微流體技術

在生物、化學、材料等科學實驗中，經常需要對流體進行操作，如樣品DNA的製備、液相色譜、PCR反應、電泳檢測等操作都是在液相環境中進行。如果要將樣品製備、生化反應、結果檢測等步驟集成到生物晶元上，則實驗所用流體的量就從毫升、微升級降至納升或皮升級，這時功能強大的微流體裝置就顯得必不可少了。因此隨著生物晶元技術的發展，微流體技術作為生物晶元的一項關鍵支撐技術也得到了人們越來越多的關注。

與微電子技術不同，微流體技術不強調減小器件的尺寸，它著重於構建微流體通道系統來實現各種複雜的微流體操縱功能。與宏觀流體系統類似，微流體系統所需的器件也包括泵、閥、混合器、過濾器、分離器等。儘管與微電子器件相比，微通道的尺寸顯得相當大，但實際上這個尺寸對於流體而言已經是非常小。微通道中的流體流動行為與人們在日常生活中所見的宏觀流體流動行為有著本質的差別，因此微泵、微閥、微混合器、微過濾器、微分離器等微型器件往往都與相應的宏觀器件差別甚大。

為了精確設計微流體系統中所需的器件，首先要確定微通道中流體的流動性質。現在人們利用共焦顯微鏡成像技術可以方便地對微通道中的流動過程進行量化，達到了以往無法實現的高解析度。世界上第一個微流體器件由英國帝國理工大學（Imperial College）的曼齊（A． Manz）、美國橡樹嶺國家實驗室的拉姆齊（M． Ramsey）等科學家在1990年代初研製成功。該器件是利用常規的平面加工工藝（光刻、腐蝕等）在硅、玻璃上製作的。儘管這種製作方法非常精密，但成本高，且不靈活，無法適應研發需求。懷特賽茲（G． M． Whitesides）等人又提出一種“軟光刻”微加工方法，即在有機材料上印製、成型出微結構，從而能方便地加工原型器件和專用器件。另外這個方法還能構建出三維微通道結構，並能在更高層次上控制微流體通道表面的分子結構。

近年來微流體技術(Microfluidics Technology)的快速發展，已經在化學、醫藥及生命科學等領域上造成革命性的衝擊。而生物晶元更被視為是后基因時代(Post-Genome Era)用來解讀基因序列之重要工具。微流體生物晶元目前受到極大的重視。微流體晶元，又被稱為“晶元實驗室”（Lab-on-a-chip）。它是利用微機電技術將一般實驗室所使用的分離純化混合，以及酵素反應等裝置微小化到晶元上，以進行生化反應、過程式控制制或分析，其構造遠較微數組晶元複雜得多，依其應用範圍可再細分為：樣品前處理晶元、反應型晶元及分析型晶元等三大類。可對微量流體（包括液體和氣體）進行複雜、精確的操作，如：混合和分離微量流體、化學反應、微量分析等等。微流體晶元還可以在稀有細胞的篩選、信息核糖核酸的提取和純化、基因測序、單細胞分析、蛋白質結晶等方面發揮獨特的作用。因為其具有體積輕巧、使用樣品/試劑量少、反應速度快、大量平行處理及可拋棄式等優點，因此在生物技術研究上的應用範圍非常廣泛。

是最成熟的微流體技術，它使用直徑小於100微米的孔來產生微滴。這項技術可用於輸運微反應中的微量試劑，以及將微量DNA樣品分發到載體表面形成微陣列（參見DNA晶元製作中的化學噴射法、壓電噴射原位合成法）。