微流控芯片，又稱芯片實(shí)驗(yàn)室，是指將化學(xué)和生物領(lǐng)域涉及的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測(cè)、細(xì)胞培養(yǎng)、分選、裂解等基本操作單元集成到幾平方厘米的芯片上，通過(guò)微通道形成網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)可控流體貫穿整個(gè)系統(tǒng)，取代常規(guī)化學(xué)或生物實(shí)驗(yàn)室的各種功能的技術(shù)。從物理上講，微流控芯片是一種控制微小通道或構(gòu)件中微小流體流動(dòng)的系統(tǒng)。它依靠微通道網(wǎng)絡(luò)連接，使網(wǎng)絡(luò)連接平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵部件是微泵、微閥、微混合器和各種新型生物電子傳感器，其中通道和構(gòu)件的尺寸是幾十到幾百微米。該技術(shù)側(cè)重于構(gòu)建微流控通道系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的微流控制功能，是目前快速發(fā)展的多學(xué)科高度交叉的技術(shù)領(lǐng)域之一。微流控技術(shù)不僅是一門科學(xué)，也是一門技術(shù)，是在化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、納米技術(shù)、微電子和微機(jī)械的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門全新的交叉學(xué)科。

微流控芯片的基本特點(diǎn)和最大優(yōu)勢(shì)是各種單元技術(shù)在整體可控的微小平臺(tái)上靈活組合，大規(guī)模集成，利用微系統(tǒng)中流體特有的尺度效應(yīng)，大大提高樣品處理和響應(yīng)效率，準(zhǔn)確獲取樣品中的大量信息，從而達(dá)到樣品消耗低、靈敏度高、檢測(cè)快、通量輸出高、在線自動(dòng)化操作的目的。利用芯片快速多通道的特點(diǎn)，顯著提高分析篩選通量，同時(shí)縮小儀器體積。

芯片實(shí)驗(yàn)室作為一個(gè)平臺(tái)，其研究工作始于芯片毛細(xì)管電泳。20世紀(jì)90年代初，D.Iarrison和A.Manz開(kāi)展了早期芯片電泳的開(kāi)拓性研究，顯示了其作為分析化學(xué)工具的潛力；20世紀(jì)90年代中期，美國(guó)國(guó)防部提出了對(duì)士兵個(gè)體生化自檢設(shè)備的便攜性要求，催生了全球微流控芯片的研究；20世紀(jì)90年代中后期，R.Mathies等發(fā)表了一系列關(guān)于實(shí)現(xiàn)芯片電泳快速DNA分析的論文；隨著微制造技術(shù)的發(fā)展，微流控芯片的研究經(jīng)歷了一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)期，使得科學(xué)研究帶動(dòng)了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。第一家從事芯片實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的Caliper公司成立并推出了第一臺(tái)商業(yè)儀器；20世紀(jì)90年代，微流控芯片被認(rèn)為是一個(gè)分析化學(xué)平臺(tái)，往往與微全分析系統(tǒng)的概念混合。2000年，G.Whitesides等PDMS軟刻蝕方法在Electrophoresis上發(fā)表，2002年S.Quake等在Science雜志上發(fā)表了題為微流控大規(guī)模集成芯片的文章，介紹了集成了2056個(gè)微閥和256個(gè)750pL微反應(yīng)器的2.5cmX2.ScmPDMS芯片[}]，這些里程碑式的工作使學(xué)術(shù)界和工業(yè)界看到微流控芯片超越了微全分析系統(tǒng)的概念，發(fā)展成為科技的重大潛在能力，進(jìn)一步展示了微流控芯片從簡(jiǎn)單的電泳分離到大規(guī)模多功能集成實(shí)驗(yàn)室的飛躍。LabonaChip雜志于2001年創(chuàng)刊，迅速成為該領(lǐng)域的主流出版物，引領(lǐng)全球微流控芯片研究的深入開(kāi)展。美國(guó)Business2.0雜志2004年9月的一篇封面文章稱，芯片實(shí)驗(yàn)室是改變未來(lái)的七大技術(shù)之一。一期Nature雜志于2006年7月出版，發(fā)表了包含7篇評(píng)論文章的芯片實(shí)驗(yàn)室專輯，從不同角度闡述了芯片實(shí)驗(yàn)室的研究歷史、現(xiàn)狀和應(yīng)用前景，并在編輯部的社會(huì)評(píng)論中指出：芯片實(shí)驗(yàn)室有可能成為本世紀(jì)的技術(shù)。這充分反映了微流控領(lǐng)域發(fā)展的巨大潛力和活力。目前，微流控芯片已經(jīng)成為發(fā)展最快的分析研究技術(shù)之一，其戰(zhàn)略意義得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的認(rèn)可。

自20世紀(jì)90年代中后期以來(lái)，中國(guó)科學(xué)院和一些大學(xué)的一批研究小組在中國(guó)政府各項(xiàng)目的支持下，從不同領(lǐng)域切入微流控芯片，開(kāi)展了卓有成效的工作。2009年，中國(guó)科學(xué)家在LabonaChip雜志上發(fā)表的論文數(shù)量居世界第二。2010年，在雜志成立十周年之際，由作者研究團(tuán)隊(duì)主持編輯，出版了一張題為《聚焦中國(guó)》的專輯，反映了中國(guó)大陸、香港和臺(tái)灣省學(xué)者在芯片實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)域的研究進(jìn)展。

理論上，微流控芯片可以應(yīng)用于任何涉及流體的學(xué)科，其中最直接的應(yīng)該是化學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)。同時(shí)，其第二波影響已經(jīng)滲透到一些傳統(tǒng)觀念中不涉及流體的學(xué)科，如光學(xué)和信息學(xué)。微型化、集成化、便攜化的優(yōu)勢(shì)使其直接面向社會(huì)各界的實(shí)際需求，在疾病診斷、藥物篩選、環(huán)境檢測(cè)、材料合成、食品安全、司法鑒定、反恐、體育競(jìng)賽、航天等各個(gè)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)應(yīng)用，前景廣闊。