基于印制電路板的微流控芯片研究進展及應(yīng)用

常永嘉 尤暉

摘?要?微流控技術(shù)的商業(yè)化是其目前的主要研究內(nèi)容之一。基于印制電路板（Printed circuit board， PCB）的微流控（Lab-on-PCB）工藝能夠結(jié)合PCB工藝和發(fā)展成熟的聚合物微流控制造技術(shù)，構(gòu)建低成本、標準化和批量化的制造平臺，有效推進了微流控技術(shù)的商業(yè)化。本文針對近20年Lab-on-PCB的研究，通過對芯片典型結(jié)構(gòu)的分析，重點從結(jié)構(gòu)、材料和制作工藝等方面對Lab-on-PCB的研究進展進行綜述，總結(jié)目前Lab-on-PCB的應(yīng)用和商業(yè)化發(fā)展情況，并對該技術(shù)的不足、待解決的問題和未來發(fā)展方向進行了評述和展望。

關(guān)鍵詞?印制電路板; 微流控芯片; 微全分析系統(tǒng); 評述

1?引 言

微流控是一種利用微管道控制和處理極少量流體（流體體積一般為109～1018 L）的技術(shù)，具有很高的科學和商業(yè)潛力[1]。微流控設(shè)備體積小、能耗低、便攜性強，能夠在數(shù)平方厘米芯片上完成常規(guī)實驗室大型儀器才能實現(xiàn)的生物或化學實驗。通過“芯片實驗室（Lab-on-a-chip， LOC）”或“微全分析系統(tǒng)（μTAS）”概念的實現(xiàn)，微流控技術(shù)在分子生物學、分析化學以及現(xiàn)場即時醫(yī)療診斷等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景[1～5]。盡管越來越多的研究機構(gòu)著力研發(fā)可在日常生活中使用的微流控設(shè)備，但商業(yè)化產(chǎn)品并未得到廣泛應(yīng)用，且大多產(chǎn)品集中在免疫和分子檢測領(lǐng)域（表1列出了即時診斷中典型產(chǎn)品的研發(fā)公司、功能以及應(yīng)用領(lǐng)域）[6～21]，其它領(lǐng)域較少[2，22]。為使微流控產(chǎn)品能夠滿足日常生活需要，需著重注意以下方面[23，24]：（1）系統(tǒng)集成度高，真正實現(xiàn)“輸入樣品-輸出結(jié)果”的簡單操作; （2）低成本和大批量制造能力; （3）LOC工藝的設(shè)計和制造標準化; （4）與宏觀世界的交互能力。目前，聚合物微流控芯片的批量生產(chǎn)技術(shù)無法滿足高度功能化和集成化的LOC應(yīng)用需求，也無法構(gòu)建LOC設(shè)備的量產(chǎn)標準。為了LOC技術(shù)的廣泛應(yīng)用，亟需建立標準化的制作和集成工藝。針對上述問題，研究者發(fā)展出很多新穎的制作工藝，其中，基于印制電路板（Printed circuit board， PCB）的微流控芯片（Lab-on-PCB）技術(shù)由于低成本、易集成、標準化程度高等優(yōu)點，被認為最具商業(yè)化潛力。

眾所周知，PCB是構(gòu)建大多數(shù)電子系統(tǒng)的標準平臺，支持部件和功能的模塊化集成。利用該平臺成熟的制造工藝，研究者可很好地設(shè)計出標準化的LOC。實際上，早在20世紀90年代就有研究者利用PCB集成流體和電子系統(tǒng)，并制作出用于血液代謝產(chǎn)物監(jiān)測[25]和流體特性測試[26]的Lab-on-PCB芯片。此外，還有一些研究采用PCB工藝構(gòu)建微流控部件，如微管道、泵和閥等[27，28]。2017年，Moschou等[29]曾對基于PCB的微流控芯片進行了相關(guān)綜述，重點關(guān)注利用lab-on-PCB工藝解決μTAS商業(yè)化難題。通過對不同μTAS工藝的對比以及PCB工藝的梳理，得出解決商業(yè)化問題的關(guān)鍵因素，進而通過大量Lab-on-PCB應(yīng)用佐證這種工藝對解決商業(yè)化發(fā)展問題的可能，凸顯其規(guī)?；圃炷芰?，并希望引發(fā)μTAS商業(yè)化發(fā)展的浪潮。本文主要針對目前Lab-on-PCB芯片結(jié)構(gòu)的特點和應(yīng)用方向，重點對制作技術(shù)和應(yīng)用進行綜述，從材料、制作和集成工藝等角度，總結(jié)了目前基于PCB的微流控芯片的研究現(xiàn)狀。

