微流控芯片，又稱芯片實驗室，是指將化學(xué)和生物領(lǐng)域涉及的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測、細胞培養(yǎng)、分選、裂解等基本操作單元集成到幾平方厘米的芯片上，通過微通道形成網(wǎng)絡(luò)，通過可控流體貫穿整個系統(tǒng)，取代常規(guī)化學(xué)或生物實驗室的各種功能的技術(shù)。從物理上講，微流控芯片是一種控制微小通道或構(gòu)件中微小流體流動的系統(tǒng)。它依靠微通道網(wǎng)絡(luò)連接，使網(wǎng)絡(luò)連接平穩(wěn)運行的關(guān)鍵部件是微泵、微閥、微混合器和各種新型生物電子傳感器，其中通道和構(gòu)件的尺寸是幾十到幾百微米。該技術(shù)側(cè)重于構(gòu)建微流控通道系統(tǒng)，實現(xiàn)各種復(fù)雜的微流控制功能，是目前快速發(fā)展的多學(xué)科高度交叉的技術(shù)領(lǐng)域之一。微流控技術(shù)不僅是一門科學(xué)，也是一門技術(shù)，是在化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、納米技術(shù)、微電子和微機械的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門全新的交叉學(xué)科。

微流控芯片的基本特點和最大優(yōu)勢是各種單元技術(shù)在整體可控的微小平臺上靈活組合，大規(guī)模集成，利用微系統(tǒng)中流體特有的尺度效應(yīng)，大大提高樣品處理和響應(yīng)效率，準(zhǔn)確獲取樣品中的大量信息，從而達到樣品消耗低、靈敏度高、檢測快、通量輸出高、在線自動化操作的目的。利用芯片快速多通道的特點，顯著提高分析篩選通量，同時縮小儀器體積。

芯片實驗室作為一個平臺，其研究工作始于芯片毛細管電泳。20世紀90年代初，D.Iarrison和A.Manz開展了早期芯片電泳的開拓性研究，顯示了其作為分析化學(xué)工具的潛力；20世紀90年代中期，美國國防部提出了對士兵個體生化自檢設(shè)備的便攜性要求，催生了全球微流控芯片的研究；20世紀90年代中后期，R.Mathies等發(fā)表了一系列關(guān)于實現(xiàn)芯片電泳快速DNA分析的論文；隨著微制造技術(shù)的發(fā)展，微流控芯片的研究經(jīng)歷了一個快速發(fā)展的時期，使得科學(xué)研究帶動了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。第一家從事芯片實驗室技術(shù)的Caliper公司成立并推出了第一臺商業(yè)儀器；20世紀90年代，微流控芯片被認為是一個分析化學(xué)平臺，往往與微全分析系統(tǒng)的概念混合。2000年，G.Whitesides等PDMS軟刻蝕方法在Electrophoresis上發(fā)表，2002年S.Quake等在Science雜志上發(fā)表了題為微流控大規(guī)模集成芯片的文章，介紹了集成了2056個微閥和256個750pL微反應(yīng)器的2.5cmX2.ScmPDMS芯片[}]，這些里程碑式的工作使學(xué)術(shù)界和工業(yè)界看到微流控芯片超越了微全分析系統(tǒng)的概念，發(fā)展成為科技的重大潛在能力，進一步展示了微流控芯片從簡單的電泳分離到大規(guī)模多功能集成實驗室的飛躍。LabonaChip雜志于2001年創(chuàng)刊，迅速成為該領(lǐng)域的主流出版物，引領(lǐng)全球微流控芯片研究的深入開展。美國Business2.0雜志2004年9月的一篇封面文章稱，芯片實驗室是改變未來的七大技術(shù)之一。一期Nature雜志于2006年7月出版，發(fā)表了包含7篇評論文章的芯片實驗室專輯，從不同角度闡述了芯片實驗室的研究歷史、現(xiàn)狀和應(yīng)用前景，并在編輯部的社會評論中指出：芯片實驗室有可能成為本世紀的技術(shù)。這充分反映了微流控領(lǐng)域發(fā)展的巨大潛力和活力。目前，微流控芯片已經(jīng)成為發(fā)展最快的分析研究技術(shù)之一，其戰(zhàn)略意義得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的認可。

自20世紀90年代中后期以來，中國科學(xué)院和一些大學(xué)的一批研究小組在中國政府各項目的支持下，從不同領(lǐng)域切入微流控芯片，開展了卓有成效的工作。2009年，中國科學(xué)家在LabonaChip雜志上發(fā)表的論文數(shù)量居世界第二。2010年，在雜志成立十周年之際，由作者研究團隊主持編輯，出版了一張題為《聚焦中國》的專輯，反映了中國大陸、香港和臺灣省學(xué)者在芯片實驗室領(lǐng)域的研究進展。

理論上，微流控芯片可以應(yīng)用于任何涉及流體的學(xué)科，其中最直接的應(yīng)該是化學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)。同時，其第二波影響已經(jīng)滲透到一些傳統(tǒng)觀念中不涉及流體的學(xué)科，如光學(xué)和信息學(xué)。微型化、集成化、便攜化的優(yōu)勢使其直接面向社會各界的實際需求，在疾病診斷、藥物篩選、環(huán)境檢測、材料合成、食品安全、司法鑒定、反恐、體育競賽、航天等各個領(lǐng)域開發(fā)應(yīng)用，前景廣闊。