微流控芯片技术是微纳米技术的一个重要组成部分，同时也是生命科学研究的主要分析技术平台之一，有非常重大应用前景，但是刚经历十余年的发展，尚未真正进入产业化。2004年9月美国著名杂志Business 2.0发表封面文章称，“芯片实验室是改变未来的七种技术之一”。微流控芯片技术是多功能微型化的分析技术平台，结合传统和新型的分析检测方法，具有微型化、自动化、集成化、便捷和快速等优点，具有样品用量小、分析速度快、灵敏度高等特点，是新一代分析技术平台，已经在生命科学、分析化学、农业、环境监测与保护领域、医学与司法鉴定及军事等诸多领域得到了广泛的应用。微流控芯片实验室还具有的多种功能元件灵活组合以及大规模集成的特点，正是这一特点使这一技术不仅能以极少量样品的消耗量获得非常大的信息量，更是超越了单一的处理分析功能，以一个集成的微型化多元操作平台应用于各个领域。市场化是微流控芯片技术的最终出路，这就要求它的功能实用化。按照其功能划分可分为通用型芯片和专用型两大类。按照目前市场化的芯片商品，一个功能化的商用芯片系统应包括三个部分，芯片、芯片检测器和试剂盒，芯片完成样品的采集、处理、反应、分离等，由芯片检测器检测样品的种类和含量等信息，试剂盒内所含的是完成芯片某一功能的方法及材料。

 

微流控芯片的实现是利用微电子机械加工等技术在各种有机或无机的材料上制造微型通道、微型阀门、微型处理功能单元、微型反应器、微型传感器 (生物、化学或物理等原理)、微型检测器等功能元件构建集成的微型化系统。这一微型化的系统可以完成一系列的样品分析过程，比如样品的预处理、化学或生物的反应、分离及检测等功能，集中体现了现代分析仪器的发展方向：微型化、集成化、自动化，以及将传统实验室的处理和分析功能转移并在微型芯片上是实现的设想。微流控芯片技术是微全分析系统的重要组成部分和核心部分。微全分析系统，又被称为芯片实验室 (Lab on a chip，LOC/LC)，是20世纪90年代由瑞士科学家Widmer以及Manz共同提出的。μTAS的发展目标是通过将化学/生物的分析仪器设备的集成化、微型化以及自动化，最终实现将分析实验室的前处理及分析功能的便携设备化，甚至可以是几个平方厘米的芯片上实现。

 

微全分析系统涉及到多个学科，比如生物学、化学、医学、微机电加工 (MEMS)、电子学、材料学、计算机科学等学科，通过多学科的交叉渗透实现样品预处理、生物/化学反应以及检测等功能单元的“微型化、集成化、自动化和便携化”。这样一来，以前需要在实验室多步操作才能完成的工作，现在在一张微流控芯片上即可实现，从而带来许多优点：大大降低试样和试剂的消耗量，由原来的mL、μL级降低到nL甚至pL级，而且大大减少了分析时间和提高了分析速度，从而既降低了费用又提高了分析效率，并且使微流控芯片的家庭化成为可能。

 

 

国内媒体经常将微流控芯片和生物芯片混为一谈，其实微流控芯片 (Microfluidic Chip) 是以微量流体的精确控制微核心技术，而生物芯片 (Biochip) 是以静态的亲和反应配对为核心技术，又被称之为微阵列芯片 (Microarry Chip)。从原理、应用及发展目标上看，它们都是芯片实验室，但它们各有自己的特点，不能相互混淆。它们分属于不同的学科体系以及技术领域，且各自经历了自身特有的发展历程。生物芯片技术发展较早，始发于上个世纪80年代，起初的激素是将寡核苷酸固定在载体上，然后通过核酸杂交技术来检测未知序列，后来随着人类基因组计划的兴起得到了迅速发展。目前，生物芯片不但包含发展之初的核酸芯片还有蛋白质芯片，已发展成为一门工艺及市场化都相当成熟的技术。而微流控芯片的发展始于上个世纪90年代，是在分析化学领域，而不是在基因工程领域里首先发展开来的。它是将分析化学、微机电加工、计算机科学等结合起来，主要应用于生命科学，在芯片上实现实验室的全部功能，具有广阔的适用性和美好的应用前景。生物芯片和微流控芯片两者之间的关系不是相互包含而是相互补充，相互融合，都为了实现芯片实验室的功能。

 

微流控芯片 (Microfluidic chip) 也称为芯片实验室 (Lab on a chip) 或微流控芯片实验室是当前μTAS发展的热点领域，微流控芯片技术在医学、生命科学等领域的应用得到不断扩展。微流控芯片指的是在一块几平方厘米的芯片上构建化学或生物学实验室，它可以把所涉及的化学和生物学领域中的样品制备、反应、检测，细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成到这块很小的芯片上，用于完成不同的生物学和化学反应过程，并通过由微通道形成的网络，使微流体贯穿整个系统，用以实现常规化学或生物学实验室的各种功能，在物理、化学和生物分析、病理诊断和环境监控等领域中有广阔的应用前景。它可以使试验成本十倍百倍地下降，分析速率十倍百倍地提高，其试剂消耗下降到微升甚至纳升级，初步实现了分析系统的微型化、自动化、集成化和便携化，从而为分析测试技术普及到千家万户提供了理论和技术依据。

 

微流控芯片及其相关分析系统是一个涉及微电子学、微机械学、控制科学、流体力学、化学和生物学等多学科交叉的研究领域，是21世纪微机电、分析科学、生命科学及精密仪器等众多领域研究的热点。由于其涉及学科的多样性和交叉性，在理论和应用方向有许多值得研究的问题。因为微流控芯片结构的多样性，微米或纳米级的尺寸，纳升甚至皮升级的试剂用量等问题，对微流控芯片系统的精确控制提出了更高、更新的要求。

 

因此，构建一个以微流控芯片技术为基础的具有快速、灵敏、廉价、便捷、实时的微流控芯片控制系统的研究是非常有意义的。