2?基于PCB的微流控芯片結(jié)構(gòu)和制作技術(shù)

集成電路成熟的微加工技術(shù)是微流控技術(shù)早期發(fā)展的基礎(chǔ)[30]，基于硅基和玻璃的制作工藝就源自Micro-electro-mechanical systems（MEMS）技術(shù)，但由于硅和玻璃材料加工時間長、工藝復(fù)雜和設(shè)備要求高等問題，研究者紛紛轉(zhuǎn)向成本較低、工藝相對簡單且設(shè)計制作快速的聚合物材料研究，由此發(fā)展出一系列適合不同類型聚合物材料的制作和鍵合工藝。這些成熟的工藝使微流控芯片具有批量化生產(chǎn)的能力，但隨之而來的芯片與電路系統(tǒng)集成等問題，成為阻礙微流控技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。

2.1?整體式lab-on-PCB

使用PCB作為LOC設(shè)備的集成平臺，可以充分利用PCB工藝的低成本、規(guī)?；a(chǎn)和標準化集成等優(yōu)勢。在Lab-on-PCB發(fā)展早期，一般直接在PCB基底上建構(gòu)微管道結(jié)構(gòu)，再將傳感器、電路等部件與PCB結(jié)合，稱這種結(jié)構(gòu)為整體式Lab-on-PCB，如圖1所示。

1996年，Lammerink等[31]首次提出將不同系統(tǒng)模塊集成在一塊混合電路板（Mixed circuit board， MCB）上的想法，并利用機械加工在PCB或聚合物材料上制作微管道結(jié)構(gòu)。Gaβmann等[32]在此基礎(chǔ)上采用PCB表面銅線構(gòu)成微管道和反應(yīng)線圈，將微泵、光電檢測電路和控制電路都集成在4層PCB構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)中，成功制成微流注分析系統(tǒng)。

此外，還有基于柔性PCB材料的整體式Lab-on-PCB結(jié)構(gòu)。Mavraki等[33]使用雙面覆銅的聚酰亞胺（PI）作為柔性基底，用光刻和刻蝕在其中一面制作三溫區(qū)PCR管道，在另一面制作蜿蜒的銅加熱電極，最后利用PDMS壓力敏感粘接膜完成管道鍵合。同樣采用雙面覆銅的PI基底，Moschou等[34]簡化了鍵合工藝，采用100 μm商用聚酰亞胺膠帶制作出2.4 W低能耗的PCR芯片，這種鍵合方法有大批量制作潛力。該研究還從仿真和實驗兩方面深入討論系統(tǒng)的能耗、溫度穩(wěn)定性以及PCR效率等問題，并在5 min內(nèi)完成DNA的擴增。

整體式Lab-on-PCB基本可與PCB制造工藝兼容。如將傳感器、電路器件等部件設(shè)計制作成獨立的表貼元件，聚合物微流控部件即可通過表面貼裝工藝與PCB結(jié)合，這將更有效地提高系統(tǒng)的標準化和集成性。整體式結(jié)構(gòu)的缺點是與PCB兼容的聚合物材料種類有限，多數(shù)研究利用PCB表面銅線構(gòu)成微流控管道，聚合物材料一般用作管道密封層，如PDMS、PC、PI等; 一般使用粘接膠鍵合PCB和其它密封層，如環(huán)氧膠、層壓膜，或PCB與PCB。同時，部分鍵合材料（包括銅線）不具有生物兼容性，無法廣泛應(yīng)用于生物實驗; 而且部分材料透明度差，不能滿足實驗過程的觀察或檢測需要。這些都是制約整體式lab-on-PCB發(fā)展的因素。

2.2?分離式Lab-on-PCB

基于較成熟的聚合物微流控芯片制作技術(shù)，發(fā)展出第二種Lab-on-PCB結(jié)構(gòu)，電路系統(tǒng)集成在PCB基底，再采用聚合物芯片制作技術(shù)制備芯片，最后將芯片與PCB結(jié)合，實現(xiàn)電路部件與流體部件的集成，即分離式Lab-on-PCB[35]，如圖2A所示。不同于整體式芯片需要在設(shè)計微流體部件時考慮電路器件的布局，分離式芯片的設(shè)計自由，而且芯片與電路部件獨立制作，可充分利用PCB和芯片制作工藝。在分離式芯片制作中的關(guān)鍵步驟是聚合物芯片與PCB的集成。

