微流控技术：用“芯”默默守护您的健康与安全
2016-01-29 10:41:45   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

近日，『第十七届“微言大义”研讨会：微流控技术及应用』在上海IC咖啡举办，本次会议由麦姆斯咨询、IC咖啡、中国传感网国际创新园、上海市物联网行业协会主办。来自微流控及生物芯片企业、生物医疗厂商、研究院所、学校和投资机构等150余人参与了本次研讨会。本次会议既有行业领先的“明星级”微流控企业，也有刚刚初创的“小鲜肉”制造平台公司；既有知名的MEMS技术领域的科研单位，也有专业的MEMS设备和材料供应商。相信满满的干货让参会人员不虚此行，微流控产业圈的新老朋友也必定通过这次研讨会增进了“感情”。

麦姆斯咨询CEO王懿作为主持人，为本次会议提炼了一些关键词，简单介绍了微流控行业的现状后，开启了嘉宾们精彩的“演讲之门”。

『第十七届“微言大义”研讨会：微流控技术及应用』会议关键词

（1）基于微流控芯片的单细胞电学/力学特性高通量检测技术

中科院电子学研究所传感技术国家重点实验室副主任王军波

王主任首先为大家介绍了单细胞生物物理特性及其检测，单细胞检测技术是生物医学领域重要的工具，传统细胞电学特性检测方法有膜片钳、电致旋转；传统细胞力学特性检测方法有原子力显微镜、微管吮吸。中国科学院电子学研究所研发了一种基于微流控的单细胞固有力学特性的高通量检测技术，成功的区分出不同种类细胞系，微流控芯片技术实现了微尺度下流体的控制和检测，微流控芯片的特征尺寸与细胞尺寸相匹配（10um）；微流控芯片的集成度高，适合细胞生物特征的高通量检测；而且具有广泛的应用领域，如医疗诊断、环境监测、食品安全等。

基于上述研究，中国科学院电子学研究所建立起能同时检测单细胞固有电学/力学特性的高通量检测平台，获得了单细胞更多的生物物理学特征，目前已经可以开展病人样本（原位肿瘤组织细胞样本）的单细胞生物物理特性检测。

（2）恒温扩增微流控碟式芯片检测平台

博奥晶典农业项目部总监任永红

博奥晶典是博奥生物集团有限公司暨生物芯片北京国家工程研究中心旗下核心产业化平台，运营总部在北京经济技术开发区。任总为大家介绍了博奥晶典的恒温扩增微流控碟式芯片检测平台。博奥晶典的恒温扩增微流控检测平台拥有两大核心技术，分别为恒温扩增检测技术（LAMP）和微流控碟式芯片技术。利用博奥晶典的碟式芯片+配套仪器完成一整套检测流程，全程小于1小时，不只先进，更无比高效！

现阶段，博奥晶典的微流控芯片平台已经应用于各大领域，如食品安全、动物疫病、临床检验及分子育种。

在食品安全领域，博奥晶典给出的解决方案是三款试剂盒结合四步检测。通过四步检测流程，全程时间控制在24小时之内，贯穿养殖、种植，生产加工，市场流通三大环节，确保老百姓买的放心，吃的安心，全程保障“舌尖上的安全”。

在动物疫病领域，微流控芯片平台主要用于奶牛乳房炎检测、猪疫病检测、禽传染病检测、水产病害检测、宠物疾病检测等，应用范围也极为广泛，包括畜牧养殖企业、宠物医院、动物疾控中心和服务中心等。

在临床检查领域，博奥晶典的微流控芯片平台可以同时快速检测13种常见呼吸道病原菌。这种方法具有检测快速、准确性高、灵敏度高等特点，因此可以从很大程度上解决目前临床下呼吸道感染病原菌检测周期长、确诊率低、部分细菌难培养等亟待解决的问题，为感染性疾病快速诊断、精准治疗及应对重大突发公共卫生事件提供了一种有效的工具。

在分子育种领域，博奥晶典为分子育种提供仪器、芯片、试剂以及软件的四位一体整体解决方案。

（3）微流控芯片注塑成形技术

含光微纳董事长陈兢

陈总首先对微流控芯片常用材料及加工方式进行了对比，并着重介绍了微注塑成形技术。含光微纳全球独创的金属微纳加工技术，解决了微注塑模芯制造这一国际性难题；通过变模温、真空注塑和超声注塑等交叉融合的技术手段，实现了高深宽比结构的保形填充，成为国际微注塑技术的领跑者。

之后，陈总回顾了公司过去九个月的发展历程，尤其值得祝贺的是：2015年最后一天（12月31日）含光微纳完成了融资交割，可能创造了中国MEMS企业第一轮估值的最高纪录。

