微流控學是指行為、精確控制和操作，這些流體在幾何上受限于小范圍（通常為亞毫米級）的尺寸，毛細管滲透在該范圍內控制質量傳輸。它是一個多學科領域，涉及工程、物理、化學、生物化學、納米技術和生物技術。它在處理少量流體以實現多路傳輸，自動化和高通量篩選的系統設計中具有實際應用。微流控技術是在1980年代初出現的，并被用于發展噴墨打印頭，DNA芯片、單芯片實驗室技術，微推進和微熱技術。

通常，micro表示以下功能之一：

• 小體積（μL、nL、pL、fL）
• 小尺寸
• 低能耗
• 微域效應

通常，微流控系統輸送、混合、分離或以其他方式處理流體。各種應用都依賴于使用毛細管力的被動流體控制，該形式為毛細管流量調節元件，類似于流量阻力器和流量加速器。在一些應用中，外部致動裝置另外用于介質的定向運輸。例如，旋轉驅動器施加離心力以在無源芯片上進行流體傳輸。主動微流控是指通過主動（微型）組件（例如微型泵或微型閥）對工作流體的定義操作。微型泵以連續的方式供應流體或用于計量。微型閥確定泵送液體的流向或移動方式。通常，通常將在實驗室中執行的過程微型化在單個芯片上，從而提高效率和遷移率，并減少樣品和試劑的體積。

微觀尺度上的流體行為可能與“大流體”行為不同，因為表面張力、能量耗散和流體阻力等因素開始主導系統。微流控學研究了這些行為如何改變，以及如何解決它們或將其開發用于新用途。

在小規模（通道大小約為100?納米至500?微米）下，會出現一些有趣的，有時是不直觀的特性。特別地，雷諾數（將流體動量的影響與粘度的影響進行比較）可能變得非常低。一個關鍵的結果是，隨著流動變成層流而不是湍流，并流流體不一定按照傳統意義混合。它們之間的分子轉運通常必須通過擴散。

還可以確保化學和物理特性（濃度、pH、溫度、剪切力等）的高特異性，從而在單步和多步反應中獲得更均勻的反應條件和更高等級的產物。

微流控流動僅需受到幾何長度尺度的限制-用于實現這種幾何約束的方式和方法高度依賴于目標應用。傳統上，微流控流是在封閉通道內部產生的，通道橫截面約為10μmx 10μm。這些方法中的每一種都有其自己的相關技術來維持穩健的流體流動，這些技術已經發展了幾年。

微流控的種類主要有：開放式微流控、連續流微流控、基于液滴的微流控、數字微流控、紙基微流控、粒子檢測微流控、微流輔助磁泳。

微流控結構包括微氣動系統，即用于處理芯片外流體的微系統（液體泵、氣閥等），以及用于芯片上處理納升（nl）和皮升（pl）體積的微流控結構。迄今為止，微流控的最成功的商業應用是噴墨打印頭。此外，微流控制造技術的進步意味著制造商可以使用低成本塑料生產設備并自動驗證零件質量。

微流控技術的進步正在徹底改變分子生物學程序，用于酶促分析（例如， 葡萄糖和乳酸 分析）、DNA分析（例如，聚合酶鏈反應和高通量測序）、蛋白質組學以及化學合成。微流控生物芯片的基本思想是將化驗操作（如檢測）以及樣品預處理和樣品制備集成在一個芯片上。

生物芯片的新興應用領域是臨床病理，尤其是直接點的護理診斷的疾病。此外，基于微流控的設備能夠對空氣/水樣本中的生化毒素和其他危險病原體進行連續采樣和實時測試，可以作為永遠在線的“生物煙霧警報”以進行預警。

微流控技術已經為生物學家創造了強大的工具，以控制整個細胞環境，從而引發了新的問題和發現。下面列出了該技術在微生物學方面的許多不同優勢：

• 包括生長在內的一般單細胞研究
• 細胞老化：微流控設備（例如“母機”）允許跟蹤數千個單個細胞達幾代，直到它們死亡。
• 微環境控制：從機械環境到化學環境
• 通過將多個化學輸入合并到單個設備中，可以精確地確定時空濃度梯度
• 粘附細胞或狹窄染色體的力測量：可以使用光鑷或其他產生力的方法直接操縱微流控裝置中捕獲的物體
• 通過與外力產生方法（例如斯托克斯流，光學鑷子或PDMS（聚二甲基硅氧烷）設備的受控變形）耦合，限制細胞并施加受控的力
• 電場積分
• 芯片上的植物和植物組織培養
• 抗生素抗性：微流控裝置可用作微生物的異質環境。在異質環境中，微生物更容易進化。這對于測試微生物進化的加速/測試抗生素抗性的發展可能是有用的。