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第一章 绪论1

1.1 21世纪分析科学的发展趋势及微型全分析系统所面临的挑战1

1.2微型全分析系统及微流控分析芯片发展简史2

1.3微型全分析系统的分类6

1.4微流控分析芯片特点8

1.4.1微流控分析系统的优点8

1.4.2微流控芯片的局限性8

1.5微流控芯片的分类9

1.6微型全分析系统与微流控分析芯片的发展趋势9

1.7微流控分析芯片发展展望11

参考文献11

第二章 微流控分析芯片加工技术13

2.1微流控分析芯片的结构和加工特点13

2.2微流控分析芯片的材料13

2.2.1硅材料13

2.2.2玻璃和石英14

2.2.3高分子聚合物14

2.3光刻和蚀刻技术16

2.3.1光刻掩模的制备16

2.3.2薄膜沉积18

2.3.3光刻21

2.3.4湿法刻蚀24

2.3.5干法刻蚀28

2.3.6光刻加工微流控分析芯片的工作环境30

2.3.7玻璃微流控芯片的加工方法31

2.3.8复杂微结构加工简介31

2.4高分子聚合物微流控芯片的加工方法33

2.4.1模塑法33

2.4.2热压法36

2.4.3 LIGA技术37

2.4.4激光烧蚀法43

2.5软光刻45

2.5.1微接触印刷法46

2.5.2有机聚合物模塑法48

2.6芯片钻孔49

2.7键合50

2.7.1热键合50

2.7.2阳极键合51

2.7.3黏接52

2.7.4高分子聚合物芯片的封合52

参考文献53

第三章 微流控分析系统中微流体的驱动和控制56

3.1概述56

3.2微致动器56

3.2.1引言56

3.2.2压电致动器57

3.2.3电磁致动器58

3.2.4静电致动器59

3.2.5气动致动器59

3.2.6热气动致动器59

3.2.7形状记忆合金致动器60

3.2.8双金属致动器60

3.2.9微致动器性能比较60

3.3微流体驱动系统62

3.3.1概述62

3.3.2压电微泵65

3.3.3热气动微泵67

3.3.4静电微泵68

3.3.5气动微泵68

3.3.6电化学致动汞微泵71

3.3.7“无阀”往复微泵72

3.3.8离心力驱动系统75

3.3.9剪切力驱动系统78

3.3.10微流体电渗驱动系统80

3.3.11电流体动力微泵83

3.3.12磁流体动力微泵84

3.3.13重力驱动系统85

3.3.14非机械热气动微泵86

3.3.15热毛细作用微泵88

3.4微型阀89

3.4.1主动阀89

3.4.2被动阀93

3.5微流体的监测技术97

3.5.1微流体流速监测技术97

3.5.2微流体温度监测技术99

3.6芯片的流动通道构型在微流体控制中的作用100

3.7芯片微结构的表面性质在微流体控制中的作用102

3.7.1电渗流驱动芯片系统中通道的表面改性103

3.7.2通道表面限流作用在微流控系统的应用106

3.8层流与扩散效应在微流控系统中的作用109

3.9微流体进样系统112

3.9.1基于时间的进样方法113

3.9.2基于体积的进样方法114

3.9.3夹流进样法——泄漏效应的消除116

3.10微流体的混合系统118

3.11微流控系统计算机模拟125

参考文献128

第四章 芯片毛细管电泳132

4.1概述132

4.2理论基础134

4.2.1芯片毛细管电泳分离效率和分离速度134

4.2.2通道形状的影响137

4.2.3通道网络上的液流控制143

4.3芯片毛细管电泳的进样146

4.3.1以十字通道为基础的简单进样法和夹流进样法147

4.3.2窄试样通道的十字进样150

4.3.3十字通道的门式进样151

4.3.4光门进样152

4.4芯片毛细管区带电泳153

4.4.1引言153

4.4.2常规和芯片CZE的比较154

4.4.3通道表面改性对芯片CZE的影响155

4.5芯片凝胶电泳156

4.5.1引言156

4.5.2芯片CGE的筛分介质156

4.6芯片胶束电动毛细管色谱158

4.6.1芯片胶束电动毛细管色谱的特性158

4.6.2芯片MECC梯度洗脱159

4.7芯片等速电泳160

4.8芯片等电聚焦161

4.9芯片毛细管电色谱162

4.9.1引言162

4.9.2芯片毛细管电色谱柱效的评估163

4.9.3开口管电色谱芯片165

4.9.4填充柱电色谱芯片167

