微流控

微流控是指对微尺度流体，特别是亚微米结构进行精确控制和操控的一种技术，芝加哥大学Rustem F. Ismagilov教授Z早提出了微流控芯片，并且在以后的几年获得了广泛的关注与应用。微流控是一个包含了微加工和生物工程，物理学，化学，工程学的交叉学科。微表明了如下特性：（1）装置本身占用体积小（2）能量消耗低（3）体积微小（4）容量微小。

微分离技术

从某种意义上而言，早期的微流控芯片就是一种微分离器件，芯片微分离中Z普遍采用的一种形式就是电泳。

1.胶束电动芯片色谱

实际上有和色谱类似的两相存在于含有胶束的缓冲液中，分别为起到胶束相以及水相，其中胶束相起到固定的作用在两相之间对溶质进行分配，因为其在胶束中的保留能力不一样，因此产生的保留值也不相同。

2.芯片自由流电泳

自由流电泳是指将一个直流电场加在样品随缓冲液连续流动的正交方向，使得被分离物质在流动的同时顺电场方向作电迁移，根据电泳倘度的大小分离，并且在流体尾部被接取的技术，电场的大小以及流体向下流动的速度决定了分离度。

3.介电电泳

在不均匀的电场下放置电中性颗粒，其会诱导极化产生，并且其和电场相互作用而使电泳动现象产生。

4.自由溶液区带芯片电泳

自由溶液区带芯片电泳是指直接利用物质的质荷比不同在开关通道中实现分离的一种电泳形式，在各种电泳分离中，其也是Z基本的一种，具有相对比较少的影响因素，在芯片上容易实现。

5.介质筛分芯片电泳

利用生物大分子和筛分介质之间的动态交缠作用根据分子质量的大小不同将被分离物质分开的一种技术，叫做筛分电泳，这种电泳分离模式应用Z为广泛，其在传统的平板电泳和毛细管电泳中研究Z多。

6.电色谱

因为对于一些强疏水物质，自由溶液区带芯片电泳的效果不是很好，所以，就需要将色谱分配的概念引入到电泳过程中。通过不同组分分配不同的系数来对分离强化。芯片电泳和液相色谱在某种程度上的结合就是芯片电动色谱，使MEMS技术的高精确度

离心式微流控芯片(centrifugal microfluidic chip)系统是指依托微机电加工技术往CD形状的芯片上集成在化学分析的采样、预处理、衍化、混合及检测等过程中涉及的微型化了的阀、流动管道、混合反应器、加热器、分离装置、检测器等部件。液流驱动力使用离心力来使用于液流检测分析的微流控体系得以实现。当将温度控制、检测以及正在发展的信息存取和处理和个微流控系统进行组合的时候，就会使能够运行各种综合分析功能的系统形成。

特点

该体系动力部分仅仅需要一个普通的马达即可，对于空间的要求非常的小，消耗的功率也非常的低，鉴于其对流体的物理化学性质不敏感，因此能够用来对血液,尿液以及一些有机溶剂等生物流体进行驱动。其除了能够对液体进行驱动以外，其还能够对气体进行驱动。所以其具有非常广泛的使用范围。其在不同尺寸范围的管道中的流体也非常适合驱动，这个特点表示其能够获得大范围的流速，能够非常方便的进行调节。

根据现在的发展水平而言，离心力驱动能够将5nL/S一0.1mL/S范围内的流速获得，要大于其他几种驱动技术流速的调节范围，通过对马达的转速进行改变就能够对流速的大小进行调节。能够非常方便的调节。离心式芯片的多重平行分析单元能够对多份样品进行在线检测。

原理

在离心式CD微流控芯片中,微通道的作用方向(径向向外)与离心力一致。微通道的分布为沿着圆盘的径向分布。在靠近圆盘ZX的储液池中预先装入流体。当马达带动圆盘旋转时，在离心力的作用下流体的运动方向沿着微通道网络远离圆心转向边缘。由于高聚物的表面通常均是憎水的,流体流动的唯yi驱动力是离心力，通道内的毛细作用力几乎没有。

微流控是指对微尺度流体，特别是亚微米结构进行精确控制和操控的一种技术，微表明了如下特性：（1）装置本身占用体积小（2）能量消耗低（3）体积微小（4）容量微小。

微流控的发展

1.大规模微量分析工具

其在本质上就是相关分析的载体，它的特点为效率高和用量少，前景非常的广阔，在环境监测，家庭YL护理，反恐以及生物安全方面均有涉及。

2.新的科学技术

因为的本质，决定它更多的应用是作为载体，作为工具使用，需要其他的科学技术来对微流控的发展进行支撑和推动，除此以外，微流控的发展关键还取决于对交叉学科兼容系统的建立。

3.商业化的转变

对微流体装置系统的设计和制造，向着商业化的方向发展是必然的结果，如果这个东西虽然很好，但是在商业方面却没有很强的使用价值，那么这个东西的意义就会失去。除此以外，还有产权问题和兼容性和材质的选择性问题。

4.高价值应用领域

通过将与生物学相结合，被用来用作疾病的检测和诊断病原体，从而使由ZL疾病到预防疾病的目的得以Z终达到。偏远地区人民的身体检查、家庭化验室以及生物鉴定病人对药物的临床反应均体现了这方面的发展。