PCB表面集成了電路部件，因此需要在表面形成能夠與聚合物芯片鍵合的平面，此過程稱為平坦化處理。根據(jù)平坦化處理方法可將分離式Lab-on-PCB分為兩種類型：第一類是內(nèi)嵌式微管道（Embedded microchannel， EM）結(jié)構(gòu)[36]，即在平坦化材料上構(gòu)建微管道，再進行管道密封; 第二類是分立式微管道（Discrete microchannel， DM）結(jié)構(gòu)[37]，即平坦化材料與微流控芯片直接鍵合，如圖2B和2C所示。

在研究初期，研究者多采用內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)。Kontakis等[28]在已經(jīng)制作電極和傳感器的PCB表面涂覆SU-8作為平坦化層，利用光刻工藝制作微管道結(jié)構(gòu)。隨后在SU-8表面均勻旋涂1～1.5 μm的薄層PMMA，并通過熱壓鍵合與PMMA蓋板密封。Gassmann等[38]同樣將SU-8作為平坦化材料，利用光刻技術(shù)在PCB表面制作電滲流微泵。此外，還有一些基于SU-8的應(yīng)用，如微閥[39]、微混合器[40]以及集成多個實驗室功能器件的混合系統(tǒng)[41，42]。雖然SU-8適合光刻制作，但成本較高、設(shè)備和環(huán)境要求較高、制作工藝繁瑣，這些都限制其大規(guī)模生產(chǎn)的能力。

為了克服這些缺陷，研究者引入光致抗蝕干膜（DFR），這種材料兼容PCB工藝且具有批量生產(chǎn)能力。DFR膜具有一致性強、與基底材料結(jié)合力好、分布均勻以及工藝過程效率高等優(yōu)勢。研究者對不同類型的DFR與PCB的結(jié)合進行了研究。Wangler等[43]通過層壓法將TMMF S2045與PCB結(jié)合，利用光刻技術(shù)在TMMF上形成微管道，再使用另一層TMMF與微管道層鍵合。Wu等[44]用類似的方法制作Lab-on-PCB設(shè)備，采用1002F DFR膜與微管道層鍵合密封，并對該材料的生化和電化學特性進行了研究。Guijt等[45]分別用3種厚度（17、30和60 μm）的Ordyl在集成了電路系統(tǒng)的PCB上構(gòu)建非接觸式電導檢測（C4D）芯片，研究了Ordyl的厚度與檢測精度和系統(tǒng)靈敏度的關(guān)系。盡管DFR材料能夠兼容PCB工藝，但它與聚合物材料鍵合困難，該工藝無法充分發(fā)揮聚合物芯片制作工藝的優(yōu)勢。

為彌補DFR的缺陷，分立式Lab-on-PCB應(yīng)運而生，該結(jié)構(gòu)充分利用聚合物芯片制作工藝的低成本、批量化、材料種類多樣化等優(yōu)勢。Gassmann等[37]在聚碳酸酯（PC）上機械加工得到微管道結(jié)構(gòu)，利用丙烯酸膠帶作為平坦化層與PCB鍵合。Evans等[46]在PMMA上制作微管道和反應(yīng)腔體，與PCB鍵合后，可對干擾素γ進行現(xiàn)場即時測試。除了硬質(zhì)聚合物材料，軟質(zhì)PDMS也大量用于分立式結(jié)構(gòu)。Guo等[47]采用軟光刻技術(shù)在PDMS上制作微管道，在PCB上均勻涂覆PDMS薄膜作為平坦化層，在氧氣等離子體處理后，芯片與薄膜完成鍵合，采用該方法制作出基于交流阻抗檢測原理的微流控裝置，并用于微?；蛏锛毎挠嫈?shù)。Fu等[48]同樣基于阻抗檢測原理，在PCB上集成PDMS微流控芯片用于檢測和記錄循環(huán)腫瘤細胞，以載玻片作平坦化層，同樣利用氧氣等離子體處理完成鍵合。除此之外，PDMS與PCB的結(jié)合還應(yīng)用于光學檢測微粒數(shù)量[49]、基于數(shù)字信號處理技術(shù)的在線熒光檢測[35]、血紅細胞的檢測和區(qū)分[50]以及基于聲表面波的液體黏度檢測[51]等領(lǐng)域。

