微液滴芯片是在傳統(tǒng)的單相微流控芯片技術(shù)發(fā)展而來的，最早由芝加哥大學(xué)Rustem F. Ismagilov教授首先提出三入口T型微液滴芯片設(shè)計，并在之后的幾年中得到廣泛關(guān)注和應(yīng)用。與單相微流控系統(tǒng)相比,由于其水/油兩相分離的特征，具有如消耗樣品和試劑量更少,混合速度更快,不易造成交叉污染,易于操控等優(yōu)勢。因此，在污染物快速高通量檢測，生物樣本分離、培育，觀察化學(xué)反應(yīng)進(jìn)度等領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)用。 

微液滴由于體積小，液體樣品之間無擴(kuò)散，反應(yīng)條件穩(wěn)定，適當(dāng)操作可實(shí)現(xiàn)迅速混合，因此可以作為微型容器，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于分子診斷、化學(xué)合成、蛋白質(zhì)結(jié)晶、DNA或者血液分析、食品工程、材料合成和新藥研發(fā)等領(lǐng)域。

微流控芯片分析技術(shù)，在尺寸上與微液滴相符，其產(chǎn)生的微液滴通常直徑可控（幾微米到幾百微米），且微液滴直徑分布小（1–3%），因此成為目前最受歡迎的微液滴形成技術(shù)。

從微液滴產(chǎn)生結(jié)構(gòu)劃分，可將其分為T型結(jié)構(gòu)（T-junction），流動匯聚型（flow focusing）和共軸聚焦法(Co-flow)。

微流控芯片微液滴操控系統(tǒng)的潛在優(yōu)勢:

( 1) 樣品需求少。在滿足檢出限要求范圍內(nèi)，可將分析樣品根據(jù)實(shí)驗需求由連續(xù)流分割為分散流(微液滴) ,從而避免了因連續(xù)流充滿整個通道而造成的試劑浪費(fèi)。另外，微液滴體積為納米級,從而減少分析時對樣品和試劑用量的需求，這一點(diǎn)在醫(yī)藥中間體等珍貴樣品的分析上顯得尤為重要。

( 2)混合速度快。很多時候?qū)悠返姆治龆忌婕暗轿镔|(zhì)的混合反應(yīng),當(dāng)流體通道尺寸減小到微米級時,由于雷諾系數(shù)太小(0. 01～100) ,微通道內(nèi)流體成穩(wěn)定的層流狀態(tài),所以很難實(shí)現(xiàn)快速均勻的混合,而微液滴只需數(shù)秒甚至數(shù)微秒便可以在蜿蜒的通道內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速均勻的混合。

(3)裝置操作簡單。微流控連續(xù)流系統(tǒng)因通道內(nèi)樣品溶液相互貫通,所以在檢測分析時對微芯片整體的密封性要求很高,不能有死體積,更不能有泄露之處,有時還需要集成很多閥門,所以整體裝置制作工藝較為復(fù)雜。而離散化微液滴操控系統(tǒng)因其分析單元為微液滴,作為一個完整分析單元的微液滴之間并無直接關(guān)聯(lián),所以在一定程度上降低了對芯片的制作要求。同時,通過調(diào)節(jié)流體流速比即可改變微液滴內(nèi)組分含量和微液滴間的混合。如果采取多相流法,只需幾個微量注射泵和一套檢測系統(tǒng)便可以實(shí)現(xiàn)在微流控芯片上對微量物質(zhì)的合成和檢測。

(4)重復(fù)性好。現(xiàn)在被廣泛用于制作微流控芯片材料的聚二甲基硅氧烷( PDMS)對氣體有一定的通透性,這對于那些以PDMS為芯片材料,且對實(shí)驗環(huán)境要求苛刻的分析研究會造成一定影響。但微液滴被互不相溶的惰性連續(xù)相包埋其中,這大大增強(qiáng)了微液滴內(nèi)活性組分的抗干擾性。另外,每個微液滴都是一個獨(dú)立的分析單元,因此相應(yīng)地提高了檢測的重復(fù)性。

(5)易于精確操控。基于介質(zhì)的電潤濕法在操控單個微液滴上已顯示出了強(qiáng)大的靈活性,通過電腦編程控制可精確地實(shí)現(xiàn)通道內(nèi)微液滴的傳輸、混合和分離。同時,通過不斷優(yōu)化對芯片通道的設(shè)計以及對相關(guān)理論研究的深入,多相流法同時對大量微液滴的精準(zhǔn)操控技術(shù)也將越來越成熟。