微流控技术的起源和展望
微流控芯片技术的发展与应用
微流控芯片技术的发展与应用随着微型技术的快速发展，微流控芯片技术也成为了生命科学和医学诊断的重要工具之一。
微流控芯片技术利用微型反应器及微型通道，实现自动控制反应条件与样品循环，在微米尺度范围内进行各种生物分析和检测，从而实现了高通量、快速、精准的生物分析。
本文将对微流控芯片技术的发展与应用进行分析。
一、微流控芯片技术的发展历程20世纪上半叶，生化分析主要是在试管中进行，检测手段和方法都比较简单。
到了20世纪60年代，随着电子技术的发展和微处理器的诞生，微流控芯片技术开始起步。
1980年代初期，美国加州大学圣塔芭芭拉分校的Manne S.丹尼尔斯和Walter Schottky 先后提出了微通道芯片的想法。
1985年，美国国家标准局(NIST)的George Segar和David Ross成功地采用光刻技术制作了一个环形的微小流通通道。
此后随着MEMS技术的快速发展，微流控芯片技术不断得到完善。
二、微流控芯片技术的原理微流控芯片技术基本上就是把传统实验中的微型反应器和微信道集成到一块芯片上。
该技术通过微米尺度的反应器和信道，将不同形态、性质、浓度、电荷、质量的生物特异性分子进行分离、检测、识别和定量测定。
由此可实现常规实验所需耗费大量时间、试剂、仪器的方法的高度自动化和微型化，避免了手工操作对反应的误差，大大提高了实验分析的效率和可靠性。
三、微流控芯片技术的应用1. 生物学和医学领域微流控芯片技术在生物学和医学领域的应用最为广泛。
例如，可实现DNA 和 RNA 提取、基因片段扩增、基因分型、细胞培养和检测、蛋白质表征和检测、蛋白酶酶解等。
此外，微流控芯片技术也可应用于药物筛选、体液分析和药物代谢组学等方面。
2. 环境监测微流控芯片技术可以实现水、空气和土壤等环境样品分析。
例如，可检测环境中的微生物、重金属、有机物、水源污染物等。
3. 食品安全微流控芯片技术可以快速有效地检测食品中的不良成分，如农药残留、毒素、微生物等。
一文解析微流控技术原理及起源
一文解析微流控技术原理及起源微流控技术的起源微型化、集成化和智能化，是现代科技发展的一个重要趋势。
伴随着微机电加工系统（MEMS ）技术的发展，电子计算机已由当年的”庞然大物”演变成由一个个微小的电路集成芯片组成的便携系统，甚至是一部微型的智能手机。
MEMS技术全称Micro Electromechanical System ，MEMS设想是由诺贝尔物理学奖获得者Richard Feynman教授于1959年提出，其基本概念是用半导体技术，将现实生活中的机械系统微型化，形成微型电子机械系统，简称微机电系统。
1962年全球第一款微型压力传感器面世，这一创新产品后来被应用于汽车安全（轮胎压力检测）和医疗（有创血压计），开启了MEMS时代。
今天MEMS技术在军事、航天航空，生物医药、工业交通及消费领域扮演核心技术的角色，智能手机中就嵌入了多个MEMS 芯片，如麦克风，加速度计，GPS定位等。
微流控技术原理微流控（microfluidics ）是一种精确控制和操控微尺度流体，以在微纳米尺度空间中对流体进行操控为主要特征的科学技术，具有将生物、化学等实验室的基本功能诸如样品制备、反应、分离和检测等缩微到一个几平方厘米芯片上的能力，其基本特征和最大优势是多种单元技术在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成。
是一个涉及了工程学、物理学、化学、微加工和生物工程等领域的交叉学科。
微流控是系统的科学技术，它使用几十到几百微米尺度的管道，处理或操控很少量的（10*至10~18升，1立方毫米至1立方微米）流体。
最初的微流控技术被用于分析。
