1、微流體控制及驅(qū)動技術(shù)

微流控芯片中流體的操控尺度在微米量級，介于宏觀尺度和納米尺度之間，這種尺度下流體運動顯示出二重性。一方面，微米尺度仍然遠大于通常意義上分子的平均自由程，因此，對于其中的流體而言，連續(xù)介質(zhì)定理成立，連續(xù)性方程可用，電滲和電泳淌度與尺寸無關(guān)。另一方面，相對于宏觀尺度，微米尺度上的慣性力影響誠小，黏性力影響增大，雷諾數(shù)變?。ㄍǔＴ?/span>106-101之間），層流特點明顯，傳質(zhì)過程從以對流為主轉(zhuǎn)為以擴散為主，并且面體比增加，黏性力、表面張力及換熱等表面作用增強，邊緣效應(yīng)增大，三維效應(yīng)不可忽略。與此同時，微米尺度和納米尺度又有很多重要的區(qū)別。在納米尺度下，物體的尺寸和分子平均自由程相近，因此電泳淌度變得和橫截面尺寸有關(guān)，偶電層電荷重疊，電滲減少，進而影響到給予流體的動量。此外，空間的壓縮會改變大分子的形狀，大分子的淌度也將受到非平面流速矢量場的影響，最終導(dǎo)致對流體的控制相對困難回。

2、分離技術(shù)

分離是微流控芯片樣品分析的重要一步。芯片中分離毛細管槽負載了大部分外加電壓，其場強多在200一500V/cm之間，因此在設(shè)計時應(yīng)盡量設(shè)法降低負載電壓。為了提高分離的效率，微流控芯片中使用了許多方法，如Kutter根據(jù)HPLC中梯度洗脫的方法，設(shè)計了兩個緩沖液池，內(nèi)裝不同極性的緩沖液，以不同的體積比混合緩沖液，再以此混合液作樣品的支持電解質(zhì)，實驗表明效果較好，分離時間小于1min。

3、微液滴技術(shù)

微液滴操控包括微液滴生成和微液滴驅(qū)動，按生成方式可以將操控微液滴的方法分為兩大類。一類是被動法，即通過對微通道結(jié)構(gòu)的特別設(shè)計使液流局部產(chǎn)生速度梯度來對微液滴進行操控，主要為多相流法問。該法的主要特點是可以快速批量生成微液滴;另一類是主動法，即通過電場力、熱能量等外力使液流局部產(chǎn)生能量梯度來對微液滴進行操控，主要包括電潤濕法口、介電電泳法、氣動法和熱毛細管法。該法的主要特點是可以對單個微液滴的操控。與傳統(tǒng)連續(xù)流系統(tǒng)相比川，離散化微液滴系統(tǒng)有一系列潛在優(yōu)勢，如消耗樣品和試劑量更少，混合速度更快，不易造成交叉污染，易于操控等。

4、檢測技術(shù)

分離物的高靈敏度檢測對于微流控芯片有著重要意義。目前，微流控芯片的檢測方法大體上可以分為3類：光學(xué)檢測、電化學(xué)檢測及質(zhì)譜學(xué)檢測。

紫外吸收檢測法是-種常規(guī)光學(xué)檢測法，相應(yīng)的檢測器已經(jīng)趨于成熟，但由于芯片的通道小、靈敏度不高，因此該方法已經(jīng)不能夠滿足對低濃度和極微量樣品分析的要求。激光誘導(dǎo)熒光檢測是所有熒光檢測中靈敏度最高的一種方法。多數(shù)情況下其檢測下限可達10*10-10~12molL，所以該方法得到了廣泛的應(yīng)用。

電化學(xué)檢測有安培法、電導(dǎo)法和電位法3種基本模式，其中安培法是應(yīng)用最普遍的一種方法。其基本原理是：測量化合物在電極表面受到氧化或還原反應(yīng)時，會失去或得到電子，產(chǎn)生與分析物濃度成正比的電極電流，通過測量微通道中的電流即可得到溶液濃度的變化情況。電化學(xué)檢測的靈敏度可以與熒光檢測相媲美，同時，因為微電極可以加工到芯片。上，因此更適合于微芯片的檢測。質(zhì)譜檢測的原理是根據(jù)分子質(zhì)荷比的不同而達到檢測的目的。其最大優(yōu)點是能夠提供分子空間結(jié)構(gòu)信息，因此在生物大分子（如蛋白質(zhì)）的結(jié)構(gòu)研究方面具有獨到之處。但因為質(zhì)譜檢測系統(tǒng)本身比芯片還要大，所以也很難實現(xiàn)整個系統(tǒng)的微型化。單一的檢測方法將很難完成全部檢測任務(wù)，因此應(yīng)對多種檢測方法的聯(lián)合使用及新的檢測方法進行研究。

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