.2 组装的设计过程 169
9.2.3 综合 170
9.2.4 评估及测试 172
9.2.4.1 键和力的测试 173
9.2.4.2 组装密封性的测试 173
9.2.4.3 其他测试 174
9.3 组装设计过程中的影响因素 174
9.4 组装可靠性的影响因素 175
9.4.1 残余应力 175
9.4.2 机械保护和压力减轻结构 175
9.4.3 电保护和钝化作用 177
9.4.4 键合过程中的调整 177
9.4.5 热性能 178
9.4.6 抗化学品性能 179
9.5 相互连接 180
9.4.7 组装过程中的保护作用 180
9.5.1 流体连接 181
9.5.2 电连接 181
9.5.3 光连接 184
9.6 重要的微加工材料比较 186
参考文献 189
下篇 应用篇 191
第10章 软材料（PDMS）微全分析系统的构建与应用 191
10.1 引言 191
10.2 用于微流体装置的材料 192
10.2.1 用于装置制造的高聚物 192
10.2.2 采用PDMS的微流体系统 192
10.2.2.1 软平版印刷术 192
10.2.2.3.1 PDMS的表面化学 193
10.2.2.2 快速形成样品和复制模型 193
10.2.2.3 表面化学和密闭 193
10.2.2.3.2 不可逆密封 195
10.2.2.3.3 可逆密封 195
10.2.2.4 3D的制造 195
10.2.2.4.1 二层照相印刷平板法 195
10.2.2.4.2 “膜三明治”法 196
10.2.2.4.3 固体实物印刷法 196
10.2.2.5 连接 197
10.3 使用PDMS系统的整合元件 198
10.3.1 混合器 198
10.3.2 弹性开关 200
10.3.3 嵌入膜和凝胶 201
10.3.5 整合的荧光检测系统 203
10.3.4 磁过滤 203
10.4 结论 206
参考文献 206
第11章 微全分析系统在化学分析中的应用 211
11.1 传感器和传感器系统 214
11.2 生物传感器 217
11.3 流动进样分析 219
11.4 分离技术 222
11.4.1 自由区带电泳 223
11.4.2 凝胶电泳 225
11.4.3 胶态离子电动力学色谱（MEKC） 225
11.4.4 开通道电色谱（OCEC） 229
11.4.5 填充层色谱 230
11.4.6 固相支持结构的制作 230
11.4.7 原位聚合固定相 231
11.4.9 二维分离 234
11.4.8 同步循环毛细管电泳（SCCE） 234
11.4.10 流体力学色谱法（HDC） 236
11.4.11 剪切力驱动的色谱 236
11.5 其他分析技术 237
11.5.1 固相萃取（SPE） 238
11.5.2 电动力学富集DNA 238
11.5.3 电分层 239
参考文献 241
第12章 微全分析系统混合效率的理论及应用研究 246
12.1 引言 246
12.2 被动混合方法 247
12.2.1 几何结构控制 247
12.2.2 水力调焦 249
12.2.4 微球 250
12.2.3 微流体孔道中的液滴 250
12.3 主动混合方法 251
12.3.1 脉冲型交叉流 251
12.3.2 电力作用 252
12.3.3 超声波作用 252
12.3.4 磁力作用 253
12.3.5 其他主动混合方法 254
12.4 结论和展望 255
参考文献 256
第13章 半导体传感器在生物检测中的应用 260
13.1 引言 260
13.2 DNA测序中的应用 261
13.3 酶FET 263
13.4 免疫分析 264
13.5 细胞培养 266
13.6 半导体的生化传感器的微型化与便携式发展 268
参考文献 273
14.1 引言 278
第14章 微全分析系统在生物监测中的应用 278
14.2 蛋白质分析 279
14.3 免疫分析 283
14.3.1 均相免疫分析 283
14.3.2 非均相免疫分析 284
14.3.3 酶联免疫吸附分析 289
14.4 DNA分析及测序 290
14.4.1 DNA分析 290
14.4.2 DNA杂交 292
14.4.3 DNA测序 293
14.5 细胞培养及检测 294
14.6 μTAS展望 300
参考文献 300
15.2 微区域可控的细胞固定和生长技术 303
15.2.1 细胞的可控性固定技术 303
第15章 微全分析系统在组织工程中的应用 303
15.1 引言 303
15.2.2 细胞的拓扑结构的控制性生长 305
15.2.3 生物反应器 305
15.3 细胞固定和培养技术的应用 307
15.3.1 基板 307
15.3.2 血管组织 307
15.3.3 肝脏 308
153.4 骨头 309
15.3.5 软骨组织 309
15.3.6 神经细胞 310
15.3.7 活性物质的定位传递 311
15.4 人工制造组织器官 312
参考文献 313