微流控为分析提供了许多有用的功能：使用非常少的样本和试剂做出高精度和高敏感度的分离和检测，费用低，分析时间短，分析设备的印记小。
微流控既利用了它最明显的特征一一尺寸小，也利用了不太明显的微通道流体的特点，比如层流。
它本质上提供了在空间和时间上集中控制分子的能力。
基于微流控芯片的代表性关键技术1、微流控分析芯片是新一代床旁诊断（Point of care。
微流控芯片技术的应用前景
微流控芯片技术的应用前景随着科学技术的不断发展，微流控芯片技术已经越来越受到科学家的关注和重视。
它可以实现对微小液体，细胞和生物分子的分析和操纵，因此具有广泛的应用前景。
1. 微流控芯片技术的基本原理微流控芯片技术是基于微纳技术的理论和方法的一种高精度，高灵敏度的分析和操作技术。
它利用微型通道和微型器件将待检样品和试剂引入到微型腔室中，通过微型流道产生流动和分离，从而实现对样品的分析和操纵。
2. 微流控芯片技术在医药领域的应用微流控芯片技术在医药领域的应用前景非常广阔。
例如，它可以用于快速分析和检测生物分子，如蛋白质和DNA，以及各种化学物质，如药物和毒物。
此外，它还可以用于流行病学研究和疾病诊断，如癌症和糖尿病等。
3. 微流控芯片技术在环境监测领域的应用微流控芯片技术的应用不止限于医药领域，在环境监测领域也有着广泛的应用前景。
例如，它可以用于检测水中的化学和生物污染物，并评估它们对生态系统的影响。
此外，它还可以用于监测大气污染物，例如甲醛和二氧化硫等。
4. 微流控芯片技术在食品安全领域的应用微流控芯片技术还可以用于食品安全领域，在食品中检测各种化学和生物污染物，如有害菌和农药等。
此外，它还可以用于检测食品成分和营养成分，如蛋白质和维生素等。
5. 微流控芯片技术的未来发展微流控芯片技术的应用前景非常广泛，未来有着巨大的发展潜力。
例如，它可以用于纳米领域的研究和应用，如纳米材料的制备和纳米电子器件的制造等。
此外，它还可以用于生命科学和医学领域的研究和应用，如细胞培养和组织工程等。
总之，微流控芯片技术是一种非常重要的科学技术，具有广泛的应用前景。
它已经在医药、环境监测和食品安全等领域得到了广泛的应用，未来还有着巨大的发展潜力。
我们有理由相信，随着技术的不断发展和完善，微流控芯片技术将会给我们的生活带来更多的惊喜和便利。
微流控芯片技术的研究进展与应用前景
微流控芯片技术的研究进展与应用前景微流控芯片技术是近年来发展较快的一种微纳米制造技术，它通过精细的流道结构和微型阀门、泵等控制装置，实现了对样品的精确分离、混合、分析和检测等功能。
目前，微流控芯片技术已经得到了广泛的应用，尤其是在生物医学领域中，其应用前景更为广阔。
一、微流控芯片技术的发展历程微流控芯片技术起源于20世纪90年代初期，当时，实验室内流体搬运和控制仍然依靠手工操作和普通的注射器、管道等设备。
这种方法虽然简单，但操作效率低下，并且能力有限，难以精确控制微小的流体体积和浓度。
因此，研究者开始探索一种新的流体处理技术，即微流控技术。
最早的微流控芯片是由美国加州大学圣芭芭拉分校的George M. Whitesides 教授和他的团队于1992年制造的。
经过20多年的发展，微流控芯片技术已经成熟并得到广泛使用。
二、微流控芯片技术的研究方向微流控芯片技术主要研究方向包括微流体结构的制造技术、微流体力学、微流控芯片的设计和制造、微型流体处理核心组件的研发以及微流控芯片在不同领域的应用等几个方面。
1、微流体结构的制造技术微流控芯片的制造是微流体研究领域的基础工作，它主要有两种方法：一种是基于光刻技术，即通过制作硅基片、石英玻璃或聚合物等不同材料的微结构，以形成精细和复杂的通道结构；另一种是3D打印技术，即利用数字化建模技术构建模型，在3D打印机上进行加工，以实现微流控芯片的制造。
