微流控系统的发展趋势

与常规分析仪器相比，微流控系统的分析原理一般并无区别，微流控分析仪器的优势主要反映在其微型、自动、高效与低价上。发展性能全面、应用范围广的微流控分析仪器似乎不利于充分发挥这些优势，而根据应用需求设计专用的、便携式、适合于非专业人员使用的廉价仪器设备则更有可能在与常规分析仪器的竞争中取得自己更多的市场份额。不久前研制成功并上市的供糖尿病患者使用的葡萄糖手表就是典型的专用型设备，它是一个实现了从采样到报出结果的真正意义上的便携式μTAS。未来更多专用型的微流控仪器将仍可能主要出现在医学应用领域。

微流控分析系统的重点应用领域是生命科学。微流控芯片在分析仪器微型化、集成化和便携化方面的优势为其在生物医学、高通量药物合成筛选、农作物的优选优育、环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定、生化试剂的侦测和天体生物学研究等众多领域的应用提供广阔的前景。随着人类基因组计划的完成，人类已进入了后基因组时代，单核苷酸多态分析、基因表达分析、基因变异分析和蛋白质分析将更为重要。由于微流控分析系统大规模平行处理的能力，它可能成为后基因组时代的支撑性技术。微流控技术可以实现在一片芯片上同时对多个病人进行多种疾病的检测与疾病早期诊断。这些特点会使其在未来的临床诊断中发挥重要的作用。在军事领域，便携式微流控分析仪器可直接应用于监测战场上的水源，空气和食物的污染情况；在刑事科学领域，可在犯罪现场检测犯罪物证，并立即与基因指纹库系统存储的DNA数据进行比较。在检疫、食品、卫生、农业、环境等监督领域，如大规模的健康检查，地区性遗传病，传染病的调查分析及研究，污染物质对人群、农场质量改良、动植物的作用机制及作用范围的研究、海关对入境动植物及商品的生物学检验等，微流控芯片均有良好的应用前景。这些应用的成功实现将大大促进微流控分析技术的发展。

目前，对于致命病原体的检测还只能在专门的实验室并且耗时数日甚至数周才能完成，每年全世界在诊断测试方面耗资200亿美元。2004年的一期美国期刊商介绍了题为“七大新技术将改变一切”，其中阐述了微流体技术的应用可以使疾病检测技术走向大众，人们可以用病原体检测仪自己动手检测体液中是否存在特定的病原体（如艾滋病、SARS或禽流感病毒等）。美国Akonni Biosystem公司已经能够提供微流体结核菌检测技术，并开发出微流体SARS检测仪，于2006年投放市场。Akonni公司的首席执行官查理斯预言“现在必须由专业技术人员操作的病原体检测将来几乎人人都能做”。

用于航空航天领域微流量控制系统中的微小型阀，需要具有耐高压、低泄漏、高频响和高控制精度等综合性能。我国已设计出可控高压力微流体的常闭微小型阀满足该系统需要。

实验室微流体芯片技术将在分析化学、生物医学、诊断及药物学领域中得到广泛应用，如临床血细胞分析、蛋白质分析、核酸分析、药物分析和小分子分析等；用于稀有细胞的筛选、信息核糖核酸的提取和纯化、基因测序、蛋白质结晶、药物检测等；应用于分子生物学的分子检测技术、活体检测、高通量荧光DNA序列技术等；用于DNA和RNA的分析检测、化学和生物试剂、环境污染的监测及药物的合成与筛选等。现在已经有微加热器、微型泵、微型阀、微流量控制器、微电级、电子化学和电子发光探测器等组成的芯片实验室问世，并出现了将生化反应、样品制备、检测和分析等部分集成的芯片。随着实验室芯片技术的快速多元化的发展，其应用将成为新的经济增长点。

在军事上，将采用MEMS技术使生物和化学领域结合，集成生物流体微处理器，将诊断、快速检测和药物注射治疗集成在一个手表一样的芯片戴在战士的手上，可以实时监测进入战斗状态的军队。使用以MEMS为基础的微流体技术，可在生化分析与合成中，执行几百项以流体为基础的处理过程。如作战人员使用的便携式系统，可自动的检测各种化学和生物危险，同时减少了探测和预警的时间；微型机械反应器能够在不用运输、立即投放的地方，安全的生产少量有害的化学物质；精确测量、分析、分发生物和化学流体，允许在战场重建和管理药品。