微流控技術(shù)的誕生是人們對(duì)于自動(dòng)化以及效率的最大化追求。

微流控的“微”是指實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的微型化（尺寸為數(shù)十到數(shù)百微米）?！傲鳌笔侵笇?shí)驗(yàn)對(duì)象屬于流體（體積為納升到阿升）?！翱亍贝碇谖⑿突O(shè)備上對(duì)流體的控制、操作和處理。它屬于一種底層技術(shù)，交織著化學(xué)、流體物理、微電子、新材料等多門學(xué)科知識(shí)，從理論上說(shuō)任何流體參與的實(shí)驗(yàn)，都應(yīng)有微流控技術(shù)的一席之地。

在20年前，微流控的邊界尚未得到精確定義，它僅僅是起源于微機(jī)電加工技術(shù)而在化學(xué)分析的需求上發(fā)展起來(lái)的一門模糊學(xué)科。而今天微流控技術(shù)已然成為一項(xiàng)獨(dú)特而重要的技術(shù)，在各個(gè)領(lǐng)域展露頭腳。微流控學(xué)的發(fā)展主要受到四大領(lǐng)域的需求驅(qū)動(dòng)，包括微量分析，微電子學(xué)，軍事探測(cè)和分子生物學(xué)。

1.微量分析

        微流控最早起源于微量分析方法，包括氣相色譜（GPC），高效液相色譜（HPLC）或毛細(xì)管電泳（CE）等方法。這些技術(shù)起源于50和60年代，可通過(guò)使少量樣品流入狹窄的試管或毛細(xì)管中來(lái)分離或分析化合物或生物分子，從而達(dá)到很高的靈敏度和分辨率。正是由于這些微量分析方法的成功，人們對(duì)于進(jìn)一步發(fā)展成為更加緊湊，通用，應(yīng)用面更廣的分析形式有了更高的要求。

StellanHjertén教授，他首先使用毛細(xì)管進(jìn)行電泳，并于1967年使用自動(dòng)版本的毛細(xì)管自由區(qū)電泳儀。

控制Apollo航天器（1960年代）的計(jì)算機(jī)的邏輯NOR IC組件。

1986年的PCR機(jī)器的原型“ Baby Blue”：軟件控制器與熱循環(huán)模塊集成。

2.微電子學(xué)

微流控學(xué)最有名的母體是微電子學(xué)。從一開(kāi)始，研究人員嘗試著直接將微電子學(xué)的制造方法和材料應(yīng)用到微流控學(xué)。光刻，硅和玻璃成為了微流控學(xué)的第一批成員，但是由于生物化學(xué)分析應(yīng)用的獨(dú)特性，使得后來(lái)還是無(wú)法按照原始的硅微電子器件的形式發(fā)展。到后來(lái)，微流控通過(guò)使用新的特定微加工方法和材料從微電子學(xué)和半導(dǎo)體技術(shù)中分離出來(lái)。

3.軍事探測(cè)

軍事探測(cè)是少有人知道的微流控技術(shù)的先驅(qū)。從1994年開(kāi)始，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局為微機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展以及微型化和便攜式“芯片實(shí)驗(yàn)室”的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)，其主要目標(biāo)是設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)可現(xiàn)場(chǎng)部署的微流控系統(tǒng)用作檢測(cè)化學(xué)和生物武器，而這些項(xiàng)目刺激了微流控領(lǐng)域?qū)W術(shù)研究的快速發(fā)展。

4.分子生物學(xué)

分子生物學(xué)是微流控技術(shù)研究的第四個(gè)主要推動(dòng)力， 80年代爆發(fā)的基因研究，以及隨后出現(xiàn)的分子生物學(xué)相關(guān)的其他微量分析領(lǐng)域，如高通量DNA測(cè)序等，對(duì)于檢測(cè)速度，通量，靈明度和分辨率都有了更高的要求，而微流控技術(shù)則提供了解決這些問(wèn)題的方法。

著名的PCRKary Mullis于1980年代初期開(kāi)發(fā)了通過(guò)熱（DNA聚合酶鏈反應(yīng)）技術(shù)擴(kuò)增DNA序列的技術(shù)。反應(yīng)需要少量液體，通常為10-200 ?l，因此需要精密的儀器。開(kāi)始時(shí)，由于缺少自動(dòng)化儀器，因此該反應(yīng)是一個(gè)耗時(shí)的多步驟過(guò)程，必須手動(dòng)執(zhí)行。1987年開(kāi)發(fā)了第一臺(tái)商用機(jī)器，即簡(jiǎn)單的熱循環(huán)儀。它使過(guò)程變得可靠，并且它的小尺寸使操作最小化以及在實(shí)驗(yàn)室外工作成為可能。

從1950年代開(kāi)始，人們對(duì)設(shè)計(jì)小型化的系統(tǒng)和儀器的興趣與日俱增，近來(lái)，由于開(kāi)發(fā)了在半導(dǎo)體上創(chuàng)建復(fù)雜的3D微型圖案的新技術(shù)，設(shè)計(jì)小型化儀器已經(jīng)成為可能?？茖W(xué)研究開(kāi)始于使傳感器和其他組件小型化，然后將它們與微型計(jì)算機(jī)集成在一起來(lái)開(kāi)發(fā)便攜式（小尺寸）集成平臺(tái)用作環(huán)境或醫(yī)療監(jiān)視器及測(cè)量系統(tǒng)。

到21世紀(jì)的今天，微流控技術(shù)成為了當(dāng)下許多突破性醫(yī)學(xué)創(chuàng)新背后的快速增長(zhǎng)的技術(shù)。該技術(shù)使得多相流自動(dòng)化控制成為可能，給基因、免疫、微生物和臨床化學(xué)等診斷領(lǐng)域帶來(lái)顛覆性突破，生物芯片與生物靶向藥物的結(jié)合，更是推動(dòng)臨床醫(yī)學(xué)全面走向個(gè)性化醫(yī)療診療。

免責(zé)聲明：文章來(lái)源《 ITL創(chuàng)新器械開(kāi)發(fā)》 作者：ITL Group  以傳播知識(shí)、有益學(xué)習(xí)和研究為宗旨。 轉(zhuǎn)載僅供參考學(xué)習(xí)及傳遞有用信息，版權(quán)歸原作者所有，如侵犯權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系刪除。