2、微流体力学微流体力学主要研究微米尺度下流体的流动行为和物理特性，是微流控芯片研究的重要基础。
微流体力学属于流体力学分支学科，主要研究怎样描述流体在微流道内的运动和流动特性。
3、微流控芯片的设计和制造微流控芯片的设计和制造是微流体研究领域中的关键技术。
在微流控芯片设计过程中，需要对流体的特性、工作原理和微流道的结构进行系统分析和仿真，确定芯片的包括长度和宽度，流液的体积和流速等参数。
4、微型流体处理核心组件的研发微型流体处理核心组件是微流控芯片中最重要的部分，它是微流控芯片实现精密流体控制的关键。
微流控发展史
微流控发展史
微流控技术是一种基于微米尺度通道的流体控制技术，自从20世纪90年代发展起来以来，已经经历了以下几个发展阶段：
1. 初期：从MEMS发展而来
微流控技术最初是从微电子机械系统（MEMS）中分离出来的，其主要目的是用于芯片上的分离和分析。
这一阶段主要集中在流体力学的理论和实验研究，以及微加工工艺的发展。
2. 发展：生物和化学领域的应用
随着生物和化学领域的需求增长，微流控技术逐渐被广泛应用。
这一阶段的关键进展包括微流体芯片的设计制造、多相反应器的开发和高通量分析技术的建立。
3. 物理基础：流体力学和表面的控制
在对微观流体力学的更深入理解和对表面特性的控制方面的研究上取得了重大进展。
这一阶段重点研究微小尺度上的流体行为，如微流体中的晶体生长和流变性质。
4. 普及化：成为实验室中的常规工具
随着技术的进一步发展，微流控技术已经成为实验室中的常规工具。
研究成果涵盖了从生物学和化学到环境科学和材料科学的众多领域，为用户提供了一系列高效、可靠、低成本的解决方案。
5. 未来：高级应用探索
未来的发展方向包括加强对微观流体力学的理解、精确掌握微流控芯片物理原理、改进微流控芯片制造技术、提高集成度并开发新型生物材料等。
在这些方面取得进展将进一步推动微流控技术的发展，为更广泛的应用提供支持。
微流控芯片技术及其应用
微流控芯片技术及其应用微流控芯片技术是一种基于微纳米加工技术制造的微型芯片，能够精确控制微流体在芯片内部的流动。
该技术结合了微流体力学、微电子学和生物学等学科，广泛应用于药物筛选、基因分析、细胞分析和生物传感等领域。
本文将重点介绍微流控芯片技术的原理、制备方法以及其应用领域。
一、微流控芯片技术的原理与制备方法微流控芯片技术的核心是利用微纳米加工技术在芯片上制造一系列微小的通道和结构，以便精确控制微流体的流动。
其原理基于微流体力学，通过精确调控流体的压力、流速和流量，实现对微流体的精确控制。
微流控芯片通常由微流体通道、微阀门、微泵和微混合器等功能单元组成。
微流控芯片的制备方法主要有两种：玻璃基质制备和聚合物基质制备。
玻璃基质制备方法包括湿法刻蚀、热压刻蚀和激光加工等，适用于制备微流道尺寸较大的芯片。
聚合物基质制备方法则包括胶印、光刻和热熔连接等，适用于制备尺寸较小且需要高精度的芯片。
二、微流控芯片技术的应用领域1. 药物筛选：微流控芯片技术可以模拟人体的生理环境，实现对药物在体内代谢和毒性的评估。
通过微流控芯片，可以高通量地筛选出具有潜在药效的化合物，加快新药研发的速度。
2. 基因分析：微流控芯片技术可以实现对基因的高通量检测和分析。
通过在微流控芯片上构建合适的反应体系和探针，可以实现对DNA 序列、基因表达和基因突变等的快速检测和分析。
3. 细胞分析：微流控芯片技术可以实现对细胞的高通量单细胞分析。
通过在芯片上构建微小的细胞培养室和检测通道，可以实现对细胞的培养、分离、操控和检测等操作，为研究细胞的功能和行为提供了有力工具。
4. 生物传感：微流控芯片技术可以实现对生物分子的高灵敏检测。
通过在芯片上固定特定的生物分子（如抗体、酶和核酸等），可以实现对目标分子的选择性捕获和灵敏检测，广泛应用于生物传感、环境监测和临床诊断等领域。