陈总一针见血地指出了当前国内微流控行业所面临的问题，即“价格昂贵，技术落后”。在技术提升的同时，只有“价格下降”才能帮助客户打开市场。为了降低客户研发成本，迅速完成产品量产验证，进而产品推向市场；含光微纳提出了“标准化芯片”、“含光实验室”和“量产代工”的全流程解决方案：高质量的标准化微流控芯片可以在产品研发阶段帮助客户迅速搭建“芯片实验室”验证产品设计方案，而价格不到国外同类产品的1/3，公司首期推出5款产品及相应的配件和耗材，年内计划将产品线扩展到20款，覆盖大部分微流控基础实验需求。

（4）微流控芯片加工技术与设备

美图半导体总经理王云翔

苏州美图半导体技术有限公司成立于2012年1月，主要从事半导体和MEMS领域微细加工设备的研发、生产和销售。公司目前主要的产品是晶圆键合系统、光刻胶喷涂系统及热板等半导体先进工艺设备，经过几年的研发和实验验证，目前这些产品均已为广大用户所接受。

在微流体器件制作中，喷胶工艺可用于流道中电极；键合工艺可用于粘着键合、共晶键合、阳极键合、玻璃-玻璃键合、塑料-塑料键合；模压工艺可用于塑料材料的模压、玻璃材料的模压，基于不同的应用和新品开发，非热塑性材料和加工方法其有存在的必然性，快速可靠的加工技术也需要被掌握，苏州美图将始终为大家提供最快最优的解决方案。

（5）基于微流控芯片和物联网技术的新一代食品安全监管系统

霆科生物总经理叶嘉明

浙江清华长三角研究院是在习近平同志亲自谋划、直接推动、大力支持下创建起来的新型创新载体。是浙江省人民政府和清华大学共同组建的，实行自收自支、企业化管理的正厅级事业单位。依托浙江清华长三角研究院技术平台，叶嘉明及其研发团队在2014年1月创立微流控芯片产业化公司霆科生物（以下简称霆科生物）。该公司是一家集食品安全快速检测类仪器、试剂、软件的研发及生产为一体的高科技企业，为客户提供基于微流控芯片技术的食品安全快速检测及监管的整体解决方案。

据研究数据显示，未来中国食品安全检测领域的分析仪器，潜在市场空间在7450亿元以上，耗材消耗每年高达500亿元。然而，当前我国食品安全市场监管层面上缺乏快速检测、有效监管的机制。针对上述两大难题，霆科生物做了两件事，一是利用微流控技术解决农产品的快速检测，二是利用物联网技术来随时随地监管监控食品安全。

霆科生物研制出微流控农药残留快速检测系统的两大产品。

产品一：全自动、高通量农残快检系统，该系统采用酶抑制反应和吸光度检测技术，1张芯片可以一次性检测12个样品，全过程小于15分钟。为了解决监管问题，霆科生物将全自动、高通量的微流控芯片农残快速检测系统与物联网技术相结合，所测得的数据可以通过公示屏、农产品安全物联网监管平台及手机APP进行查询和监管。

产品二：手持式农残现场快检系统，该系统可以满足农残现场快速检测的需求，应用于工商现场执法人员、农产品种养殖企业、家庭。

食品安全快速检测产品具有很大的市场空间，未来，霆科生物也将以微流控芯片技术为核心，依托产学研重要平台，汇聚产业要素，打造技术、资本、市场专业化运营团队。

（6）微流控芯片产业化过程中一些问题的思考-批量化生产和低成本控制

微全芯科技CEO沙俊

沙总首先介绍了微流控芯片的功能及其应用领域，芯片主材包括玻璃、硅和聚合物，本着用最低成本的方法实现高大上目的的原则，微全芯科技开发出一系列设备批量生产玻璃、PC芯片、PDMS、膜材等。微全芯的微型注塑机与传统注塑机相比，机器本身尺寸小于1立方米，重量小于150kg，功率小于3Kw，标准模架小于200元且原料损耗少。

微全芯科技生产的芯片已经用于JIMBIO新型细胞计数仪，该款产品可以为人们提供快速高效、人性化、低成本的细胞分析解决方案，具有耗材少、灵敏度高、便携、操作简单、检测时间短等优点。

（7）华大基因的国产测序平台与应用

华大基因高级芯片工程师郑欢

继超级测序仪Revolocity™之后，华大基因于2015年10月24日推出拥有完全自主知识产权、桌面型、高通量、一站式、开放性基因测序仪BGISEQ-500。BGISEQ-500是一款远超预期的、有真正实战意义的国产测序仪，同时兼具了精准、简易、快速、灵活、经济五大优势。

