微流控系統(tǒng)，指的是集微流體的驅(qū)動(dòng)、操控、監(jiān)測(cè)、反應(yīng)、檢測(cè)與分析等功能于一體的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，常規(guī)來(lái)講，一個(gè)微流控系統(tǒng)應(yīng)包含以下幾個(gè)子系統(tǒng)：

1.流體驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)。

2.過(guò)程監(jiān)測(cè)及控制子系統(tǒng)。

3.微流控芯片。

4.檢測(cè)分析子系統(tǒng)。

下圖為PLGA（聚乳酸-羥基乙酸共聚物）微球制備微流控系統(tǒng)的實(shí)物連接圖，可輔助理解微流控系統(tǒng)的概念。

流體驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)

此部分通常由微流體驅(qū)動(dòng)泵組成。

壓力泵、注射泵和蠕動(dòng)泵是常用的微流體驅(qū)動(dòng)泵，可滿(mǎn)足多種微流控應(yīng)用需求，其中，壓力泵常用于高精度高穩(wěn)定性微流體進(jìn)樣（如液滴制備），注射泵常用于中等精度和高壓微流體進(jìn)樣（如微流控石油驅(qū)替），蠕動(dòng)泵常用于低精度大流量循環(huán)流體進(jìn)樣。

下圖展示了FLOW-EZ壓力泵工作原理和一個(gè)簡(jiǎn)易微流控系統(tǒng)示意圖。

過(guò)程監(jiān)測(cè)及控制子系統(tǒng)

此部分通常由流量傳感器和各種閥門(mén)組合而成。

在此子系統(tǒng)中，即可實(shí)現(xiàn)流量的反饋控制，同時(shí)，結(jié)合閥門(mén)控制，也能實(shí)現(xiàn)流體的序列進(jìn)樣、循環(huán)進(jìn)樣和體積定量等多種流體操控，實(shí)例可參考下圖。

微流控芯片

微流控芯片為微流控系統(tǒng)中的核心部件，通常需在搭建微流控系統(tǒng)前，根據(jù)所研究應(yīng)用設(shè)計(jì)微流控芯片，再根據(jù)芯片功能需求選擇所需的驅(qū)動(dòng)源、閥以及顯微鏡和CCD等組件。

通常情況下，考慮到成本、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境以及時(shí)間等因素，可在標(biāo)準(zhǔn)微流控芯片、定制微流控芯片和搭建自己的芯片研發(fā)實(shí)驗(yàn)室之間做出選擇。

下圖為Micronit所研發(fā)的多種標(biāo)準(zhǔn)微流控芯片及其部分夾具展示。

檢測(cè)分析子系統(tǒng)

在細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞成像和石油驅(qū)替等多數(shù)應(yīng)用中，需要對(duì)微流控芯片上反應(yīng)進(jìn)行觀察、記錄及分析等操作，而這些微反應(yīng)是肉眼不可見(jiàn)的，需要使用高速CCD，顯微鏡或光譜儀等高精度設(shè)備對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集及分析。

下圖展示了一種微米級(jí)光譜儀，以及其所記錄的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析。

在搭建微流控系統(tǒng)時(shí)，我們可以選擇功能比較齊全、適配性較高的通用型微流控綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（見(jiàn)下圖），但在更多時(shí)候，針對(duì)不同應(yīng)用，尤其是微流控領(lǐng)域的嶄新應(yīng)用，我們更需要一個(gè)具性?xún)r(jià)比的定制微流控系統(tǒng)解決方案。