4.9.5整体柱（monolithcolumn）电色谱芯片170

4.10集成化柱前和柱后反应器177

4.10.1柱后反应器178

4.10.2柱前反应器180

4.11芯片毛细管电泳的其他技术184

4.11.1 H通道芯片184

4.11.2循环通道和馏分分取186

4.11.3阵列通道芯片191

4.11.4二维分离194

参考文献197

第五章 微流控芯片中的试样引入与试样预处理201

5.1概述201

5.2微流控芯片中的试样引入202

5.2.1引言202

5.2.2一次性试样引入203

5.2.3静止式试样引入203

5.2.4连续式试样引入系统204

5.3微流控芯片的多相层流无膜扩散分离211

5.3.1层流扩散分离的理论基础211

5.3.2多相层流扩散芯片构型212

5.3.3多相层流扩散分离的应用213

5.3.4多相层流扩散分离芯片的应用特点217

5.4微流控芯片中的液－液萃取分离218

5.4.1引言218

5.4.2微通道中液－液萃取分离机制219

5.4.3液－液萃取分离芯片220

5.4.4微流控液－液萃取分离的应用221

5.4.5微流控萃取分离特点及影响萃取效率的因素224

5.5微流控芯片中的渗析分离225

5.5.1引言225

5.5.2微渗析芯片分离器225

5.5.3芯片渗析分离的特点226

5.5.4影响微渗析效率的因素228

5.6微流控芯片中的过滤分离228

5.7微流控芯片中的固相萃取分离富集230

5.7.1引言230

5.7.2芯片构型与富集过程230

5.7.3填充物和洗脱剂232

5.7.4影响富集倍率的因素233

5.8微流控芯片中的聚合酶链反应233

5.8.1引言233

5.8.2微室静态温度循环PCR芯片235

5.8.3连续流动式PCR芯片239

5.9微流控芯片中的免疫反应243

5.9.1引言243

5.9.2微流控均相免疫反应243

5.9.3微流控非均相免疫反应245

参考文献251

第六章 微流控芯片检测器255

6.1引言255

6.1.1微流控芯片检测器的性能要求255

6.1.2微流控芯片检测器的分类256

6.2荧光检测器256

6.2.1激光诱导荧光检测器256

6.2.2 LED荧光检测器262

6.3吸收光度检测器267

6.3.1微流控芯片的吸光池267

6.3.2采用吸收光度检测器的微流控分析系统269

6.4化学发光检测器274

6.4.1引言274

6.4.2普通化学发光检测器274

6.4.3电致化学发光检测器278

6.5激光热透镜检测器280

6.6折光率检测器282

6.7发射光谱检测器283

6.7.1分子发射光谱检测器283

6.7.2原子发射光谱检测器285

6.8电化学检测器286

6.8.1引言286

6.8.2安培检测器286

6.8.3电导检测器293

6.8.4电位检测器295

6.9质谱检测器296

6.9.1引言296

6.9.2微流控芯片－ESI-MS297

6.9.3微流控芯片－MALDI-MS302

6.9.4芯片上的微型化质谱304

6.10核磁共振检测器306

参考文献307

第七章 微流控芯片的应用312

7.1概述312

7.2微流控芯片对基因结构与功能的应用研究313

7.3微流控芯片在细胞分析中的应用323

7.3.1细胞计数和分类筛选323

7.3.2细胞培养324

7.3.3胞内成分分析325

7.3.4单细胞分析326

7.3.5其他微流控细胞技术328

7.4微流控芯片在临床分析中的应用328

7.4.1免疫分析329

7.4.2酶法分析330

7.5微流控芯片在氨基酸及蛋白质分析中的应用332

7.5.1氨基酸分离分析332

7.5.2多肽和蛋白质分析333

7.6微流控芯片在化学合成中的应用338

7.6.1均相液相微反应器339

7.6.2非均相液相微反应器339

7.6.3多相微反应器340

7.6.4气相微反应器341

7.6.5催化微反应器341

7.6.6微流控芯片反应器的一些特殊应用343

7.7微流控芯片的其他应用研究344

7.7.1环境领域的应用研究344

7.7.2食品成分的应用研究348

7.8微流控芯片的产业化349

7.8.1微流控芯片加工服务的产业化350

7.8.2微流控芯片的商业化开发350

7.8.3微流控分析系统的产品353

参考文献355

索引362

一、主题索引362

二、应用索引367