5. 化学反应：微流控芯片技术可以实现对化学反应的高效控制和优化。
通过在芯片上构建微小的反应室和混合器，可以实现对反应底物的精确控制和混合，提高反应速率和产物纯度，广泛应用于有机合成、催化反应和分析化学等领域。
微流控芯片发展历程
微流控芯片发展历程一、微流控芯片的起源微流控芯片起源于20世纪90年代初，当时美国、加拿大、欧洲等地的多个研究小组开始着手研发微米尺度的流体操作技术。
其中，美国加利福尼亚大学伯克利分校的Fred R.Handy教授和美国密歇根大学的Mark A.Burns教授等人是微流控芯片技术的先驱者，他们在早期对微流控芯片的研究中做出了重要贡献。
早期的微流控芯片主要是利用光刻、微加工等技术，在芯片表面制作微米级的流道和微结构，以实现对微液滴、微粒子等微尺度流体的操控和分析。
随着MEMS（微机电系统）技术的发展，微流控芯片的加工精度和成本逐渐得到改善，为其在生物医学、化学分析等领域的应用奠定了基础。
二、微流控芯片的关键技术微流控芯片是一种集成了微流体控制和微流体分析功能的微型芯片，其关键技术包括微流体传输、微处理器晶圆加工、微流控芯片结构设计等。
这些技术的发展推动了微流控芯片的不断进步，为其在医学诊断、实验室分析、环境监测等领域的应用提供了技术支撑。
微流体传输技术是微流控芯片的核心技术之一，其主要包括微流道设计、微流动操作、微管道连接等方面。
微流道设计是微流体传输技术中最基础的环节，通过光刻和湿法刻蚀等技术，在芯片表面制作微米级的流道和微结构，以实现对微液滴、微粒子等微尺度流体的操控和分析。
微流道设计的关键在于结构的精准和稳定性，需要兼顾通道的宽度和深度，以满足不同尺度和功能的需求。
微处理器晶圆加工技术是微流控芯片加工中的关键环节，其主要包括MEMS技术、微加工技术、光刻技术等方面。
MEMS技术是微流控芯片加工的基础，通过在晶圆表面制作微米级的结构和元件，实现对微流道、微阀门等组件的制作和集成。
微加工技术是微流控芯片加工的关键技术之一，通过湿法刻蚀、干法刻蚀等技术，在晶圆表面形成微流道、微泵等结构，实现对微尺度流体的控制和操作。
光刻技术是微流控芯片加工的基础，通过紫外光曝光、显影、蚀刻等过程，在晶圆表面形成微米级的结构和元件，实现对微流道、微阀门等组件的制作和集成。
微流控技术
微流控技术微流控技术是一种基于微流体学原理，用微结构通道进行小流量精确流动调节、混合、输送、分离等操作的新兴技术。
该技术的出现与发展，为化学、生物、医学等领域的快速发展注入了新动力，被认为是未来分析、生物和医学领域的重要技术。
目前，微流控技术广泛应用于生物芯片、单细胞分析、基因药物筛选、微生物分析、微总分析、病毒检测、核酸分析等领域。
其主要优点是需样本和试剂少，可进行快速高通量分析，自动化程度高且可扩展性强。
以下将从微流控技术的原理、应用及发展趋势等方面进行详细介绍。
一、微流控技术的原理微流体学是一门研究微米尺度下液体、气体、生物、化学反应的分析、控制、检测及应用的学科，是微纳米技术的重要组成部分。
微流控技术利用微米级流动通道、精确制备的微器件和流体力学等原理，对微型样品进行检测分析。
该技术的主要特点是需要的样品、试剂等少，实验所需空间小，操作成本低，同时可实现快速分析和高通量分析。
微流控技术是在微流体学中应用最广泛的前沿技术之一，其主要原理是依据微通道的特性来实现对试剂和样品的流动控制。
微通道一般是由试剂或样品相互接触的区域构成，其中的流体由于表面张力的影响会呈现出微观效应。
基于这些现象，微流控技术设计制造出了一些微米级的流通道和芯片，通过微流动来实现对流体混合、输送和分离等操作。
二、微流控技术的应用微流控技术广泛应用于化学、生物、医学等领域，可以实现快速、高通量的分析，同时也具有设备小型化、自动化度高、试样和药剂的量要求低等优点。
