微流控是一種新興的微型化技術(shù)，它將傳統(tǒng)的流體控制技術(shù)應(yīng)用于微米和納米尺度中。這種技術(shù)利用微型管道和微閥門(mén)等微型制造工藝，在微米和納米級(jí)別上控制和處理微小液滴或單元，并實(shí)現(xiàn)高效、精確的分析和檢測(cè)。
微流控技術(shù)是指一種用微米或納米級(jí)流道來(lái)控制、操作和分析微量液體的技術(shù)。它是將微型加工技術(shù)、微流體力學(xué)和生物分子分析等領(lǐng)域結(jié)合在一起，將生物分析、醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域推向了一個(gè)全新的高度。其主要應(yīng)用于藥物篩選、基因組分析、細(xì)胞培養(yǎng)和分析、微生物分析、微流控診斷等領(lǐng)域。
微流控系統(tǒng)的核心是微流體芯片，也稱(chēng)為實(shí)驗(yàn)室芯片，該芯片通常由聚合物、玻璃、硅等材料制成，具有微米級(jí)別的通道和微結(jié)構(gòu)，在不同的通道和反應(yīng)腔中加入液體、細(xì)胞和生物分子，可以進(jìn)行多種復(fù)雜的生物和化學(xué)反應(yīng)。
常規(guī)來(lái)講，一個(gè)微流控系統(tǒng)應(yīng)包含以下幾個(gè)子系統(tǒng)：
1.流體驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)。
2.過(guò)程監(jiān)測(cè)及控制子系統(tǒng)。
3.微流控芯片。
4.檢測(cè)分析子系統(tǒng)。
流體驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)此部分通常由微流體驅(qū)動(dòng)泵組成。壓力泵、注射泵和蠕動(dòng)泵是常用的微流體驅(qū)動(dòng)泵，可滿(mǎn)足多種微流控應(yīng)用需求，其中，壓力泵常用于高穩(wěn)定性微流體進(jìn)樣(如液滴制備)，注射泵常用于中等精度和高壓微流體進(jìn)樣(如微流控石油驅(qū)替)，蠕動(dòng)泵常用于低精度大流量循環(huán)流體進(jìn)樣。過(guò)程監(jiān)測(cè)及控制子系統(tǒng)此部分通常由流量傳感器和各種閥門(mén)組合而成。在此子系統(tǒng)中，即可實(shí)現(xiàn)流量的反饋控制，同時(shí)，結(jié)合閥門(mén)控制，也能實(shí)現(xiàn)流體的序列進(jìn)樣、循環(huán)進(jìn)樣和體積定量等多種流體操控。
它包括流道、微閥、微泵、控制系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)等組成部分。其中，微流道是系統(tǒng)中關(guān)鍵的部分，其直徑一般在幾微米到幾百微米之間，可以通過(guò)微加工技術(shù)制造成各種形狀的結(jié)構(gòu)，例如直通流道、分支流道、交叉流道等等。微流道中的液體可以被精確地控制和分流，以實(shí)現(xiàn)微小管道中的控制和操作。微閥和微泵則是系統(tǒng)中用于控制流體運(yùn)動(dòng)的設(shè)備，常用的驅(qū)動(dòng)方法有壓力、電動(dòng)、機(jī)械和化學(xué)驅(qū)動(dòng)等。
控制系統(tǒng)是它中的另一個(gè)重要組成部分，可以通過(guò)電腦和專(zhuān)用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行和控制，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。檢測(cè)系統(tǒng)則可檢測(cè)或讀取系統(tǒng)中液體的變化，例如檢測(cè)微流道中特定分子的濃度、檢測(cè)細(xì)胞狀態(tài)、檢測(cè)快速混合后反應(yīng)物濃度等等。
微流控是由生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、流體、材料、機(jī)械、電子等學(xué)科交叉而成的創(chuàng)新型研究熱點(diǎn)，既是一門(mén)通過(guò)微通道(尺寸為數(shù)十到數(shù)百微米)來(lái)研究流體力學(xué)的自然科學(xué)，又是一門(mén)通過(guò)微型化設(shè)備來(lái)操縱微流體(體積為微升到納升)的系統(tǒng)技術(shù)。它在時(shí)間和空間上，都為分子濃度控制帶來(lái)了全新的技術(shù)解決方案，與傳統(tǒng)方法相比，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)樣品體積很小，精度高：能用非常少的樣品得到很高效率的分析，比如在化學(xué)反應(yīng)中立方毫米量級(jí)的液體就足以得到有效的反應(yīng)，而且由于微流道細(xì)小，其反應(yīng)區(qū)體積很小，所以化學(xué)反應(yīng)的精度更高，可以有效地規(guī)避質(zhì)量誤差。
(2)快速、靈敏：反應(yīng)速度很快，這是因?yàn)樵谖⒘鞯乐校梢宰龅交旌稀髻|(zhì)等過(guò)程，因此時(shí)間比大型反應(yīng)設(shè)備快得多。此外，由于系統(tǒng)中液滴尺寸較小，因此靈敏度高。
(3)節(jié)約成本，節(jié)能環(huán)保：由于用的是微型裝置，相比傳統(tǒng)方法，其所需的試劑量和能源消耗都大幅度減少，成本更低，又因?yàn)樗铇悠泛苌伲瑢?duì)環(huán)境污染的作用也大大降低。
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