分離式Lab-on-PCB的兩種典型結(jié)構(gòu)有效的結(jié)合了聚合物芯片制造技術(shù)與PCB工藝，尤其是第二種分立式結(jié)構(gòu)，充分利用成熟的聚合物芯片制作技術(shù)，擴充系統(tǒng)材料體系，使芯片設(shè)計制作更加自由，更容易形成標準化、高集成化的微流控系統(tǒng)。隨著對低成本批量制造技術(shù)的迫切需求，Lab-on-PCB的設(shè)計和制作技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域也會更加廣泛。

3?基于PCB的微流控芯片應(yīng)用

Lab-on-PCB技術(shù)給研究者提供了低成本、標準化和高集成度的設(shè)計制造平臺，一些研究者在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了微流控中常用的微結(jié)構(gòu)部件[52，39，44，53]，如圖3所示。這些部件可單獨使用，也可作為模塊化的器件，與其它系統(tǒng)集成。多數(shù)基于PCB的微結(jié)構(gòu)部件采用整體式lab-on-PCB的思路制作，原因是利用PCB成熟的設(shè)計和制造能力，可有效地將功能部件與PCB集成，提高系統(tǒng)的集成度以及與其它系統(tǒng)的兼容性。

在生物和化學檢測領(lǐng)域，研究者也提出大量利用Lab-on-PCB技術(shù)制作并集成檢測傳感器等裝置的應(yīng)用。在生物檢測中，電阻抗檢測分析的方法可以很好的地用于生物細胞的分型和檢測。目前，多數(shù)研究都在硅或玻璃上沉積金屬電極，再涂覆生物兼容性薄膜保護和隔離電極，工藝復(fù)雜，成本高。Ren等[54]在PCB上制作電極，并涂覆30 μm厚的薄層PDMS保護，隨后制作PDMS微芯片，最后再將芯片和薄層PDMS鍵合，完成密封。他們用這種即時檢測芯片檢測循環(huán)腫瘤細胞的電學性能。該方法將PCB和聚合物技術(shù)有機結(jié)合，制作分立式結(jié)構(gòu)的芯片。Kling等[55]則采用了內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)開發(fā)出一種可進行8種不同酶聯(lián)反應(yīng)的多路即時檢測Lab-on-PCB平臺。盡管內(nèi)嵌式和分立式都屬于分離式Lab-on-PCB，但內(nèi)嵌式的制作工藝更依賴PCB工藝常用的光刻、層壓等技術(shù)，雖然該工藝與PCB的兼容性僅次于整體式，在芯片的設(shè)計制作上更為靈活，但未充分結(jié)合聚合物制造技術(shù)，成本也高于分立式結(jié)構(gòu)。利用該芯片測得四環(huán)素和原始霉素的檢出限分別為6.33和9.22 ng/mL。生物檢測領(lǐng)域的部分應(yīng)用如圖4所示。

在化學檢測中，Babikian等[56]將光學檢測器件和數(shù)字信號分析部件集成在PCB平臺上，利用內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)制作微流控芯片，再采取等速電泳（ITP）技術(shù)對離子進行分離和熒光檢測。Moschou等[57]采用分立式結(jié)構(gòu)構(gòu)建系統(tǒng)，集成的參比電極電學特性穩(wěn)定，并可用于pH檢測。部分化學檢測的應(yīng)用如圖5所示。此外，微芯片還廣泛應(yīng)用于生化反應(yīng)的檢測。Salvo等[58]制作了低密度DNA微陣列用于檢測乳腺癌標志物，DNA生物傳感器通過電鍍工藝在PCB上制得，檢出限可達0.05 nmol/L，檢測靈敏度大大提升。Sánchez等[59]利用標準的PCB技術(shù)制作的DNA傳感器陣列對7種乳腺癌標志物的電化學性能進行多重擴增和檢測，檢出限降至25 pmol/L。該應(yīng)用中結(jié)構(gòu)依然采用分立式，在PCB上制作電極陣列，利用激光加工在聚合物上制作微流控管道，實現(xiàn)了PCB工藝和聚合物制造技術(shù)的有機結(jié)合。

總之，PCB技術(shù)為微流控的發(fā)展提供了一個低成本、可集成并具備大規(guī)模制作能力的平臺，基于Lab-on-PCB概念可實現(xiàn)微流控、傳感器及電路部件在PCB平臺的高度集成。集成方式多，整體式結(jié)構(gòu)適合基于PCB構(gòu)建功能模塊，它與PCB工藝兼容性最好，但使用材料受限，與其它部件的集成難度大。分離式結(jié)構(gòu)將PCB工藝與聚合物制造技術(shù)有效結(jié)合，其中的內(nèi)嵌式管道制作采用PCB兼容工藝，管道與PCB集成度高，但同樣受限于材料的選擇和使用; 分立式管道改進了此缺陷，微管道材料可使用微流控常用的聚合物，制造能力也達到商業(yè)化水平，缺點是不同材料之間的鍵合較為困難，有待進一步完善。這些集成方式制作的設(shè)備擁有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和批量制造能力，這將有力推動LOC設(shè)備的商業(yè)化發(fā)展。近年來lab-on-PCB芯片的應(yīng)用匯總見表2。

