1. 微型阀
微阀用于调节微流体系统中的流体流速和开关。
理想的微阀应具有成本低、体积小、易于集成、流量控制精度高、无泄漏和响应速度快的特点。
微阀控制流体流动的大小和方向，从而能够在即时诊断和药物输送的化学或生物医学测定中精确、稳定地释放流体。
根据流体流动控制原理，微阀可分为主动型和被动型。
主动微阀利用外界物理场或化学刺激来激活机械和非机械运动部件并控制流动流体。
相反，被动微阀的工作状态由流体决定，例如流向和流体驱动压力。
2. 微型泵
微泵是一种将工作流体（液体或气体）以精确的体积从储液腔连续输送到指定位置的装置。
因此，微泵是微流控系统的核心部件之一，是实现流体供应的动力部件。
根据基本原理，微泵可分为机械微泵和非机械微泵。机械微泵具有用于泵送液体的运动部件，而非机械微泵则没有。
3. 微混合器
流体的快速混合在药物输送、测序、扩增和生化反应等微流控应用中至关重要。
然而，微通道中的流体通常为层流，雷诺数 (Re) 小于 1，非常稳定。
传统的流体混合主要依赖于扩散，效率很低。
具有高 Re 的流体可形成混沌流，从而缩短混合长度并提高混合效率。
混合主要依赖于分子扩散和混沌平流。微混合器可分为被动微混合器和主动微混合器。
4. 分离器
高度均匀的颗粒群，如珠子、细胞、囊泡和液滴，在生物医药、医学研究和化学分析领域具有重要意义。
分离器的作用是将这些目标颗粒从具有不同特性的混合物中分离出来，因此分离器是微流控系统中最重要的组件之一。
分离器也可以分为主动和被动类型。
主动分离器利用外部物理场来分离颗粒，而被动分离器依靠颗粒之间的相互作用、微通道的几何形状和流场来实现分离。
5. 液滴生成器
微流控中的液滴是指由一种液体（分散相）被第二种不混溶液体（连续相）包围而形成的悬浮且可变形的乳液微液滴。
液滴界面充当着限制其内容物的膜，有助于精确控制内部的化学反应，液滴可以充当运输物料和化学反应的容器，可防止样品扩散和通道壁污染。
与传统化学反应的宏观操作条件相比，微流控中的液滴可以以便携、自动化和廉价的形式快速分析极少量的反应物。
此外，液滴的性质取决于液滴的尺寸和内部样品的均质性，因此生成尺寸可控、尺寸精度高的液滴对于微流控实验的准确性和可重复性非常重要。
6. 梯度发生器
在体内，生物分子的浓度梯度调节细胞行为，如细胞生长和分化。
此外，化学物质的浓度梯度在许多生物现象中发挥着重要作用，包括炎症、伤口愈合和癌症转移。
对于化学分析，梯度生成也可应用于药物开发和化学合成。
传统的浓度梯度实验，如在多孔板中进行的实验，需要的试剂体积相对较大，浓度梯度的控制不精确、恒定，不能快速调整梯度。
微流控系统中的梯度发生器仅需要少量的试剂，这对于使用昂贵或稀缺试剂的实验非常有利。
此外，微流控中的梯度发生器可以保持长期静态稳定性和动态快速响应。
梯度发生器主要包括对流型、扩散型和液滴生成型。
对流型梯度发生器在层流中，可混合的流体并排流动并通过扩散混合。
扩散型梯度发生器通常使用膜或水凝胶来提供微通道的高阻力，因此流体中的溶质只能通过扩散缓慢地产生梯度。
此外，液滴型梯度发生器用于在液滴阵列中产生梯度，其中分散相的浓度可以通过入口流速进行调节。
7. 捕获器
单个细胞和细胞簇的微流控捕获技术在医学和生物学研究中展现出了巨大的潜力。
传统细胞研究中，细胞是在较大的群体中进行研究的，测量结果只能反映多个细胞反应的平均值，可能会忽略对单个细胞的有价值的研究。
微流控捕获技术可以在可控、稳定的位点捕获单个细胞和细胞簇，为单细胞水平的分析提供了一种高通量、精确控制的方法。
微流控陷阱一般可分为接触式和非接触式。
接触式陷阱包括凹槽或凸起式陷阱、惯性式陷阱、微阀式陷阱和毛细管式陷阱，非接触式陷阱主要包括DEP陷阱、磁陷阱、声陷阱和光陷阱。
接触式陷阱利用机械屏障或障碍物将细胞与流体隔开，细胞将停留在流体动力学捕获位点。
非接触式陷阱通过外部物理场形成的力来限制细胞运动。
8. 细胞培养
在生命科学中，体内细胞培养涉及动物实验，难以观察，增加了复杂性。
因此，微流控技术与体外细胞培养的结合逐渐引起科学家的关注。
在微流控芯片中，细胞可以持续、动态地获得营养物质的供给。
在微流控芯片中，共培养的设计可用于研究不同种类细胞之间的相互作用。
共培养体系包括直接接触细胞的培养和空间分离细胞的培养。
在直接接触共培养中，两种或两种以上的细胞接种在同一界面上，直接接触，以调节培养腔中细胞的结构、功能和行为。
在间接共培养中，不同种类的细胞通常被膜隔开，细胞通过跨膜生物因子相互通讯和影响。
与集成微流控相比，模块化微流控共培养具有更好的灵活性和适用性。
例如，在研究相同条件下不同组织的共培养时，在集成微流控芯片中很难实现不同条件下的组织成熟和相同条件下的共培养。
模块化方法可以使原代细胞在不同的模块上成熟形成不同的组织，然后将这些模块连接起来在相同条件下共培养不同的组织。
在细胞培养中，除了共培养细胞的相互作用外，细胞周围的微环境也是影响细胞生长、发育和修复的重要因素。
细胞微环境由生化因素（如可溶性因子、细胞外基质和梯度）和物理因素（如细胞能够感知的力和温度）组成。
与传统的一体化细胞培养相比，微流控技术可以在时间和空间上灵活地调节细胞微环境中的生化和物理因素。
ZH_CN 
EN