国内微流控技术：IVD产业最早迎收获期

微流控技术的诞生，是研发人员对自动化以及效率的最大化追求。

上世纪50年代末，美国诺贝尔物理学奖得主Richard Feynman教授预见未来的制造技术将沿着从大到小的途径发展，他在1959年使用半导体材料将实验用的机械系统微型化，从而造就了世界上首个微型电子机械系统（Micro-electro-mechanical Systems，MEMS），这成为了未来微流控技术问世的基石。

从微流控的定义上来讲，真正微流控技术的问世是在1990年。瑞士Ciba-Geigy公司的Manz与Widmer应用MEMS技术在一块微型芯片上实现了此前一直需要在毛细管内才能完成的电泳分离，首次提出了微全分析系统（Micro-Total Analytical System，ì-TAS）即我们现在熟知的微流控芯片。

Manz与Widmer最初进行微流控尝试时，是为了提高分析能力，但实际微流控芯片概念被提出后，研究人员很快意识到器件尺寸的减小会带来很多的好处。

微流控的“微”是指实验仪器设备的微型化（尺寸为数十到数百微米）；“流”是指实验对象属于流体（体积为纳升到阿升）；“控”代表着在微型化设备上对流体的控制、操作和处理。

它属于一种底层技术，交织着化学、流体物理、微电子、新材料等多门学科知识，从理论上说任何流体参与的实验，都应有微流控技术的一席之地。

而微流控芯片则是微流控技术的下游应用单元，通过MEMS技术在固体芯片表面构建微型生物化学分析系统，从而实现对无机离子、有机物质、蛋白质、核酸以及其他特定目标对象的快速、准确的处理和检测。它将需要在实验室进行的样品处理、生化反应和结果检测等关键步骤都汇聚到了一张小小的芯片上进行，故又被业界誉为“芯片实验室”。

从1990年Manz与Widmer开发了芯片上进行的毛细管电泳后，科学界和产业界都纷纷介入到这一新兴领域进行以毛细管电泳为主要应用对象的各种微流控芯片研发。两年后，安捷伦、岛津、日立等公司都完成相应的微流控产品/系统的研发，并将其投入市场。

1994年，美国橡树岭国家实验室的研究人员Mike Ramsey在Manz与Widmer的原有研究基础上，改进了芯片毛细管电泳进样方法，提高了其性能。

同年，世界首届国际微全分析系统学术在荷兰Enschede举行，微流控芯片全面进入大众视野。次年，全球首家专门从事微流控芯片技术的公司Caliper Life Sciences在美国马萨诸塞州成立。

从1995年首家微流控技术公司诞生开始，微流控芯片正式开启了商业化、产业化之路，芯片的快速模板复制法PDMS、芯片的软光刻微阀/微泵被相继提出，首台微流控芯片商品化仪器在1999年被安捷伦公司和Galiper公司联合推出，被应用于生物分析和临床分析领域。

在国外已经发展了十年的微流控技术，直到了二十一世纪初才正式进入中国，伴随着（IVD）产业在中国的逐步兴起，微流控在近几年才逐步被人熟知。

研制技术百花齐放

打响微流控赛道第一枪的是《Lab on a Chip（芯片实验室）》。该刊创建于2001年，专门用于收录微流控技术研究类文章。一年后，中国迎来了首次以微流控为主题的学术会议，即北京举办的首届全国微全分析系统会议，实现微流控芯片大规模集成。

中国对微流控的研究起步于此，从2002年开始，国内逐渐兴起了微流控相关专利产品申请的浪潮，截止到2012年，年申请量已经达到100个，2016年达到最高峰，年相关专利产品申请总数突破600件；随后年专利申请数有些降低，但每年依然保持在400件以上。同时，中国科学家在微流控技术领域发表的论文数已居世界第二，微流控相关专利产品申请数量也仅次于美国。

21世纪以来国内外微流控相关论文/专利每年发表/申请数量统计示意图（动脉网绘制）

伴随着对微流控技术逐年深入的研究，人们在微流控材质选择、工艺技术等相关领域上也有了更深入的探索。

从微流控的制作材料上讲，半导体材料硅材料是制备微流控芯片的首选材料，但由于微流控芯片应用场景的不断拓展，硅材质不能耐受高压，且不能兼容光学检测技术，故被抛弃。

随之迎来的是玻璃材质的微流控芯片。玻璃材质能够达到良好的电渗性质和光学性质，理论上是完美的微流控芯片制作材料，但是玻璃材质不易于光刻和蚀刻，制作工艺复杂费时，且成本昂贵，导致其不能大规模推广。

对比之下，高分子材料体现出了优势，高分子聚合物加工简单、原材料便宜，且具有良好的绝缘性、耐高压性、热稳定性、生物兼容性、气体通透性、弹性模量低等特点，能广泛应用于毛细管电泳微芯片、生化反应芯片、多种光学检测系统中。

以聚二甲基硅氧烷（PDMS）为代表的有机高分子聚合物成为了目前微流控芯片制作的热门材料。

另外，在制作工艺方面，目前广泛应用于微流控芯片制作的工艺有光刻技术、蚀刻技术、模塑法、热压法、LIGA技术、激光烧蚀技术和软光刻法等，具体操作就不展开陈述。