Lab on a Chip Technology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Herold, Keith E. (EDT)/ Rasooly, Avraham (EDT)

出品人:

页数:300

译者:

出版时间:

价格:2704.00元

装帧:

isbn号码:9781904455479

丛书系列:

图书标签:

• 微流控芯片
• 生物芯片
• 分析化学
• 微型化
• 生物医学工程
• 化学工程
• 传感器
• 诊断
• 芯片技术
• 实验室自动化

《微流控芯片技术：从概念到应用》 本书深入探讨了微流控芯片技术的核心原理、设计制造方法以及广泛的应用前景。微流控芯片，也被称为“芯片上的实验室”，是将实验室内的复杂操作集成到微米尺度的芯片上，极大地提高了分析效率、降低了试剂消耗，并实现了便携式和高通量的检测。 第一部分：微流控芯片基础理论 本部分将从微观尺度下流体的行为入手，详细阐述微流控领域的关键物理学原理。我们将深入分析表面张力、毛细作用、扩散、粘性力以及电动力学效应在微通道内的表现。理解这些基本物理现象是进行微流控芯片设计和优化的基石。此外，还将介绍微纳加工的基本技术，包括光刻、蚀刻、模压、3D打印等，以及常用的微通道材料，如聚二甲基硅氧烷（PDMS）、玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等，并对比分析它们的优缺点及适用范围。 第二部分：微流控芯片设计与制造 本部分将聚焦于微流控芯片的设计流程和具体的制造工艺。读者将学习如何根据特定的应用需求，设计微通道的几何形状、尺寸以及流体连接接口。我们将详细介绍二维和三维微通道的设计策略，以及如何利用计算机辅助设计（CAD）软件进行建模和仿真。在制造工艺方面，我们将重点讲解几种主流的微流控芯片制造方法，如软光刻（Soft Lithography）、微注射成型（Micro Injection Molding）和微注塑成型（Micro Injection Molding），以及激光加工、3D打印等新兴技术。对于每种工艺，都将深入解析其步骤、设备要求、精度控制以及成本效益。此外，还将涵盖微流控芯片的集成问题，包括如何集成传感器、泵、阀门等功能模块，实现更复杂的功能。 第三部分：微流控芯片在生命科学领域的应用 生命科学是微流控芯片技术应用最广泛的领域之一。本部分将详细介绍微流控芯片在细胞培养、细胞分离、单细胞分析、DNA/RNA检测、蛋白质组学以及药物筛选等方面的具体应用。我们将探讨如何利用微流控芯片实现对细胞的精确控制和操作，例如单细胞分选、高通量细胞成像和药物敏感性测试。在核酸检测方面，微流控芯片能够实现核酸的快速提取、扩增和检测，大大缩短了检测时间，提高了灵敏度。此外，还将介绍微流控芯片在疾病诊断、药物发现和个性化医疗等方面的潜力。 第四部分：微流控芯片在化学与环境领域的应用 微流控芯片的优势也使其在化学分析和环境监测领域展现出巨大的潜力。本部分将深入探讨微流控芯片在痕量物质检测、化学合成、反应优化、水质监测和空气质量检测等方面的应用。我们将介绍如何利用微流控芯片实现对微量样品的高效处理和富集，提高分析灵敏度。在化学合成方面，微流控芯片可以实现反应条件的精确控制，提高产率和选择性，并实现微量、连续的合成。对于环境监测，微流控芯片能够提供便携、快速、低成本的现场检测解决方案，用于监测污染物、疾病传播媒介等。 第五部分：微流控芯片的未来发展趋势 展望未来，微流控芯片技术将继续朝着更集成化、智能化和多功能化的方向发展。本部分将探讨微流控芯片与人工智能（AI）、大数据、物联网（IoT）等技术的融合，以及在生物制造、精准医疗、食品安全等新兴领域的应用前景。我们将分析当前技术面临的挑战，如大规模生产、成本控制、标准化的缺乏等，并探讨可能的解决方案。最后，将对微流控芯片技术的长期发展方向进行预测，包括其在解决全球性挑战，如疾病防控、环境治理和可持续发展方面的重要作用。 本书旨在为从事微流控技术研究、开发和应用的科研人员、工程师以及学生提供一个全面、深入的学习平台，帮助他们掌握微流控芯片的核心技术，并将其应用于各自的研究和实践领域。

