通常把微米尺度或接近微米尺度空间里的流动称为微流体。以层流或低雷诺数为主要特征的微流体的操控简称为微流控。微流控研究的空间尺度在1微米至1毫米。微流控的重要特征之一是：微尺度环境下具有独特的流体性质，如层流和液滴等。借助这些独特的流体现象，微流控可以实现一系列常规方法所难以完成的微加工和微操作。它是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料和生物医学工程的新兴交叉学科[1]。

微流控技术是指在至少有一维为微米甚至纳米尺度的低维通道结构中控制体积为皮升至纳升的流体进行流动并传质、传热的技术[2]，可广泛应用于生化分析、免疫分析、微创外科手术、环境监测等众多领域[3]。微流控的早期概念，可以追溯到19世纪70年代，采用光刻技术在硅片上制作的气相色谱仪，而后又发展为微流控毛细管电泳仪和微反应器等。微流控在20世纪80年代兴起，并在DNA芯片，芯片实验室，微进样技术，微热力学技术等方面得到了发展。目前，微流控被认为在生物医学研究中具有巨大的发展潜力和广泛的应用前景[4]。

我国的微流控技术研究起步较早，早在1996年即有学者开始从事微流控芯片分析的研究[5]。目前已涌现出一大批不可替代的关键性技术。自20世纪90年代起很长一段时间，微流控芯片也被称为芯片实验室(Lab on a Chip)和微全分析系统(micro-Total Analytical System)。经过20多年的发展，微流控芯片的功能扩大，应用增多，已远远超出了“分析系统”的范畴，成为多学科交叉的强大科学技术平台。作为一个已有二十余年发展历史的科学技术，微流控芯片研究的主流已从平台构建和方法发展转为不同领域的广泛应用，并从应用的需求中寻求解决其中的科学问题，进而带动产业化的迅速发展[6]。最近十几年微流控芯片迅速推广。

流体在微流控的微通道中的流动现象与其在宏观尺度通道中不同，这些现象是微流控的重要特征和标志[7]。主要的流体现象有层流和液滴。层流与湍流相对应，是指流体的层状流动。在粘性力远远大于惯性力时层流就会出现[8]。利用层流的几何规律性，可以实现材料、化学环境和细胞在微通道中的有序排布。另外，在层流情况下，湍流基本消失，分子扩散将成为微尺度下传质的主要途径。由于扩散速率与分子自身的特性有关，利用分子在微通道中的不同扩散距离可以将不同的分子进行分离。也因为如此，层流下的液体混合过程相对缓慢[9]。当两相不互溶的液体在微流控通道中流动时，在界面张力和剪切力的作用下，其中一相流体会形成高度均一的间断流，即液滴。常见的微通道结构为T型和ψ型。在某些情况下，含有不同高分子聚合物的水相液体在微流控通道中也会形成不互溶的液滴。

微流控检测分析芯片将成为新一代即时诊断（POCT）的主流技术。微流控芯片与传统的实验设备相比具有微型化、低消耗、高通量,以及功能集成化的特点,是拓展和普及即时定点检测(Point-of-Care,POC)检测及应用的关键核心技术[10]。目前有多种微流控技术可以在芯片上实现对粒子的控制，例如，机械式控制法、化学控制法、激光控制法、磁学控制法、声学控制法等。微流体装置及组件主要包括驱动元件微泵、控制元件微阀[11]、微通道、微喷、微传感器和微混合器等[12]。在微流控系统中，往往需要对微流体进行精确的控制，可以说微型阀是微流控系统中最为重要的部件之一。

微型阀的发展主要经历了两个阶段，在发展的早期阶段主要是以 MEMS 技术为基础制作开发，包括压电微型阀，磁性微型阀，静电微型阀等。微机电系统 (Micro Electro Mechanical Systems, 缩写为MEMS) 一般是指以集成电路等工艺批量制作的, 集微型机构、微型传感器、微型执行器及信号处理和控制电路等于一体的装置[13]。随着微电子技术，材料与制造技术的飞速发展[14],1988 年美国 UC(Berkeley)Muller小组[15] 发表了转子直径为60～100μm的硅静电马达的研究成果, 促使各国展开对微电子机械系统(MEMS)的深入研究。微小型化的尺度效应 ,微细加工工艺,微型机械材料和微型构件 ,微型传感器,微型执行器 ,微型机械测量技术 ,微量流体控制系统 ,微系统的集成与控制[16] 等八个方面成为 MEMS 的主要研究方向 ,微流体力学是其中一项重要的基础理论.对微流体运动状态的研究将对微流体器件的结构优化和控制产生积极影响[17].

在过去十年中，对微流体装置的分析出现了小型化总分析系统（μTAS）[18]。因为它的高通量，小型化，集成化和自动化，μTAS已被公认为是影响深远的强大工具,已被用于执行各种科学任务，如检测，混合操作，分离和泵送样品[19]。作为微流控系统发展水平的重要标志，微型阀在近年来获得了迅速发展，各种非传统技术已被应用于微型阀的开发中，如外部气动有源微型阀，相变微型阀等。介电电泳芯片是随着微全分析系统（μTAS）和微机电系统（MEMS）[20]的发展而出现的微型器件[21]。介电电泳技术可在不进行样品预处理的情况下直接对待测样品进行富集分离操控，从而可以最大限度地维持待测样品的生理活性。介电电泳芯片所具有的低试剂消耗量、非侵入性等优点，使其在细胞分析以及药物筛选等领域具有相当重要的研究意义和实用价值[22]。

综上所述，作为一个已有二十余年发展历史的技术，国内外的知名学者对微流控技术作了充分研究，微流控研究的主流已从平台构建和方法发展转为一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料和生物医学工程的新兴交叉学科。近些年来更是在多个领域收获了广泛的成果。其中就有关于电动微阀注入阶段的流动控制特性的研究，然而怎样更加贴近实际工程应用，还需要更近一步的理论研究和实验研究。因此，基于COMSOL Multiphysics软件，对电动微阀注入阶段进行数值模型，模型建立，分析处理都是非常必要的，具有相当高的理论价值以及实际应用价值，值得我们的高度重视。

2. 研究的基本内容与方案

2．1研究内容