4?商業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀

微流控芯片的商業(yè)化發(fā)展使其在世界范圍的產(chǎn)值增長率持續(xù)增長，在液滴微流控和即時診斷領(lǐng)域涌現(xiàn)出諸如Illumina、Fluidigm及Rain Dance等公司[67]，這些公司或以專門的技術(shù)為主營，或從事集成化的設(shè)計制造服務(wù)，目前已經(jīng)取得階段性成果，有成熟的產(chǎn)品面世。中國的微流控公司多深入生物醫(yī)學和臨床診斷的應(yīng)用研究[68]，根據(jù)法國Yole Développement數(shù)據(jù)分析，未來中國市場微流控產(chǎn)品估值將從2017年的1.71億美元猛增到2023年的7.541億美元，復(fù)合年增長率超過全球同期近10%[69]，中國市場的這種需求將是微流控商業(yè)化發(fā)展的巨大驅(qū)動力。

面對微流控芯片市場化需求的攀升，PCB的標準化設(shè)備和低成本大規(guī)模制造能力能夠為其提供強大的技術(shù)支持。如Dyconex公司利用其成熟的PCB制造工藝批量化穩(wěn)定制造小尺寸管道結(jié)構(gòu)（50 μm寬，20 μm高）[70]，該技術(shù)提供了一種基于PCB的微流控商業(yè)化解決方案; Epigem等[71]在PCB工藝的基礎(chǔ)上，采用嵌入式結(jié)構(gòu)制作電路層，確保了PCB表面的平整性，便于微流控芯片在其表面制作或直接封接，既保證批量化制造能力，又降低加工和封接難度，以此成功實現(xiàn)電泳分離、微粒篩選和細胞分型等應(yīng)用。

與此同時，即時診斷微流控系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化也在迅速推進，目前主要合作方式是研究機構(gòu)與企業(yè)聯(lián)合進行研發(fā)。Kim等[72]利用PCB工藝制作電解微泵，并與多種便攜化的即時診斷LOC設(shè)備聯(lián)立使用。Guo等[73]研發(fā)了一種與PCB電路互連的即拋型血酮條帶檢測芯片，并與手機供電的醫(yī)療適配器直接連接，進行信號的即時處理和讀取。Laksanasopin等[74]研制了由智能手機供電和傳輸信號的電化學生物傳感器系統(tǒng)，并與PCB電路互連，用于即時診斷和健康狀況實時監(jiān)測。Pechlivanidis等[75]結(jié)合PCB工藝制造出智能手機輔助的電子ELISA實驗平臺，可用于實時電化學檢測，此平臺對H2O2濃度的檢測能力與工業(yè)上標準的比色測定法相當。

目前，Lab-on-PCB的商業(yè)化發(fā)展?jié)摿Υ螅绕浣Y(jié)合POCT的發(fā)展需要，以應(yīng)用為導向，更有針對性地發(fā)展基于PCB的微流控技術(shù)，但其商業(yè)化發(fā)展仍然存在以下不足：（1）行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀顯現(xiàn)出工業(yè)應(yīng)用的需求與研究機構(gòu)的研究成果有較大出入。雖已有很多研究者致力于提高和完善商業(yè)化的應(yīng)用水平，但多數(shù)研究仍基于原理性的驗證，或是制造成本無法降低，或是需要提高工業(yè)制造的工藝兼容性，這些問題既導致研究成果無法產(chǎn)品化，又降低了投資方和工業(yè)生產(chǎn)商的投資期望。（2）從技術(shù)層面分析，Lab-on-PCB的設(shè)計和制造標準尚未形成。僅從制造工藝來看，依托PCB的成熟工藝可實現(xiàn)商業(yè)化制造能力; 但各種芯片設(shè)計和制造方法之間缺乏統(tǒng)一性，原理、材料和設(shè)備需求不盡相同，這種現(xiàn)狀一方面是基于不同應(yīng)用的需求，各種方法選擇不同的工藝途徑; 另一方面是微流控技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，各領(lǐng)域之間的差異性所致。（3）低成本批量化的集成工藝也同樣是Lab-on-PCB商業(yè)化的難題。在芯片工藝和器件兼容性設(shè)計階段標準不統(tǒng)一，導致很難形成統(tǒng)一的集成工藝; 同時，對芯片集成度的要求高，需容納自動控制、進樣、樣品處理等功能，這使得集成界面的材料體系和器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，更增加了集成工藝的難度。因此，Lab-on-PCB的商業(yè)化發(fā)展首先要求PCB與微流控的制造工藝應(yīng)相互調(diào)整和兼容，在保持低成本大規(guī)模制造能力的基礎(chǔ)上，進行流程的優(yōu)化和融合。其次，發(fā)展出可以標準化、大規(guī)模集成聚合物芯片與PCB平臺的工藝，實現(xiàn)復(fù)雜材料和結(jié)構(gòu)體系的異構(gòu)集成。研究者還應(yīng)厘清并界定Lab-on-PCB技術(shù)的限制條件和適用范圍，在此基礎(chǔ)上降低整體制造成本，并提升系統(tǒng)的集成度。