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初次接触这本书时，我主要关注的是它在生物分析化学应用方面的潜力。坦白说，市面上关于微系统技术的书籍很多，但很多都过于侧重于物理或工程学的基础，而忽略了如何将其有效地转化为具有实际生物学意义的工具。然而，这本书成功地搭建了这座桥梁。它用大量的篇幅详细阐述了如何将复杂的生化反应集成到微米尺度的平台上，从DNA扩增到蛋白质分离检测，每一个步骤的优化都给出了详实的实验数据支持。我特别留意了关于“芯片上的细胞培养”那一章，作者不仅描述了微流控环境对细胞行为的影响，还探讨了如何利用精确的流体控制来模拟体内复杂的微环境，这对干细胞研究和药物筛选领域的研究者来说，简直是打开了一扇新的大门。语言风格上，它不像某些教科书那样枯燥乏味，而是充满了探索的激情，仿佛每一个章节都在邀请读者一起去设计下一个突破性的生物芯片。这本书的深度足以让专业人士信服，同时其清晰的逻辑结构也让初入此领域的新手能够快速建立起完整的知识体系。

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这本书给我最深刻的感受是它对于“集成化”和“自动化”的极致追求。在当前的科研环境下，效率是衡量一切的标准，而微流控技术正是实现高通量、低消耗分析的关键。这本书详尽地剖析了如何将取样、处理、反应和检测这四大步骤无缝地整合到单一的硅基或聚合物芯片上。作者在描述微泵、微阀等关键执行单元的设计时，展现了高超的工程智慧，比如如何通过静电或热效应来实现对皮升级液体的精确控制，这些技术细节的描述，对于正在进行器件原型设计的工程师来说，是无可替代的参考。更值得称赞的是，书中没有回避实际操作中的挑战，比如流体泄漏、交叉污染以及系统集成时的稳定性问题，而是直面这些难点，并提供了诸多基于实践的解决方案和故障排除指南。整本书读下来，感觉它不仅仅是一本理论专著，更像是一本“如何将理论变为现实的实战手册”，它为即将进入或已经在微流控制造领域摸索的人们提供了清晰的路线图，避免了许多不必要的弯路。

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坦白说，这本书的理论深度确实对读者的基础有一定要求，尤其是在流体力学和微纳加工的基础知识方面。它并不适合作为完全没有科学背景的普通读者的入门读物。然而，对于研究生阶段或已经有一定工作经验的工程师和研究人员来说，它提供了一种超越标准课程知识的视野。书中对“多学科交叉融合”的强调非常到位，作者不断提醒读者，一个成功的片上系统设计，需要物理、化学、生物、电子和材料科学的深度协同。我尤其喜欢其中关于未来趋势的探讨，特别是探讨了如何利用人工智能和机器学习优化微流控芯片的设计参数，这显示出作者对学术前沿的敏感度。这本书读完后，我感觉自己对微系统集成的复杂性有了更全面、更立体的认识，不再是孤立地看待某一个部件或某一个功能，而是将其置于一个完整的、可商业化的系统中去思考。它成功地激发了我在现有研究基础上进行更高集成度创新的动力。

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这本书的封面设计非常吸引眼球，那种深邃的蓝色调配上简洁的白色字体，立刻就给人一种专业而又充满未来感的印象。我是在一家科技书店偶然翻到的，本来只是想随便看看，结果就被它的深度和广度深深吸引住了。书的内容组织得非常有条理，从基础的微流控原理讲起，一步步深入到复杂的芯片设计和制造工艺，读起来感觉就像是跟着一位经验丰富的导师在进行一场系统的实验。作者显然在生物传感和微纳加工领域有着深厚的积累，他对各种技术的权衡和选择都有独到的见解。特别是关于片上实验室（Lab-on-a-Chip, LOC）在即时诊断（Point-of-Care Testing, POCT）中的应用案例分析，写得极为透彻，每一个细节都让人感觉受益匪浅。我尤其欣赏作者在讨论新兴技术，比如3D打印在微流控器件制造中的潜力时，那种既保持严谨科学态度又不失前瞻性的叙述风格。这本书无疑是为那些希望从理论到实践全面掌握微流控技术的研究人员和工程师准备的宝贵资源，它提供的不仅仅是知识，更是一种解决问题的思维框架。

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这本书的排版和图表质量是教科书级别中罕见的优秀。对于技术类书籍，清晰的示意图和高质量的显微照片是至关重要的，而这本书在这方面做得非常出色。无论是纳米尺度的光刻工艺图解，还是复杂流场的可视化模拟结果，都清晰、准确地展示了核心概念。我特别欣赏作者在介绍新型材料应用时所采用的对比方式——通过并列展示不同聚合物（如PDMS、PMMA、COC）的优缺点，帮助读者在选择材料时做出最符合当前实验需求的决定。叙述的语气非常沉稳而权威，仿佛在与一位经验丰富的同行进行深度对话。它没有过度渲染技术前景的“光环”，而是冷静地分析了当前技术路线的局限性和未来可能突破的方向，比如从二维平面微流控向三维复杂结构微流控演进的趋势。这种脚踏实地的科学态度，使得这本书具有极高的参考价值和长久的生命力，即便是几年后回过头来看，其中的基本原理依然坚实可靠。

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