微流控芯片，又稱芯片實驗室，是指將化學和生物領域涉及的樣品制備、反應、分離、檢測、細胞培養、分選、裂解等基本操作單元集成到幾平方厘米的芯片上，通過微通道形成網絡，通過可控流體貫穿整個系統，取代常規化學或生物實驗室的各種功能的技術。從物理上講，微流控芯片是一種控制微小通道或構件中微小流體流動的系統。它依靠微通道網絡連接，使網絡連接平穩運行的關鍵部件是微泵、微閥、微混合器和各種新型生物電子傳感器，其中通道和構件的尺寸是幾十到幾百微米。該技術側重于構建微流控通道系統，實現各種復雜的微流控制功能，是目前快速發展的多學科高度交叉的技術領域之一。微流控技術不僅是一門科學，也是一門技術，是在化學、生物學、醫學、納米技術、微電子和微機械的基礎上發展起來的一門全新的交叉學科。

微流控芯片的基本特點和最大優勢是各種單元技術在整體可控的微小平臺上靈活組合，大規模集成，利用微系統中流體特有的尺度效應，大大提高樣品處理和響應效率，準確獲取樣品中的大量信息，從而達到樣品消耗低、靈敏度高、檢測快、通量輸出高、在線自動化操作的目的。利用芯片快速多通道的特點，顯著提高分析篩選通量，同時縮小儀器體積。

芯片實驗室作為一個平臺，其研究工作始于芯片毛細管電泳。20世紀90年代初，D.Iarrison和A.Manz開展了早期芯片電泳的開拓性研究，顯示了其作為分析化學工具的潛力；20世紀90年代中期，美國國防部提出了對士兵個體生化自檢設備的便攜性要求，催生了全球微流控芯片的研究；20世紀90年代中后期，R.Mathies等發表了一系列關于實現芯片電泳快速DNA分析的論文；隨著微制造技術的發展，微流控芯片的研究經歷了一個快速發展的時期，使得科學研究帶動了產業化發展。第一家從事芯片實驗室技術的Caliper公司成立并推出了第一臺商業儀器；20世紀90年代，微流控芯片被認為是一個分析化學平臺，往往與微全分析系統的概念混合。2000年，G.Whitesides等PDMS軟刻蝕方法在Electrophoresis上發表，2002年S.Quake等在Science雜志上發表了題為微流控大規模集成芯片的文章，介紹了集成了2056個微閥和256個750pL微反應器的2.5cmX2.ScmPDMS芯片[}]，這些里程碑式的工作使學術界和工業界看到微流控芯片超越了微全分析系統的概念，發展成為科技的重大潛在能力，進一步展示了微流控芯片從簡單的電泳分離到大規模多功能集成實驗室的飛躍。LabonaChip雜志于2001年創刊，迅速成為該領域的主流出版物，引領全球微流控芯片研究的深入開展。美國Business2.0雜志2004年9月的一篇封面文章稱，芯片實驗室是改變未來的七大技術之一。一期Nature雜志于2006年7月出版，發表了包含7篇評論文章的芯片實驗室專輯，從不同角度闡述了芯片實驗室的研究歷史、現狀和應用前景，并在編輯部的社會評論中指出：芯片實驗室有可能成為本世紀的技術。這充分反映了微流控領域發展的巨大潛力和活力。目前，微流控芯片已經成為發展最快的分析研究技術之一，其戰略意義得到了學術界和工業界的認可。

自20世紀90年代中后期以來，中國科學院和一些大學的一批研究小組在中國政府各項目的支持下，從不同領域切入微流控芯片，開展了卓有成效的工作。2009年，中國科學家在LabonaChip雜志上發表的論文數量居世界第二。2010年，在雜志成立十周年之際，由作者研究團隊主持編輯，出版了一張題為《聚焦中國》的專輯，反映了中國大陸、香港和臺灣省學者在芯片實驗室領域的研究進展。

理論上，微流控芯片可以應用于任何涉及流體的學科，其中最直接的應該是化學、生物學和醫學。同時，其第二波影響已經滲透到一些傳統觀念中不涉及流體的學科，如光學和信息學。微型化、集成化、便攜化的優勢使其直接面向社會各界的實際需求，在疾病診斷、藥物篩選、環境檢測、材料合成、食品安全、司法鑒定、反恐、體育競賽、航天等各個領域開發應用，前景廣闊。