微全分析系统.ppt

微全分析系统
TAS的目的是通过化学分析设备的微型化与集成化，最大限
度地把分析实验室的功能转移到便携的分析设备中，甚至集成
到方方寸大小的芯片上。由于这种特征，本领域的一个更为通
俗的名称“芯片实验室”(Lab-on-a-chip, LOC)已经被日益地接受。
在分析系统微型化与集成化的基础上， TAS的最终目标是实现
分析实验室的“个人化”，“家用化”，从而使分析科学及分析仪
器从化学实验室解放出来，进入千家万户。
微流控芯片(microfluidic chips)是TAS中目前最活跃的领域和
发展前沿，它最集中地体现了将分析实验室的功能转移到芯片
上的思想，其未来的发展将对上述目标的实现起到非常重要的
作用。
Microfluidic chip
Sample preparation
Mass transport
mixing
reaction
Sample injection
separation
detection
作为分析化学的前沿技术，TAS的迅速发展不仅是该领域科学
工作者不懈努力的结果，而且得益于微机电加工(MEMS)、生物
化学、材料学、微光学机械等多门学科最新成果的投入。
然而， TAS的实际应用目前尚处于初级阶段，对分析系统来讲
要求达到既“微”又“全”，从总体上看，还仅仅是目标，离真正实
现还有相当大的距离。
这些目标的实现必须靠大力发展微流控技术；生物(阵列)芯片虽
然是很重要的生物检测手段，但难以在实际分析系统的“微、全”
方面发挥优势。
一个新学科的发展既需要强大先进的技术支撑，更需要先进的理
论指导， TAS在发展中还需要更多的基础理论来更深入地理解
和掌握物质在微米尺度流动状态下的行为，例如微米通道中的传
质、导热、吸附及微区反应规律等。这些都对相关的理论研究提
出了新的挑战！
微型全分析系统及微流控分析芯片发展简史
微流控分析芯片的出现在现代分析科学与分析仪器的发展中有其
历史的必然性。回顾近40余年发展历史会看到分析系统的自动化
微型化趋势早在1950s和1960s即已出现，其发展动力主要来自于
环境及材料科学的发展中对更多更准更快地获取物质成分信息的
需要。
Skeggs创始的间隔式连续流动分析(segmented continuous flow
analysis, SCFA)是这一时期发展的有代表性的成功范例。其成功
之处在于首次突破了延续了200年的分析化学传统操作中以玻璃
器皿和量器为主要工具的操作模式，把分析化学转移到有流体连
续流动的管道中，数毫米内径数米长的玻璃或聚合物管道不仅是
化学反应的新容器，而且也成为分析操作实现连续化自动化的“
传送带”。
液体连续驱动手段－蠕动泵！
SCFA系统示意图(a)和FIA系统示意图(b)
S 试样；A空气；R试剂；CR载液