1、生物芯片生物芯片通常是指一种芯片化的检测系统，其基本原理是将样品处理成滴状或点状，在芯片上通过微米级通道将其加以处理和分析。
该技术可实现对生物大分子的在微流环境中的分离、测序、放大、检测等操作，用于DNA、RNA、蛋白质、细胞等生物大分子的检测。
在医学领域的应用也十分广泛，包括基因诊断、肿瘤筛查、药物研究等。
生物芯片技术可以实现单个蛋白质及其代谢产物的检测、诊断和治疗，因此有望成为医学研究中的重要手段。
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微流控技术的起源和展望George M. Whitesides摘要：微流控技术用在几十微米尺度的管道中操控流体。
它已逐渐发展成为全新的领域，其影响延伸到化学合成、生物分析、光学、甚至信息技术。
但是，微流控领域依然处在早期发展阶段。
即使作为基础科学和技术示范，有些问题也必须得到解决：选择和关注最初的应用，制定循环发展的策略，也包括商业化。
这些问题的解决还需要想象和创新。
什么是微流控？微流控是系统的科学技术，它使用几十到几百微米尺度的管道，处理或操控很少量的（10-9至10-18升，1立方毫米至l立方微米）流体。
最初的微流控技术被用于分析。
微流控为分析提供了许多有用的功能：使用非常少的样本和试剂做出高精度和高敏感度的分离和检测，费用低，分析时间短，分析设备的印记小[1]。
微流控既利用了它最明显的特征——尺寸小，也利用了不太明显的微通道流体的特点，比如层流。
它本质上提供了在空间和时间上集中控制分子的能力。
作为一项技术，微流控似乎好的不真实：至少在分析领域的主要应用中，它表现出太多的优点和太少的缺点。
但是微流控还没有发展成为广泛使用的技术。
为什么呢？为什么不是每个生物化学实验室都贴上“芯片实验室”的标签呢？为什么不是每个病人都用微流控家用检测系统监测自己的病情呢？答案还不明确。
微流控的优势令人信服难以错过，我相信微流控技术将成为分子分析的主流方式，也许分子合成也是这样。
话虽如此，微流控发展成为一项主流的新技术还需要时间和大环境的支持，这个问题的解答不仅对微流控领域是重要的，对那些正在努力去争取成功的新技术也同样重要。
微流控技术从四个领域发展而来：分子分析、生物防御、分子生物学和微电子学。
首先来看分子分析。
微流控技术最早起源于微量分析方法——气相色谱法，高压液相色谱法，以及用毛细管形式彻底革新了化学分析的毛细电泳法。
这些方法（结合光学检测中的激光技术）使得采用很小量的样本同时获得高敏感性和高分辨率成为可能。
随着微量分析方法的大获成功，很明显需要把这些方法发展成为新的、更加紧凑、更加通用的形式，并为这些微尺度方法在化学和生物化学领域寻找新的应用。
发展微流控系统的第二个动力来自冷酷现实——冷战结束以后，生化武器成为主要的军事和恐怖主义威胁。
为了应对这些威胁，美国国防部国防高等研究计划署（DARPA）在90年代支持了一系列项目，设计和开发可现场部署的微流控系统用作生化探测器。
正是这些项目刺激了微流控领域学术研究的快速发展。
第三个推动来自分子生物学领域。
80年代爆发的基因研究，以及随后出现的分子生物学相关的其它微量分析领域，例如高通量DNA测序，都要求新的分析方法具备更大的吞吐率、更高的敏感性和强大的分辨率，这些要求比先前生物学领域的预期要大得多。
微流控技术提供了克服这些问题的方法。
微电子学是微流控技术发展的第四个促进。
微流控领域最初希望直接使用光刻法和相关技术——它们在硅微电子学和微机电系统中大获成功。
微流体系统最早的几个工作实际上确实是使用硅和玻璃，不过这些物质大部分已经被塑料取代了。
为了在水中分析生物样本，用玻璃或硅制造设备通常是不必要的或不合适的。