5?總結(jié)和展望

微流控技術(shù)從MEMS發(fā)展而來，擁有諸多優(yōu)勢，在生物、化學和醫(yī)學等單獨或交叉的學科領(lǐng)域擁有巨大的應(yīng)用前景。盡管如此，這項技術(shù)需要將生物、化學和醫(yī)學分析中的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測等基本單元與供電、驅(qū)動和控制等部件高度集成，才能真正展現(xiàn)其優(yōu)勢。雖然各種芯片制作技術(shù)能夠制造出較成熟的微流控芯片，但商品化應(yīng)用較為局限，最大的制約因素是缺乏能夠?qū)崿F(xiàn)低成本集成的大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)。

基于PCB的微流控技術(shù)為微流控的商業(yè)化提供了極好的平臺。而且，PCB支持模塊化集成的特點，也是另一個重要的發(fā)展方向，有研究者指出，模塊化微流控的技術(shù)門檻低，是未來微流控技術(shù)實現(xiàn)大規(guī)模低成本批量生產(chǎn)的必經(jīng)之路[76]。目前，Lab-on-PCB的應(yīng)用不斷拓寬，涉及化學、生物和醫(yī)學等多個領(lǐng)域。但多數(shù)應(yīng)用系統(tǒng)集成度較低，還需要一些外接設(shè)備輔助，遠未達到成熟的低成本批量化制造水平。 雖然PCB工業(yè)已經(jīng)形成標準化的流程，但由于聚合物材料的種類繁多，材料特性差異較大，難以在短期內(nèi)實現(xiàn)標準化， 這對于聚合物制造與PCB工業(yè)的結(jié)合帶來了不利影響。從Lab-on-PCB的商業(yè)化發(fā)展趨勢分析，標準化的實現(xiàn)有賴于統(tǒng)一的材料體系、規(guī)范的結(jié)構(gòu)設(shè)計及完備的封接工藝。PCB行業(yè)發(fā)展與技術(shù)革新為微流控與PCB的結(jié)合提供了保障?；赑CB的微流控芯片正向標準化和集成化方向發(fā)展，Lab-on-PCB技術(shù)的成熟將進一步推動其在生物、化學和醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域的應(yīng)用進展。

References

1?Whitesides G M. Nature， 2006， 442（7101）： 368-373

2?Chin C D， Linder V，Sia S K. Lab Chip， 2012， ?12（12）： 2118-2134

3?Van den Berg A， Lammerink T S J. Topics Curr. Chem.， ?1998， ?194（12）： 21-49

4?Becker H.Med. Device Technol.， 2008， ?19（3）： 21-24

5?Biehl M， Velten T. IEEE Sens. J.， 2008， ?8（5）： 593-600

6?http：//www.abbottpointofcare.com/Products-and-Services/iSTAT-Handheld.aspx

7?http：//www.alere.co.uk

8?http：//www.radiometer.com

9?http：//www.edan.com.cn/html/CN/product/twzd/xqshfxy/201309/251183.html

10?http：//www.nano.com

11?https：//www.tetracore.com

12?https：//www.micropointbio.com.cn/mlabs-immunometer

13?http：//www.bio-gp.com.cn

14?http：//www.genomics.agilent.com

15?https：//www.abaxis.com/medical/piccolo-xpress

16?https：//www.shimadzu.com.cn/an/lifescience/dnapro/biospec-mini/178.html

17?http：//cn.mnchip.com/pointcare-m3/

18?http：//www.cepheid.com

19?http：//www.focusdx.com/product-catalog/3m-integrated-cycler

20?http：//www.bohui-tech.com

21?http：//cn.capitalbio.com/tjcp/23642.shtml

22?Araci I E， Brisk P. Curr. Opin. Biotechnol.， 2014， ?25（1）： 60-68

23?Yetisen A K， Volpatti L R， Coskun A F， Cho S， Kamrani E， Butt H， Khademhosseini A， Yun S H. Lab Chip， 2015， ?15（18）： 3638-3660

