委托開發

                    利用微流控芯片技術的先天優勢,以及豐富的分析檢測儀器開發經驗,汶顥股份能夠根據客戶要求設計和開發基于微流控芯片的分析檢測儀器和系統。汶顥股份已經組建了完整的儀器開發團隊,基于前期的芯片、動力、溫控、檢測、算法、控制和外觀設計等環節的開發經驗累積,汶顥股份能為客戶提供完整的分析檢測儀器的客戶定制開發服務。開發特長主要集中在醫療診斷、食品安全和環境監測領域,能夠為客戶提供從“原型設計——原理驗證——樣機開發——產品定型”系列服務,并協助提供量產服務,以及相關市場準入資質辦理。下面以客戶定制開發案例為例,簡要敘述幾個客戶定制產品:

                    一、 基于微流控芯片的蛋白質變性檢測

                    基于微流控芯片的蛋白質變性檢測

                    項目為某研究機構設計,客戶提出需求:在短時間內實現蛋白質的變性(-4℃到90℃和常溫到90℃)和X-光檢測。為了滿足客戶需求,提供了如下解決方案:

                    為了實現蛋白質溶液降溫的需求,采用了制冷片和風扇結構;

                    為了實現降溫區域溫度的精確控制,采用電熱偶合的制冷片的反饋控制,保證制冷區域溫度恒定;

                    為了實現蛋白溶液室溫和-4℃的需求,采用兩位三通電磁閥,分別控制蛋白溶液不經過制冷區域(室溫),以及經過制冷區域(-4℃),通過一個電磁閥,實現兩種溫度控制;

                    為了實現微量蛋白溶液快速升溫,在PMMA芯片上面集成了鉑金電阻,采用該電阻進行加熱,鉑金電阻采用磁控濺射加工和光刻圖案化的方法,線寬在5μm;

                    為了解決PMMA傳熱較慢的問題,設計和加工菱形微流道,增加接觸面積,減小死體積;

                    為了解決PMMA透光性不足的問題,檢測區域使用KAPTON薄膜封合;

                    為了監控關鍵區域的流體溫度,在PMMA芯片上集成了PT100電阻,實際測量流體的溫度;

                    為了便于實驗,設計了相關的PMMA支架,方便檢測。

                    二、基于微流控芯片的細胞共培養儀器

                    基于微流控芯片的細胞共培養儀器


                    項目為廣東某學?;痦椖吭O計,客戶需求為驗證貼壁細胞(A)和懸浮細胞(B)生長過程的相互影響,要求A細胞一直在培養池中,B細胞流入到A培養池中,再流回到B培養池中,要求控制儀器可編程。為了滿足客戶需求,提供了如下解決方案:

                    通過A和B細胞尺寸的差別,采用過濾膜和過濾頭結構,實現B細胞的流入流出,A細胞不參與循環;

                    回流系統采用汶顥股份自主開發的正負壓恒壓泵,通過正負壓實現細胞的流入和流出,恒壓泵通過氣壓推動,擾動較小,不影響細胞生長;

                    通過修改恒壓泵的控制系統,實現整個回流過程可編程,最小轉換時間0.01s;細胞液流量通過調節氣壓控制,實現細胞液流量和循環時間雙重控制;

                    由于恒壓泵氣壓較大,為了控制微升級細胞液流動,設計微流控芯片充當流阻,減小液量;

                    通過兩位三通電磁閥和微流控芯片的配合使用,實現一塊芯片控制細胞液的流入流出;

                    通過密封結構保護芯片和電磁閥,將整體結構放置于培養箱中,減小了細胞液流入流出的死體積。

                    整體系統結構如上所示,該系統實現了客戶的實驗需求,該系統能夠連續工作兩周,工作時長滿足客戶對細胞生長研究的需求。

                    三、基于微流控芯片的顯微對準儀器

                    基于微流控芯片的顯微對準儀器

                    項目為上海某高校organ-on-chip領域PDMS芯片對準封合的要求而設計,為客戶定制開發PDMS芯片顯微對準儀器,要求對準誤差在10μm以下。

                    為了實現PDMS芯片上微結構的對準,選用精度為1μm的對準平臺,從而調節PDMS芯片的位置;