特别是硅，既昂贵又不透可见光和紫外线，因此不能和传统的光学检测法一起使用。
相比刚性材料，采用弹性合成材料制造微量分析系统所需的泵和阀门等元件要更容易。
玻璃和硅都缺少一些性质，难以和活体动物细胞协同工作，特别是透气性。
因此，微流控装置没有按照硅微电子器件的形式发展。
微流控系统的大量探索性研究是基于聚合物——聚乙烯或PDMS——其性质完全不同于硅材料[2,3]。
PDMS是透明的软弹性材料。
到微流控器件最终被广泛使用时，是否还用PDMS 或某种工程塑料（如聚碳酸酯或聚烯烃）还要走着瞧。
不过，新的想法很容易用PDMS测试（如气动阀门），这使得PDMS成为探索性研究和早期工程研究中的关键材料。
但是，微电子技术对于微流控的发展仍然是不可或缺的。
随着微流控的发展，玻璃、钢和硅再一次成为制造那些需要化学和热稳定的专用系统的材料。
硅和玻璃的力学稳定性对于刚刚诞生的纳米流控也非常有用。
这个领域中流体所处的管道是纳米级别的，一般小于50纳米尺度，其中刚性的管壁用途广泛[4,5]。
微流控领域注意到了快速发展的新制造方法和组件，例如作为管道使用的微通道和那些构成阀门[6,7]、混合器[8-10]和泵[11]的微结构，这些组件是在芯片上建立微化学工厂的基本单元。
然而，它对科学还没有产生革命性的影响。
技术上的革命既需要广泛的不同类型的组件和子系统，也需要把它们整合成完整的功能系统的方法。
微流控领域处在发展的早期，仍然缺少这些基本的需求，也缺少将组件集成到可供非专业人员使用的系统。
作为一个领域，它包含了无限的希望、小问题和不完全的承诺。
现在正是这个领域激动人心的时刻，但是我们依然不能精确预期当它发展壮大后会是什么样子。
现状一个微流控系统必须包括一系列的通用组件：一种导入试剂和样品的方法（很可能是流体，虽然在理想情况下可选用粉末）；多种在芯片上移动、组合和混合流体的方法；以及各种各样的装置（例如大多数微量分析用到的检测器和为化学合成系统提纯产品的组件）。
到目前为止，这个领域仍然专注于演示这些组件的概念。
两个特别重要的贡献是：可作为生产原型器件方法的软光刻技术在PDMS上的发展；基于软光刻技术制造气动阀门、混合器和泵的简单方法的发展。
这些方法可以在很短时间内制造出原型器件，以用于测试新的想法，从设计到工作器件的典型时间少于两天，这远小于非专业人员用硅材料制造器件一般要花费一个月以上的时间。
Quake气动阀门是特别重要的组件，它们使设计和检验复杂的装置成为可能，并打开了多个应用领域（Fig. 1）。
Quake阀门利用了在压力作用下流体通道受到临近通道的约束，其操作依靠PDMS的弹性体特性。
硅和玻璃（或刚性的工程聚合物，如聚碳酸酯）之类的刚性材料没有（也不可能）制造类似的装置。
流体在大通道中流动的物理性质和在微米级通道中有根本的差别。
结合新的制造方法，微流控技术已经有能力利用这些差异[14-16]。
Janasek等人描述了连接（或区分）宏观系统和微流控系统的尺度关系，特别强调了对芯片实验室装置的影响（374页）。
这些差异中，最重要的是湍流（或湍流的缺席：层流）。
在大尺度下，流体以对流的方式混合：例如，牛奶搅入咖啡时的混合或烟离开烟囱混入空气。
这类混合折射出的事实是，在宏观流体中，惯性经常比粘度更重要。
在微系统中，用水作为流体会出现相反的情况：流体不会对流混合，他们平行的流动，没有漩涡或乱流，仅有的混合是穿过流体界面的分子扩散的结果。
虽然这类被称为层流的流动需要开发特别的装置或组件，用来在需要的时候混合流体，但是在许多情况下，它也被证明是一个有利条件（也是微流控系统的一个特征）。
惯性力对粘性力的比值采用雷诺数表示，雷诺数是用于研究流体的许多无量纲数中的一个。