BGISEQ-500采用了五大先进技术: DNB技术、Pattern array技术、cPAS技术、MDA-PE技术、sCMOS 技术。

与其他二代测序技术相比较，DNB测序技术具有以下几个优势：

* DNB通过增加待测DNA的拷贝数而增强了信号强度，从而提高测序准确度；

* 不同于PCR指数扩增，滚环扩增技术的扩增错误不会累积；

* DNB与芯片上活化位点的大小相同，每个位点只固定一个DNB，保证信号点之间不产生相互干扰；

* 阵列化测序芯片和DNB测序技术的结合，使得成像系统像素和测序芯片的面积得到最大化利用。

BGISEQ-500是通用型测序仪，不仅可以用于临床还可以用于科研。临床方面将主要面向生育健康、肿瘤基因检测、病原微生物快速检测等应用，在科研方面将能够实现全基因组测序、转录组测序、表观基因组测序、宏基因组测序、分子育种测序等不同应用。郑欢为大家具体介绍了无创产前检测和肿瘤基因检测两大应用。

无创产前基因检测（简称NIFTY），NIFTY能同时检测胎儿21-三体、18-三体、13-三体风险，最快24小时可以完成全检测，吻合率高达100%。

BGISEQ-500测序平台也开发了华安泰™肿瘤个体化诊疗基因检测。这个系列包括6种不同类型的肿瘤检测试剂盒，分别针对肺癌、乳腺癌、肝癌、结直肠癌、胃癌和血液肿瘤，全面覆盖临床指南及已批准上市的靶向治疗和化疗药物相关基因，能完全满足肿瘤基因检测的临床需求。

（8）硅、石英、玻璃微流道与微孔加工及复合材料集成技术

SemiOptics创始人兼CEO黄硕彦

SemiOptics总部位于无锡，在台北、北京、深圳均设有销售代表。SemiOptics创始人兼CEO黄硕彦分享了微流控芯片的制作工艺流程、微流道结构加工方法和键合技术，并简单介绍了现有的可加工材料，包括硅、石英、玻璃等。

SemiOptics具备良好的微结构加工能力，适用于实验室和量产。结合实际加工案例，黄硕彦为大家展示了SemiOptics的微结构加工能力，让大家惊奇的是，SemiOptics展示了一款薄膜玻璃，不论从外形、柔韧度方面都可以媲美塑料薄膜，并且不论如何弯曲也不会折断。

（9）微流控技术在工业节流阀中的应用

盾安环境MEMS硅阀中国业务负责人谢军

浙江盾安人工环境股份有限公司是中国500强企业盾安集团旗下核心产业，2004年在深交所上市（简称盾安环境，股票代码002011）。已发展成为一家家用空调部品、商用空调部品、装备制造（中央空调、风机等）、节能系统（工业余热及污水余热回收利用、洁净工程）等业务多元化经营的企业。2011年12月盾安环境全资收购位于美国德州奥斯汀的Microstaq公司，引入MEMS智能流体控制与监测系统的技术体系。在消化吸收引进技术的基础上，进行自主创新，开拓关键技术，推进智能流体控制的行业发展。

盾安环境开发的MEMS思服阀流体智控系统，包括MEMS思服阀、过热度传感控制器以及应用软件等。MEMS思服阀在全球率先将MEMS技术应用于大流量流体控制领域，采用微加工工艺，在硅片上加工出具有微执行器结构的微阀，基于材料的电-热驱动及杠杆原理，利用先导微阀来控制大流量主阀。

过热度传感控制器采用一体化结构，集成温度传感模块、MEMS压力传感模块、智能控制计算模块、数据存储模块、通讯模块。具备传感器片上信号处理的能力，集传感、智能控制和通讯功能于一体。产品设计精密，体积小巧。

整个智控系统可以实现制冷剂流量的快速、精准、线性调节，可有效提高系统的制冷量及EER（能效比），达到对温度、压力及过热度的一体化闭环控制，可应用在冷链、汽车空调及压缩机、冰箱、汽车变速箱及常规家用空调等系统上，用以取代热力膨胀阀、电子膨胀阀及其它控制阀。该产品在过去几年荣获了多项国内外大奖。

小结

近几年，微流控产业已经呈现快速增长的良好势头。展位未来，微流控市场还将保持快速增长，从2015年的25.6亿美元增长到2020年的59.5亿美元。18%的年复合增长率主要由生命科学（如制药）和体外诊断（如POCT）驱动。我国具有世界上最大的微流控芯片市场，鉴于创新的解决方案和成本优势，微流控技术吸引了越来越多的厂商加入进来，大家达成的一致共识是需要合作，才能让微流控技术跑得更快更远。

而对普通大众而言，微流控技术也开始慢慢渗透到我们的日常生活，或许今后你从菜场购买的蔬菜，就经过了微流控技术的安全检验，清晰地了解到农药残留情况；当你觉得身体不舒服时，将血液滴入微流控芯片，然后插入智能手机就能知道身体哪里出了问题，这些都不是“空中楼阁”的幻想，而是正在逐渐成为现实。未来，微流控的发展方向将是“个体化”和“家庭化”。相信随着时间的推移，食品安全、环境监测等与我们日常生活息息相关的研究领域将走进每个人的生活，为大家带来更多便利。