                    為了減小兩片PDMS芯片的對準誤差,選用X-Y-θ三軸對準平臺,避免了長管道引起的θ軸對準誤差;

                    采用雙相機對準,進一步縮小θ軸誤差;

                    單個相機配備兩套對準平臺,實現相機三軸調節,滿足不同尺寸范圍和高度范圍芯片的對準;

                    采用杠桿結構,調節省時省力;

                    自帶光源,操作簡單。

                    通過上述多個關鍵部件的共同操作,實現雙層PDMS芯片的對準封合,對準誤差在5μm左右。

                    四、微流控細胞培養裝置委托開發

                    微流控細胞培養裝置委托開發

                    某蘇州生物公司委托汶顥股份開發基于微流控技術的細胞培養裝置,在委托方提供的開發目標和方向基礎上,汶顥股份進行整體方案方案設計,搭建基于微流控技術的細胞培養裝置平臺,滿足委托方提出的所有技術參數和要求。

                    技術要求及目標:1)實現目的:在微流控裝置上實現肝組織切片的動態培養、觀察、檢測等過程;2、實現手段:采用注射泵-微流控裝置-溫度/氣體控制裝置-顯微鏡檢測-電極測試的平臺搭建方式;3)開發目標:完成具有上述功能的微流控細胞培養裝置的開發定制。

                    研發內容:1)動力部分:采用機械式動力源,能夠保證在低速下連續驅動灌流培養基:2)微流控裝置部分:1)裝置有一進樣孔,一出液孔,流入流出培養基;2)灌流腔:內含灌流管道與圓形腔體;3)圓形腔體PDMS呼吸薄層:底部和上部均為PDMS層,底部為很薄的支撐層,有利于O2通過上部PDMS層從而滲透到灌流腔體中;4)PC多空薄膜:厚度和孔徑有特殊要求,上下各兩片,與內壁構成內部空腔放置肝組織切片;5)肝組織切片內腔,介于兩片PC膜之間;6)外部PMMA材質支持/夾具;3)組織體外培養盒:1)有培養基進出開口;2)有氣體進出口;3)內置溫控/加熱制冷模塊,保持 37度恒溫;4)為方便倒置顯微鏡觀察肝組織切片,下部設凹型槽/透明材質的觀察窗;5)生化檢測:1)廢液池:圓錐管廢液收集取樣;2)廢液池可接電極監控pH值。

                    交貨期:委托方預付款支付后的  4周  內完成。

                    研發成果交付及知識產權:研發成果及知識產權歸委托方所有。

                    五、細胞培養震動裝置委托開發

                    某生物公司委托汶顥股份開發細胞培養震動裝置,在委托方提供的開發目標和方向基礎上,汶顥股份進行整體方案方案設計,搭建基于微流控技術的細胞培養震動裝置平臺,滿足委托方提出的所有技術參數和要求。

                    開發方案說明:1)共計四層,#1-#3為PDMS層,#4可以為硬質材料層PMMA。膜#1在#1-2層之間,膜#2在層#3-4之間。層1上可置夾具,層4可作為夾具一部分,取決于最終設計;2)膜#1為多空膜,孔徑3um以下,為細胞培養層。膜#2建議PDMS,需彈性較好,無孔,起到封閉液體作用;3)層#3中間開孔為橢圓(長軸12mm*短軸6mm),左右各接2mm長通道。其余開孔均為正圓,或長方形。4)液體流動于#1#2#3層之間形成腔體中;5)#4中空腔(左中右三個空腔)連通氣道通負壓。#4中左右空腔連通負壓后,膜#2下沉(下沉距離受空腔深度限制,深度待定,如側視圖所示),腔體間液體可以連通交換。中間空腔獨立于左右兩空腔,通負壓時下沉,帶動膜#1下沉。層#4應開孔接軟管通負壓,可以開在圖示的位置或側面,參考圖中氣道;6)層#4連通迷你真空泵,迷你真空泵帶控制器,可產生可調頻率負壓(10-12次/分鐘)或恒定負壓。