在微系统中流动的流体还具有许多有趣和有用的特点，其中只有一部分被开发利用。
一个特别有用的特点是电渗流（EOF）[17]。
当离子流体（例如水）被放置在微通道中，通道的表面固定上电荷（比如二氧化硅或表面被氧化的PDMS），并沿着通道施加一个电势，流体会像塞子一样移动，而不是采用压力输送流体时的抛物线式的流动。
EOF将许多压力驱动系统中出现的样品栓塞增宽问题减少到最小，允许以非常高的分辨率分离不同种类的离子。
这对于在微通道中实现DNA的电泳法分离是一个关键。
第二个潜在的有用特性是纳米流控技术在微通道中操控水的能力，微通道的尺度近似Debye长度。
实际上，我们还不清楚这个尺度下流体的特点，纳米流控系统为了解流体物理的新现象打开了一扇窗。
当前的应用目前，已经有了充足的制造方法和种类丰富的元件，这使得应用微流控系统解决实际问题成为可能，而不仅仅是简单的演示原理。
发展最好的应用可能是用于蛋白质结晶的筛查条件（例如PH值，离子强度和成分，助溶剂和浓缩等）(Fig.2)[20-22]。
这些过程有能力筛查大量的条件，将晶体的成核与生长分开，极大地减小了晶体成型后再处理所造成的损害。
现在，这类技术有些已经投入商业使用。
其它有实验演示的应用包括耦合了质谱分析的分离方法[23]，药品研发中的高通量筛查[24,25]，生物分析[26]，检验和操控单细胞[27,28]或单分子[29,30]组成的样品，为正电子发射断层扫描（PET）合成F-labelled有机化合物[18,31]。
单分子领域的研究在Craighead的主题中讨论（387页）。
微流控系统的另一个长处是操控多相流。
它有能力在连续的液体流动中产生和操控单个分散的气泡或液滴[32-37]，为生产聚合物颗粒、乳剂和泡沫提供了新的方法[38]。
液滴也可以用作研究快速有机反应的隔离室。
微通道内的流体可构成新的光学系统的基础——从两层低折射液体夹一层高折射率液体构成的导波管到流体在镜头和Bragg镜子中的应用，这一系列的系统都是基于微流控技术[39-44]。
Psaltis、Yang和Quake详细描绘了这个区域以及他的发展潜力（381页）。
微流控系统为细胞生物学的研究带来了新的能力。
Jensen等人（403页）介绍了几种看上去无疑对细胞生物学家很有用处的新工具，以及细胞生物学家希望得到的功能。
真核细胞在附着和传播的时候，其线性大小约为10~100微米。
当前的微流控装置正好用于这个尺度的研究。
PDMS具有出色的透明度、低毒性和对氧和二氧化碳的高渗透率，有可能成为独一无二的材料，用于建造观察细胞生长的微室（Fig. 4）[45-48]。
PDMS微流控系统在细胞生物学的大量研究中使用，包括细胞骨架[49]，细胞对其附着的基板施加的力[50]，细胞的容量（降到单细胞水平）[27,51]，分离活动和不动的细胞[52]，胚胎[53-55]，等等。
化学合成（尤其是有机化学和药物化学）似乎是一个天生就适合应用微流控系统的领域，但是在接受微流体结构作为新功能的发展策略方面还是落后了。
（deMello讨论了微系统中化学反应的一些特点，394页）。
两个因素造成了这个落后的局面。
首先，微流控系统目前还不具备传统仪器的灵活性。
其次，PDMS 作为微流控学术研究中最常用的物质，会在许多常见的有机溶剂中溶解或膨胀[56]。
虽然硅、玻璃、钢或者除PDMS之外的聚合物既可以解决这个问题[57-60]，又允许高温高压的化学反应，但是用这些材料制造微流控装置要比采用PDMS 困难的多。
采用钢铁等刚性物质制造泵和阀门需要特别的技巧，和使用PDMS 的方法完全不同。
实用微量分析系统的发展[61-65]——特别是针对生物分析——一直是快速的，尽管还没有达到预期中的广泛日常应用。
部分原因是由于分析周期中的两个环节——样品制备和检测——存在技术限制。