5.科学研究

在科学方面的研究主要在实验室的研究工作，特别是代谢组学，蛋白质组学，基因组学的分析以及对DNA/RNA的分析有所体现。

6.制药行业的试验载体

在制YF面对于微流控的应用主要使用用来对新药的质量进行监控和优化，人体服用之后的效果通过对新药对细胞或者组织的作用以及细胞或者组织引起的反应进行观察来预测。其本质就是细胞或者组织的载体。

流动驱动技术

流动驱动技术包括机械力驱动（即是流体由系统自身机械部件的运动来驱动）以及非机械驱动（即是系统本身没有活动的机械部件）。机械力驱动又分为气动微泵驱动、离心力驱动、压电微泵驱动，而非机械驱动又分为电渗驱动、热气驱动以及光学捕获驱动。

压电微泵驱动：

将方波信号向着压电双晶片施加的时候，在电场的作用下，压电双晶片发生周期性弯曲变形，从

微流控是指对微尺度流体，特别是亚微米结构进行精确控制和操控的一种技术，芝加哥大学Rustem F. Ismagilov教授Z早提出了微流控芯片，并且在以后的几年获得了广泛的关注与应用。微流控是一个包含了微加工和生物工程，物理学，化学，工程学的交叉学科。微表明了如下特性：（1）装置本身占用体积小（2）能量消耗低（3）体积微小（4）容量微小。

微流控技术的特点

20世纪80年代兴起了微流控，并且在微进样技术，微热力学技术，DNA芯片，芯片实验室得到了发展，1μm-1mm为微流控研究的空间特征尺度范围，微液滴技术是一种新的微液滴制备方式，其是由微流控发展而来，相比于传统化学分析平台，其有许多优势，例如单分散性好，通量大等。

微流控在生物技术上的应用

微流控技术不仅用于有机合成、微反应器和化学分析等，而且在生物医学领域其也发挥了越来越重要的作用，目前为止，体外仿生模型以及临床诊断仪器为其两个重要的应用方向。

体外模型

“器官芯片”(Organs-on-Chips)，是指微流控芯片利用仿生微结构和水凝胶等生物材料对组织和器官水平的生理功能在体外的实现。如此能够使动物实验和传统两维细胞培养的不足得以弥补，能够对重要的生理病理过程实时的观察和动态的操控，使药物的研发效率和研究水平得以提高。目前为止，针对肺、肠、心、肾和骨 髓等器官的重要特征的相应的微流控体外仿生芯片已经被建立了。在系统生物学研究中，在组织和器官水平对于单个基因或信号通路的功能的研究已经成为不可或缺的重要步骤。

临床诊断

临床诊断通常具有很多优点，包括体积小和携带方便，集成的功能多，消耗样品少，操作简便以及检测速度快等。所以其对于床边（POC）诊断的发展尤其适合，其具有巨大的潜力，可以使诊断流程简化，使YL结果提高。

微流控是指对微尺度流体，特别是亚微米结构进行精确控制和操控的一种技术，传统的单相微流控芯片技术发展出了微液滴芯片，三入口T型微液滴芯片设计Z早由芝加哥大学Rustem F. Ismagilov教授首先提出并在之后的几年中得到广泛关注和应用。微流控是一个包含了微加工和生物工程，物理学，化学，工程学的交叉学科。微表明了如下特性：（1）装置本身占用体积小（2）能量消耗低（3）体积微小（4）容量微小。

优势

微流控芯片微液滴操控系统具有一系列潜在优势:

（1）较好的重复性

如今，聚二甲基硅氧烷( PDMS)作为制作微流控芯片的材料被广泛的应用，其对气体有一定的通透性，其会在一定程度上影响以PDMS为芯片材料,且对实验环境要求苛刻的分析研究。然而互不相溶的惰性连续相包将微液滴埋其中,这使得微液滴内活性组分的抗干扰性大大增强了。除此之外，,每个微液滴均为一个独立的分析单元,所以使得检测的重复性相应地提高了。

(2)精确操控容易

以介质的电润湿法为基础，对于个微液滴的操控的灵活性已显示出了强大。通道内微液滴的传输、混合和分离能够通过电脑编程控制可精确地实现。与此同时通过深入研究相关理论以及对芯片通道的设计不断优化，发展出了越来越成熟的多相流法同时对大量微液滴的jing准操控技术。

(3)简单的装置操作

由于微流控连续流系统通道内样品溶液相互贯，因此在检测分析时，有着很高的微芯片整体的密封性要求。死体积不能有。泄露之处更不能有。有时还需要有很多阀门集成。因此整体装置有着较为复杂的制作工艺。而离散化微液滴操控系统由于微液滴是其分析单元作为一个完整分析单元的微液滴之间并没有直接关联，因此使得芯片制作的要求在一定程度上降低了。与此同时，微液滴间的混合以及微液滴内组分含量能够通过对流体流速比的调节就能被改变。若采取多相流法,仅仅需要一套检测系统与几个微量注射泵就能够使得在微流控芯片上对微量物质的合成和检测得以实现