                    細胞培養震動裝置委托開發

                    六、基于微流控平臺的有核紅細胞分析系統委托開發

                    深圳某人民醫院委托汶顥股份進行基于微流控平臺的有核紅細胞分析系統的委托開發,在甲方提供的開發目標的基礎上,汶顥股份進行整體方案設計,搭建平臺系統。

                    技術要求及目標:1、實現目的:基于微流控芯片平臺,利用重力、濾膜、磁場,從外周血樣本中篩選并收集到有核紅細胞,進行PCR檢測與細胞染色鑒定;2、實現手段:采用泵-芯片-PCR檢測/染色-熒光檢測系統的搭建方式,實現有核紅細胞的檢測與鑒定;3、目標:完成上述功能的芯片及系統的開發,包括進樣系統、生物芯片、控制系統、磁場系統,最終提供實驗所需的實驗裝置。

                    研發內容:1、芯片部分:芯片材質選取PMMA或者玻璃材質,主要根據是熒光背景小、吸附少和便于加工,且對溶液耐受性較好。芯片中間放置有分離膜的三明治結構,對芯片加工和封合誤差要求較高。芯片采用PEEK接頭方式和注射器導管連接??鼓獜娜肟凇?”進入,與來自“2”入口的細胞稀釋液PBS混合(圖-1),稀釋后(測試不同稀釋比例),經過濾網管道后,因細胞大小,紅細胞穿過網孔流到底層,從“3”出口出來,有核細胞在上層,經過磁場區(圖-2),有核紅細胞(靶細胞)會被磁場吸附,在管道處設置網孔將其分離,從“5”號出口被收集,其他有核細胞從“4”出口出來。2、進樣部分:兩相溶液按照一定流速比進行動態流動控制,只能采用機械式動力源,保證兩相按比例混合。3、磁場部分:基于磁場分離的機理,制備磁場導入區和磁場區,在磁場作用下,有效將有核紅細胞從有核細胞中分離出來;4、儀器硬件和檢測部分:整個儀器的硬件工作應包括進樣控制系統、生物芯片、磁場系統、分離系統。

                    研發成果交付及知識產權:研發完成之后,汶顥需向委托方提交實驗數據、芯片外形及內部尺寸圖、實驗軟硬件,上述研發成果知識產權歸委托方所有。

                    交貨期:委托方預付款支付后的   12周   內完成。

                    基于微流控平臺的有核紅細胞分析系統委托開發

                    七、血栓診斷儀器與配套芯片委托開發

                    某生物公司委托汶顥股份進行血栓診斷儀器與配套芯片的開發,在委托方提供的方案基礎上,優化方案,開發儀器與芯片。

                    開發目標:針對血栓診斷應用領域,開發4款用于患者床旁即時診斷的血栓診斷小型化POCT儀器以及配套的微流控芯片。1)血小板活化檢測POCT儀器與配套芯片開發;2)全血血栓診斷POCT儀器與配套芯片;3)凝血酶活化檢測POCT儀器與配套芯片;4)纖維蛋白溶解活性檢測POCT儀器與配套芯片。

                    應用與需求領域:應用于急診室、手術室、社區、心血管介入實驗室、輸血科、麻醉科、重癥監護室,甚至患者家庭,用于評價血小板、凝血、纖溶功能、抗栓藥物劑量監測。

                    儀器基本功能:體積小巧,辦公桌面可以容易安裝。儀器含電腦,可以描記曲線計算報告出參數,觸摸屏菜單控制,也可以接駁電腦導出數據和曲線,存儲數據。下載手機APP,藍牙連接傳輸數據,云數據存儲和質控云端管理、銷售網絡管理。

