微流控技术微流控技术的研究对象是微流控芯片或芯片实验室。简单的说，微流控技术就是用特殊 的技术在几平方厘米甚至微米级的芯片上蚀刻出毛细管通道，使微通道内的流体能完成各种 基本操作，并且能够得到比常规实验室多几个数量级的数据。20 世纪 90 年代初，Manz 等[1] 开展了芯片电泳的研究，以芯片毛细管电泳作为微流控技术的早期形式并最早提出微全分析 系统的概念。微流控技术的快速发展是在 2000 年，Whitesides 等研究者开始用 PDMS（聚二 甲基硅氧烷）来做微流控芯片的载体，这一创举大大降低了这几技术的成本，并且一直沿用 到了现在。2004 年美国 Business 2。0 杂志将芯片实验室列为“改变未来的七种技术之一”，2006 年 7 月 Nature 杂志发表了一期有关“芯片实验室”的专辑， 重点介绍了这一新技术[2]。随着现 代分析技术的快速发展，传统的分析方式已不能满足人们的需要。现代分析仪器必须朝着微 型化、集成化、便携化以及智能化发展[3]。微流控技术在医药、生命科学和公共卫生等领域发挥着越来越重要的作用。 微流控技术在医药领域最突出的表现为医学检测。微流控系统所具有的用量少，反应快的优点，让研究者以其为基础改善了现有的检测技术。例如，Kim 等[4]通过在微流控收芯片 制作一个涂有葡萄糖氧化酶和 HRC 的马蹄形微栅，实现较宽的线性范围内检测葡萄糖。79553

微流控技术在蛋白质分析，基因分析和免疫分析等发面有巨大的应用潜力。蛋白质分析 是其中最成熟的一项，例如，Hofmann 等[5]利用电聚焦毛细管电泳芯片技术，能够在几分钟 内完成对细胞色素 V、核糖核苷酶 A 和肌红蛋白等 9 中蛋白质混合物进行分离检测。免疫方 面，Cheng 等[6]采用微流控芯片法，在通道中采集微免疫反应器，免疫产物以电泳分离、荧光 检测、分别测定了卵白蛋白及抗雌二醇的含量。基因方面，Kopp 等[7]提出了连续流动式微流 控 PCR 扩增芯片，反应溶液循环流经不同的温区完成 PCR 扩增反应。

近年来，人们的健康意识逐渐增强，食品安全问题受到了人们的重点关注。但传统的检 测方法已不能满足当前食品安全检测快速、灵敏、准确、便携和低成本的需求[3]。微流控技 术的出现让这些问题迎刃而解。Liu 等[8]通过两层芯片间夹滤膜的手段发展了一种真空加速微 流体免疫方法测量食物中的苏丹红。论文网

微流控技术的发展过程中，多相流的出现成为了人们关注的热点。目前为止，最常见的 多相流为液-液两相流和气-液两相流。

（1）气-液两相流

气-液两相流系统中流体流型的判断与传统尺寸通道内的流体流型的判别不同。由于微流 控系统的尺寸效应，微通道中流体流型受流体流量，流体粘度系数，通道几何尺寸，通道壁 面润湿特性，气液接触方式和表面张力等因素的影响[9]。除此之外，它还与通道的放置方式 有关。

在这一系统中，比较常见的有气泡流、弹状流、翻腾流和液环流。这些流型各不相同， 往往一个系统里，微调参数，便能看到不同的流型，许多研究者便通过改变微流控系统中的 参数来进行大量的仿真和实验，以确定每种影响因素对流型的作用，并探究流型间的转换关 系。Xu 等[10]发现微通道的尺寸对流型有着显著的影响，其他条件为定量的情况下，深度较浅 的通道中没有观察到气泡流。Liu 等[11]认为较大的气体表观速率和较小的液体表观速率能够 促进液环流的出现。Fu 等[12]研究发现，接触角的变化对流型的转变具有较大的影响。此外， 研究还表明，通道的放置方式对流型的影响不太大。