24?Nge P N， Rogers C I， Woolley A T. Chem. Rev.， 2013， ?113（4）： 2550-2583

25?Jobst G， Moser I， Svasek P， Varahram M， Trajanoski Z， Wach P， Kotanko P， Skrabal F， Urban G. Sens. Actuators B， ?1997， ?43（1）： 121-125

26?Merkel T，Graeber M， Pagel L. Sens. Actuators A， ?1999， ?77（2）： 98-105

27?Wego A， Richter S， Pagel L. J. Micromech. Microeng.， 2001， ?11（5）： 528-531

28?Kontakis K， Petropoulos A， Kaltsas G， Speliotis T， Gogolides E. Microelectron. Engineer.， 2009， ?86（4）： 1382-1384

29?Moschou D， Tserepi A. Lab Chip， 2017， ?17（8）： 1388-1405

30?Terry S C，Jerman J H， Angell J B. IEEE T. Electron Devices， ?1979， ?26（12）： 1880-1886

31?Lammerink T S J， Spiering V L， Elwenspoek M， Fluitman J H J， Van den Berg A. IEEE International Workshop on Micro Electro Mechanical Systems， ?1996： ?389-394

32?Gaβmann S， Ibendorf I， Pagel L. Sens. Actuators A， 2007， ?133（1）： 231-235

33?Mavraki E， Moschou D， Kokkoris G， Vourdas N， Chatzandroulis S， Tserepi A. Proced. Engineer.， 2011， ?25（25）： 1245-1248

34?Moschou D， Vourdas N， Kokkoris G， Papadakis G， Parthenios J， Chatzandroulis S， Tserepi A. Sens. Actuators B， 2014， ?199： 470-478

35?Babikian S， Li G P， Bachman M. IEEE T. Comp. Pack. Manufact. Technol.， 2017， ?7（6）： 846-854

36?Pittet P， Lu G， Galvan J， Ferrigno R， Blum L J， Leca-Bouvier B D. IEEE Sens. J.， 2008， ?8（5）： 565-571

37?Gassmann S， Trozjuk A， Singhal J， Schuette H， Miranda M L， Zieinski O. International Conference on Industrial Technology （ICIT）， 2015： 3365-3369

38?Gassmann S， Pagel L， Luque A， Perdigones F， Aracil C. Conference of the IEEE Industrial Electronics Society， 2012， ?3958-3961

39?Flores G，Aracil C， Perdigones F， Quero J M. J. Micromech. Microeng.， 2014， ?24（6）： 065013

40?Aracil C， Perdigones F， Moreno J M， Luque A， Quero J M. Microelectron. Engineer.， 2015， ?131： 13-18

41?Wagler P F， Tangen U， Maeke T， Chemnitz S， Juenger M， McCaskill J S. Smart Structures and Materials 2004： Smart Electronics， MEMS， BioMEMS， and Nanotechnology， 2004： ?298-305

42?Flores G，Aracil C， Perdigones F， Quero J M. Microelectron. Engineer.， 2018， ?200： 26-31

43?Wangler N， Gutzweiler L， Kalkandjiev K， Müller C， Mayenfels F， Reinecke H， Zengerle R， Paust N. J. Micromech. Microeng.， 2011， ?21（9）： 095009

44?Wu L L， Babikian S， Li G P， Bachman M. IEEE Electronic Components & Technology Conference， 2011： ?1576-1581

45?Guijt R M， Armstrong J P， Candish E， Lefleur V， Percey W J， Shabala S， Hauser P C， Breadmore M C. Sens. Actuators B， 2011， ?159（1）： 307-313

46?Evans D， Papadimitriou K I， Vasilakis N， Pantelidis P， Kelleher P， Morgan H， Prodromakis T. Sensors， 2018， ?18： 4011

47?Guo J， Li C M， Kang Y. Biomed. Microdevices， 2014， ?16（5）： 681-686

48?Fu Y， Yuan Q，Guo J. Microfluid. Nanofluid.， 2017， ?21（2）： 20

49?Babikian S， Li G P， Bachman M. Electronic Components & Technology Conference， 2016： ?188-193

