近年來，微流控技術的出現(xiàn)改變了在試管中混合生物和化學化合物的標準方法。這個創(chuàng)新領域結合了微納米技術、生物化學、工程和物理學的原理，以在微米尺度上操縱流體的行為，在像郵票一樣小的芯片上進行傳統(tǒng)上費力的實驗室工作。

微流控技術為即時診斷的實時、高通量測試提供了一種新途徑，有助于從微小樣本中識別毒素或危險病原體。在實驗室之外，從噴墨打印機頭到妊娠試驗，各種技術都支持微流體技術。雖然比傳統(tǒng)方法更精簡，但仍然存在限制微流體實驗效率的限制。

對于微流體中使用的基于乳液的樣品，每個單獨的液滴代表一個實驗。可以對每個液滴進行分析，因此任何損壞的液滴都反映了失敗的實驗。通過最大限度地減少液滴碰撞和破碎，可以提高微流體系統(tǒng)的吞吐量和效率。

交通圈減少微流控芯片擁堵，當液滴從寬通道漏斗進入狹窄通道（料斗室）時，往往會出現(xiàn)擁塞和碰撞，導致液滴破裂。“這是一個交通問題，就像多條車道的汽車試圖擠過收費站一樣，”斯坦福工程學院的 Sindy Tang 說。

為了克服這一限制，Tang和她的團隊利用了剛性粒子行為中的一個已知現(xiàn)象，即上游障礙物或“交通圈”抑制了粒子堵塞。這種令人驚訝的觀察結果可以在糧倉或疏散房間的人中看到，但這種行為尚未在軟顆粒中得到驗證。

Tang和她的團隊由前斯坦福大學工程學研究生 Alison Bick 領導，在《美國國家科學院院刊》上報告了這種現(xiàn)象的可轉移性。在他們的實驗中，他們通過幾何受限的二維漏斗室灌注油包水液滴，芯片上嵌入了不同大小和位置的障礙物。

當障礙物被最佳放置時，液滴首先在障礙物和側壁之間變形，然后在通過狹窄的腔室收縮之前放松。“障礙物的放置有一個最佳位置，可以最大限度地減少液滴流中的破裂和碰撞，”tang解釋道。與沒有障礙物的芯片相比，位于最佳位置的交通圈將液滴破裂頻率降低了一千倍。

實驗效率、通量和穩(wěn)健性的這種顯著改進可以減少執(zhí)行基于液滴的微流體分析所需的時間，包括數(shù)字 PCR 測試和抗生素篩選。研究人員的發(fā)現(xiàn)也可能對更遠的領域產生影響，例如，在乳液或泡沫材料的 3D 打印中，在保持出口液滴尺寸和均勻性的同時，實現(xiàn)更快的流速。

該團隊的結論是，通過在“最佳位置”放置障礙物，可以實現(xiàn)有序的液滴流動。該解決方案的優(yōu)雅在于其簡單性，使其可以方便地在其他微流體平臺中實施。