微流控系統(tǒng)與傳統(tǒng)流體系統(tǒng)的不同之處
微流控技術(shù)是微米尺度操縱控制體積在納升以下(10-9~10-18L)流體的技術(shù),它是從分子分析,生化防御,分子生物學(xué)和微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展起來的一個(gè)新興學(xué)科,已在化學(xué)、生物學(xué)等方面得到了廣泛的研究和應(yīng)用。微流控芯片或芯片實(shí)驗(yàn)室是微流控技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)形式,是目前微全分析系統(tǒng)中發(fā)展最為迅速和熱門的領(lǐng)域。微流控技術(shù)致力于將生化實(shí)驗(yàn)室中的諸多進(jìn)樣、傳質(zhì)、混合、反應(yīng)、分離、檢測(cè)等分析功能集成到幾平方厘米的芯片上,實(shí)現(xiàn)微尺度下的微量樣品的操控與檢測(cè)。
微流控系統(tǒng)是微米級(jí)甚至是納米級(jí)的尺度,與宏觀尺度的實(shí)驗(yàn)裝置相比,微流控芯片的微細(xì)胞結(jié)構(gòu)顯著增大了流體環(huán)境的表面積/體積比例。這一變化在微流控系統(tǒng)中導(dǎo)致了一些列與物體表面有關(guān)的,決定其特殊性能的特有效應(yīng),其中影響分析性能的效應(yīng)主要包括:
(1)、表面張力及毛細(xì)效應(yīng);
(2)、擴(kuò)散效應(yīng);
(3)、層流效應(yīng);
(4)、快速熱傳導(dǎo)效應(yīng);
這些效應(yīng)使微流控芯片的分析性能顯著超過宏觀條件下的分析體系,一般來說,性能的改善主要包括:
(1)、分析裝置更加集成化和自動(dòng)化;
(2)、分析裝置的體積減??;
(3)、試樣和試劑消耗顯著下降;
(4)、分析效率的顯著提高;
與傳統(tǒng)流體系統(tǒng)相比,微流控系統(tǒng)最主要的一個(gè)特征是微型化,正是微型化這一特征使其與傳統(tǒng)流體系統(tǒng)有諸多不同:
(1)、在驅(qū)動(dòng)方式上,微流控系統(tǒng)不僅包含了傳統(tǒng)流體系統(tǒng)中的壓力驅(qū)動(dòng),還發(fā)展了電滲驅(qū)動(dòng)、超聲驅(qū)動(dòng)等新方式;
(2)、在研究?jī)?nèi)容上,除傳統(tǒng)流體系統(tǒng)的致動(dòng)、混合、傳熱等問題外,微流控系統(tǒng)還關(guān)注分離、檢測(cè)、反應(yīng)等;
(3)、在應(yīng)用上,傳統(tǒng)流體系統(tǒng)多用于控制、運(yùn)輸?shù)?,而微流控則主要應(yīng)用于生化分析等領(lǐng)域。
(4)、通過以上比較看出微流控系統(tǒng)要比傳統(tǒng)流體系統(tǒng)更加復(fù)雜,因此其多學(xué)科交叉、多能量域耦合的設(shè)計(jì)也就具有更高的難度。
微流控系統(tǒng)的重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域是生命科學(xué)。微流控芯片在分析儀器微型化、集成化和便攜化方面的優(yōu)勢(shì)為其在生物醫(yī)學(xué)、高通量藥物合成篩選、農(nóng)作物的優(yōu)先優(yōu)育、環(huán)境監(jiān)測(cè)與保護(hù)、衛(wèi)生檢疫、司法鑒定、生化試劑的偵測(cè)和人體生物學(xué)研究等眾多領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣闊的前景。隨著人類基因組計(jì)劃的完成,人類已進(jìn)入了后基因組的時(shí)代,單核苷酸多態(tài)分析、基因表達(dá)分析、基因突異分析和蛋白組分析將更為重要。
標(biāo)簽:   微流控