50?Zhao Y， Zhang W. Electrophoresis， 2019， ?40（8）： 1140-1143

51?Yildirim B， Senveli S U， Gajasinghe R W R L， Tigli O. IEEE Sens. J.， 2018， ?18（6）： 2305-2312

52?Nguyen N T， Huang X. Sens. Actuators A， 2001， ?88（2）： 104-111

53?Papadopoulos V E， Kefala I N， Kaprou G， Kokkoris G， Moschou D， Papadakis G， Gizeli E， Tserepi A. Microelectron. Engineer.， 2014， ?124： 42-46

54?Ren C， Zhang S， Song D，Guo J. IEEE T. Dielect. Electric. Insulation， 2016， ?23（4）： 1895-1897

55?Kling A， Chatelle C， Armbrecht L， Qelibari E， Kieninger J， Dincer C， Weber W， Urban G. Anal. Chem.， 2016， ?88（20）： 10036-10043

56?Babikian S， Li G P， Bachman M. International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry & Life Sciences， 2015

57?Moschou D， Trantidou T， Regoutz A， Carta D， Morgan H， Prodromakis T. Sensors， 2015， ?15（8）： 18102-18113

58?Salvo P， Henry O Y F， Dhaenens K， Sanchez J L A， Gielen A， Solnestam B W， Lundeberg J， O'Sullivan C K， Vanfleteren J. Bio-med. Mater. Engineer.， 2014， ?24（4）： 1705-1714

59?Sánchez J L A， Henry O Y F， Joda H， Solnestam B W， Kvastad L， Johansson E， Akan P， Lundeberg J， Lladach N， Ramakrishnan D， Riley I， O'Sullivan C K. Biosens. Bioelectron.， 2016， ?82： 224-232

60?Coltro W K T， Silva J A F D， Carrilho E. Anal. Methods， 2011， ?3（1）： 168-172

61?Burdallo I， Jimenez-Jorquera C， Fernández-Sánchez C， Baldi A. J. Micromech. Microeng.， 2012， ?22（10）： 105022

62?Chang Y， You H. Anal. Methods， 2019， ?11： 1229-1236

63?Moser I， Jobst G， Urban G A. Biosens. Bioelectron.， 2002， ?17： 297-302

64?Hwang J S， Kim S Y， Kim Y S， Song H， Park C， Kim J. Inter. J. Control Automat.， 2015， ?8（2）： 117-124

65?Cabello M， Aracil C， Perdigones F， Quero J M. Electron Devices， 2017： ?1-4

66?Shi D， Guo J， Chen L， Xia C， Yu Z， Ai Y， Li C M， Kang Y， Wang Z. Electrophoresis， 2015， ?36（16）： 1854-1858

67?LIN Bing-Cheng. Chinese J. Anal. Chem.， 2016， ?44（4）： 491-499

68?LIU Wen-Wen， MA Yan， WEI Yan， PAN Jian-Zhang， ZHU Ying， FANG Qun. Chinese J. Anal. Chem.， 2016， ?44（4）： 500-511

69?https：//www.technologynetworks.com/diagnostics/blog/why-is-china-becoming-a-microfluidics-manufacturing-superpower-307179

70?https：//www.mst.com/dyconex/technology/enabling_technologies/microfluidic/index.html

71?http：//epigem.co.uk/products/microfluidics

72?Kim H， Hwang H，Baek S， Kim D. Sens. Actuators A， 2018， ?277： 73-84

73?Guo J. Anal. Chem.， 2017， ?89（17）： 8609-8613

74?Laksanasopin T， Guo T W， Nayak S， Sridhara A A， Xie S， Olowookere O O， Cadinu P， Meng F， Chee N H， Kim J， Chin C D， Munyazesa E， Mugwaneza P， Rai A J， Mugisha V， Castro A R， Steinmiller D， Linder V， Justman J E， Nsanzimana S， Sia S K. Sci. Translat. Med.， 2015， ?7（273）： 1-9

75?Pechlivanidis N G， Papadimitriou K I， Evans D， Vasilakis N， Prodromakis T. ?2017 IEEE International Symposium on Circuits and Systems （ISCAS）， 2017

76?FAN Yi-Qiang， WANG Hong-Liang， GAO Ke-Xin， LIU JING-Ji， CHAI Dong-Ping， ZHANG Ya-Jun. Chinese J. Anal. Chem.， 2018， ?46（12）： 1863-1871