一、微流控與微流控芯片

微流控（Microfluidics）的含義是微尺度下的流體控制，其研究對象是使用微米級通道操控納升級以下微量液體的系統(tǒng)。鑒于芯片是實現(xiàn)微流體控制的主要平臺，因而微流控芯片（Microfluidic chip）是微流控的主要研究內(nèi)容。

微流控芯片的制作主要依托于MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）加工工藝，具有在微米尺度級別實現(xiàn)微量流體操控的能力。微流控芯片技術的特點來自于兩個方面：一是微流體的特性微尺度下流體的一系列特殊效應包括層流效應、表面張力及毛細效應、快速熱傳導效應和擴散效應等，這些效應有利于精確流體控制和實現(xiàn)快速反應；二是微加工工藝帶來的結(jié)構復雜性，微加工工藝具有加工小尺寸、高密度微結(jié)構的能力，便于實現(xiàn)各種操作單元的靈活組合與規(guī)模集成。因此，樣品前處理、分離與分析、檢測等實驗流程得以在同一芯片上集成化和并行化，從而達到微型化、自動化、低消耗和高效率的目的。

微流控研究起始于20世紀90年代，至今已經(jīng)有二十余年的發(fā)展歷史，其間經(jīng)歷了基礎理論奠定、單元操作技術發(fā)展、小規(guī)模集成和大規(guī)模集成幾個歷史發(fā)展階段。至今，微流控技術已經(jīng)較為成熟，已經(jīng)在多個領域得到認可并廣為利用,其產(chǎn)業(yè)化趨勢亦是愈發(fā)明顯。2003年《福布斯》雜志把這項技術評為“影響人類未來15件最重要發(fā)明之一”；2004年，美國Business 2.0雜志封面文章將微流控芯片列為“改變世界”的七種技術之一；2006年Nature雜志出版了一期微流控專輯，題名為“本世紀的技術”。

二、微流控體外診斷技術的優(yōu)勢

體外診斷（In vitro diagnosis, IVD），是指對人體的體液和組織等進行檢測而獲得臨床診斷信息。微流控芯片是體外診斷的有利技術平臺，這表現(xiàn)在以下幾個方面：

1. 應用場景拓展傳統(tǒng)的檢驗設備多為大型儀器，雖然在測試通量和穩(wěn)定性上具有優(yōu)勢，但其使用局限于專業(yè)實驗室。微流控芯片系統(tǒng)體積小巧、操作簡單，完全可以在門急診、基層醫(yī)療單位甚至床邊進行檢測，這極大地拓展了體外診斷的應用空間；

2. 分析效率的提高集成化和并行化設計的微流控芯片系統(tǒng)，有能力在短時間內(nèi)提供更為豐富的診斷信息，因而顯著提升了分析效率；

3. 測試成本的下降微流控芯片使用微反應體系，能夠大幅降低試樣消耗從而降低測試成本。概括來講，微流控體外診斷技術的優(yōu)勢可以歸結(jié)為多、快、好、省四個字，這種分析技術無疑是對現(xiàn)有體外診斷技術的巨大提升。

微流控體外診斷技術已經(jīng)引起了國家層面的重視。2016年國務院“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃中關于體外診斷產(chǎn)品的章節(jié)寫到“突破微流控芯片等關鍵技術，開發(fā)全自動核酸檢測系統(tǒng)等一批重大產(chǎn)品，研發(fā)一批重大疾病早期診斷和精確治療診斷試劑以及適合基層醫(yī)療機構的高精度診斷產(chǎn)品，提升我國體外診斷產(chǎn)業(yè)競爭力”。由此可見，微流控體外診斷技術的發(fā)展已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略層面。

三、微流控芯片技術在體外診斷領域的應用嘗試

當前，傳統(tǒng)的體外診斷技術已經(jīng)極為成熟。微流控體外診斷產(chǎn)品若要進入體外診斷市場，勢必要展示出高人一籌的能力。相比較傳統(tǒng)的宏觀檢驗設備，微流控產(chǎn)品最大的市場拓展?jié)摿υ谟冢?/span>1.針對傳統(tǒng)產(chǎn)品無法適用的應用環(huán)境開發(fā)產(chǎn)品；2.發(fā)展性能指標和操作便利性具有明顯優(yōu)勢的顛覆性新產(chǎn)品。一個成功的微流控體外診斷產(chǎn)品，需要在操作便利性、分析速度、分析通量和測試成本等幾個方面達到平衡。下一講，我們將就微流控芯片的幾個關鍵臨床檢驗應用領域的研究工作加以介紹。

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