微流控芯片发展现状分析

微流控芯片的设计与加工体现了现代先进制造技术的应用，但是微流控芯片在设计研发阶段需要多次修改设计参数从而导致大量繁琐的工作，实现微流控芯片设计的参数化能够大大提高微流控芯片的设计效率，缩短产品开发周期。

同时SolidWorks三维造型软件在机械行业应用广泛，本课题的研究能够帮助我们更好的了解三维造型软件的高级应用，为未来工作打下坚实基础。

微流控芯片是一个新兴领域^[1]，这种技术将生物、化学、医学分析过程中的制备、分离、检测等操作全部集成到一个微米级尺寸的芯片上，并能够自动完成全部分析过程。

微流控技术从20世纪90年代初开始一直发展到现在，从最开始只有单一功能的流体控制功能，发展到现在已经能够做到多功能集成，不仅仅在生物学研究、医学诊断^[2]、环境监测^[3]和分析化学等领域有广泛的应用，甚至被应用于燃料电池、显示技术当中。国内对于微流控芯片技术的研究虽然起步较晚，但同样得到了长足的进步与发展。

惯性微流是近年来微流控芯片领域中出现的一个新的研究热点，惯性聚焦技术^[4]是一种被动技术，它的主要特点就是在不用施加任何诸如电力，压力等外力的情况下，就能够在微流道中实现一定尺寸的微粒聚焦流动。惯性聚焦技术与其他聚焦技术相比，拥有高通量、高效率、对细胞活性没有损伤等优点、被广泛的应用于细胞的筛选和分离。

惯性微流控技术所需的流道结构简单，操作容易，集成性好。此类惯性微流控芯片的流道结构可分为三大类，直流道、缩扩流道以及弯流道^[5]。直流道惯性微流控芯片虽然具有粒子迁移的特性而且结构最为简单，但是它所需要的流道长度过长，不容易进行微型化的集成限制了其商业应用，但是直流道惯性微流控技术为其他复杂流道的设计研究打下了重要的基础。

缩扩流道是直流道的一种变异体，以直流道为基础，在直流道上附加或者删减特定形状的空腔体来形成需要的缩扩结构，缩扩结构使流道的结构和操作更加的丰富灵活。但是缩扩结构同样有明显的缺点，它没有办法同时处理三种以上尺寸的粒子，而且需要将精确的控制在某一个特定的数值上。弯流道中有圆弧流道、正弦线形流道以及螺旋流道。螺旋流道结构相较于前面几种流道，结构紧凑性好并且粒子聚焦的尺寸依赖性很强，从而被认为是惯性微流控中最具有商业应用潜力，螺旋流道结构在粒子聚集和分选结构上引起了广泛的研究重视。

螺旋流道最基本的功能是实现粒子的高通量与无鞘液聚焦，同时粒子在螺旋状迁移至最终聚焦平衡位置的同时还会发生自转，基于此原理与传统的电技术相结合获得高效穿孔技术^[6]。