一、微流控技术及发展趋势
微流控技术:是一种应用微通道处理控制细微流体的技术,是一门涉及到有机化学、流体物理学、微电子、新型材料、分子生物学和生物科学的新兴交叉学科技术。在医疗诊断、生化分析、有机合成、环保监测等行业运用市场前景广阔。
微流控设备的高速发展:一般认为微流控技术的探索宣布起源于上个世纪90年代初,曼兹等在分析电泳原理时第一次提出μ-TAS定义;1995年,第1家微流控技术企业Caliper创立;2001年业界著名杂志Lab on a Chip发刊;2002年“微流控处理芯片规模集成化”一文在science上发布;2004年Business2.0杂志期刊将这个技术称作“改变未来的七种技术之一”;2006年Nature杂志期刊发布有关专辑;至目前,中国众多专家已经在这一领域作出显著成绩。
实际分成3个阶段:
第1阶段(1990年-2000年):该环节微流控设备处理芯片被称之为化学分析平台,通常和“微全分析系统”概念一起使用。
第2阶段(2000年-2006年):学界和工业界愈来愈清晰地意识到了微流控设备芯片远高于“微全分析系统”这一概念,是一种极为重要的平台。
第3阶段(2006年迄今):2006年Nature 杂志发表一期名为“处理芯片试验室”的专辑。直到如今,该技术的发展日新月异。
二、微流控技术的特征
1、层流:微流控处理芯片中通道规格小(10-1000μm),流体流动速度小,因而,一般认为微流控处理芯片中流体的流动性具备低雷诺数的特征,属于层流流动。
2、惯性迁移:颗粒的惯性迁移开始由 Segre G 和 Silberberg于1961年发现圆管流中,层流里的悬浮物在垂直于主流方向产生侧面转移至距管中心线大概 0.6 倍半径处(该状况又被称为管形收拢效用)。微通道里的颗粒遭受流体的拖拽而加快,在垂直于主流方向存有惯性推力使颗粒迁移到对应的“平衡”部位。
3、迪恩流:在弯折通道中,因为曲率的出现,流体通过弯道时,向心力和轴向渗透压力的不稳定导致过流道轴线处流体往外流动,封闭式流道中为了实现质量守恒定律,接近外边界层处流体将顺着流道在上下底面回流,于是就在竖直主流方向形成了2个运动方向相反的涡,该状况被称作迪恩(Dean)流或二次流。但一些特殊直通道构造在低雷诺数下也可以诱发该情况的产生。