                    研發周期:本項目開發周期為12個月。

                    成果交付及知識產權:研發完成之后,汶顥股份需向委托方提交實驗數據、儀器和芯片外形及內部尺寸圖、實驗軟硬件,上述研發成果知識產權歸委托方所有。

                    交貨期:委托方預付款支付后的12個月內完成。

                    血栓診斷儀器與配套芯片委托開發


                    八、基于電化學檢測的微流控芯片委托開發

                    某公司委托汶顥股份進行基于電化學檢測的微流控芯片的開發,在委托方提供的文獻基礎上,開發出文獻中的微流控芯片。

                    研發內容:1、芯片組成:參照Lab Chip的文獻,以文獻為參考基準。微流控芯片由兩部分組成:鍍有金電級的基片和設計有特征微流道的PDMS蓋片。2、基片:基片材質為玻璃或者硅片,上面設計有電路?;想娐贩譃閮刹糠?,與反應試劑接觸的反應區域電路和與外界聯通的導電電路。反應區域電路表面需要做電極的表面修飾,導電電路為普通電路;3、蓋片:設計有特征微流道的PDMS蓋片,由PDMS材質制作,蓋片上面有進液口、混合池、混合流道、試劑反應區、毛細泵、逃氣口等,PDMS材質形成的微流道內,需要按照文獻對其表面進行改性,改性的性能以滿足實驗為準;4、設計遵循依據:委托方提供的技術資料中,參數明確(含優選)的依照文獻進行設計。例如毛細泵的流道寬度為400um,混合流道的尺寸為200um。對于未明確,或者不同文獻中有明顯矛盾的設計,原則上,按照文獻為參考依據。此外,由汶顥股份根據委托方提供的實際需要進行微流控芯片的優化設計,設計圖紙由委托方進行確認。    

                    研發成果交付及知識產權:開發完成之后,汶顥股份需向委托方交付微流控芯片開發的完整資料,上述研發成果知識產權歸委托方所有。

                    技術服務期:委托方支付預付款后的3個月內完成。

                    基于電化學檢測的微流控芯片委托開發

                    九、基于微流控芯片的海洋藻類在線檢測系統

                    某公司委托汶顥股份進行基于微流控芯片的海洋藻類在線檢測系統的開發,在需方提供的方案基礎上,搭建原理樣機,并滿足需方提出的主要技術參數和要求。

                    開發要求及目標:1、實現目的:在微流控芯片上實現目標待測物質和發光試劑的上樣、混合(119:1)、反應、檢測、信號處理等過程;2、實現手段:采用芯片-注射泵-熒光檢測系統的搭建方式,實現目標藻類的檢測;3、目標:完成上述功能的芯片及儀器開發。操作界面使用7寸顯示屏,除常規顯示內容外,操作時一鍵啟動(控制泵、檢測器等器件工作),檢測完成之后,輸出目標樣本的濃度。關鍵部件的技術參數如下:流量誤差控制在5%以內;熒光檢測系統穩定,對同一個樣品檢測值波動在5%以內;熒光檢測系統的使用壽命至少為120h;熒光檢測結果分析系統只顯示最終分析結果生物量/ml。

                    方案內容:1、芯片部分:芯片材質選取PMMA或者玻璃材質,主要根據是熒光背景小、吸附少和便于加工,且對溶液耐受性較好。此外由于檢測范圍限定較?。s1mm*1mm,可通過減小管道深度等手段增加檢測范圍)。芯片觀測位置需要避光處理,需要對芯片材質和結構進行考察。最終兩種材質進行對比優選,確定芯片材質。需方限定了待測樣本和發光試劑的比例為119:1,以及目標檢測體積為1ml,過程采取連續流方式;2、動力部分:兩相溶液流速比119:1,只能采用機械式動力源,能夠保證兩相按比例混合;3、儀器硬件和檢測部分:整個儀器的硬件工作應包括主控制系統、光電檢測系統、液晶顯示系統、注射泵控制系統、光源系統;4、其他部分:芯片采用PEEK接頭-導管-注射器和注射泵進行連接,放置于設計加工的機械夾具上,夾具上留有LED光源、濾光片、透鏡和檢測器的安裝位置,能夠實現檢測。樣機外置廢液瓶。

                    交貨期:需方預付款支付后的10周內完成。

                    知識產權:所有知識產權歸屬需方。

                    基于微流控芯片的海洋藻類在線檢測系統

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