10、微流控设备概述

微流控设备概述

1. 引言

在 21 世纪，开发一种用于分析和检测多种生物分子的新方法，能够解决生命科学领域的一些难题。而微流控技术或许就是那个能突破障碍的创新技术。

微流控成为一个跨学科领域始于 20 世纪 50 年代初，当时为了解决液体采样问题，人们开始使用微米级通道。根据微流控之父 George Whitesides 的定义，微流控是“处理或操纵少量（10⁻⁹ 到 10⁻¹⁸ 升）流体的系统的科学与技术，利用了尺寸为几十到几百微米的通道”。

微流控技术的发展给化学、生物学、分析生物化学、生物技术、组织工程和医学等领域带来了变革，它允许在通道网络中流动和操纵微量液体。微流控设备具有高重现性和鲁棒性，使用高表面积与体积比的微通道，能很好地处理液滴，改善质量和热传递，优化过程中试剂消耗极少，还具备快速分析、高灵敏度和良好的便携性等优点。

1.1 微流控的发展历程

微流控的历史可以追溯到 20 世纪中叶，Golay 和 Van Deemter 分别在气相色谱和液相色谱方面的研究，让人们意识到减小柱直径和填料粒径能提高性能，从而推动了毛细管电泳在生物分子分离中的应用。此后，众多科学家投入到微流控设备的开发中，用于流体传输、计量、混合以及分子的浓缩和分离。

与传统设备不同，微流控技术更关注粘度、表面张力和扩散。表面张力在微流控中有着重要作用，包括被动泵送流体、用户定义图案表面以及过滤不需要的产物。由于设备整体尺寸小，重力在微流控设备中可忽略不计。

1.2 微流控的市场与应用

微流控领域发展迅速，2017 年其市场价值约为 25 亿美元，预计到 2022 年将大幅增长至 58 亿美