單相流微流體捕獲系統主要包括流體動力學捕獲、磁力捕獲、介電泳捕獲、聲學捕獲、光學捕獲等。這些單細胞的捕獲方法最近得到了很好的總結。

(a)流體動力捕捉器利用微流體通道中獨特的微觀結構和閥門來控制流體流動，從而不需要使用其他裝置來收集單個單元。微流體通道的結構就像一個過濾器，它把細胞困在流動的流體中，因此得到了大量的單細胞，不足之處是會造成相當大的細胞數量的損失。本文介紹一種微流體動力學在數字單細胞分析中的捕獲系統。該微流控裝置具有一種特殊的旁路結構，它能改變流體動力學，通過一系列旁路結構捕捉單個細胞，其單細胞捕集效率可達90%左右。

在2016年，提出了一種基于單細胞陷阱技術的新型微流控器件，其原理是等效電阻電路。它遵循最小阻力路徑的原則，能夠捕捉確定性的單細胞，實現大規模、高效和靈活的細胞捕獲。

(b)磁力分離技術以磁力為基礎，通過免疫磁標記的核酸探針或磁珠修飾與待測物雜交。這樣，通過磁場處理的微流體設備就可以捕捉到磁標的目標物。可通過正選選擇(收集與磁珠相連的靶材)或反向選擇(也就是說，收集不帶磁珠的目標物)。其唯一缺點是磁性捕獲的專一性取決于抗體和引物的設計。

(c)介質電泳捕獲介電泳(DEP)是一種可極化粒子在非均勻電場中運動的現象。采用電動操縱是常用的單片機控制方法。

該方法是用涂有細胞結合劑的顯微載玻片，并以薄電極陣列為模板，用電信號激發這些電極陣列，使之受到DEP的作用，實現了從載玻片懸浮細胞中直接捕捉不同類型的細胞。

用負DEP(nDEP)誘捕一株未接觸酵母細胞進行單細胞增殖的實驗。利用基于絕緣介質的雙向電泳(iDEP)，從哺乳動物外周血單核細胞(PBMC)混合物中捕獲單個哺乳動物乳腺癌細胞(MCF-7)。

利用外電場的不同作用，實時觀察細胞活力變化。本文對DEP誘捕細胞實驗中產生的熱效應與細胞間的直接相互作用進行了理論和實驗研究。(d)聲學捕捉表面聲波，作為一種非接觸的方法，既可以探測特定的分析物，也可以將單個細胞局限于微流體通道。它是一種聲陷波器捕捉細胞的原理，其原理是使用一對數字互感器(IDT)在施加電流、陷波器或凝聚層中產生超聲駐波。研制了一種基于駐波表面聲波(SSAW)的微流體控制裝置，用于有限數量的細胞樣本的連續富集，用于進一步的細胞研究。當前，聲捕獲器與光鉗系統結合在一起，可將其與微流場耦合在一起，具有良好的生物相容性和易于制造的特性，可用于顆粒和細胞的動態濃縮。

(e)除了上述單細胞捕獲系統之外，基于慣性力和粘彈性微流體的單細胞分離系統也成為了單細胞分離技術的發展趨勢，而精確而高通量的單細胞分離也是機械分離細胞間功能異質性的重要手段。2015年，孫佳姝研究組開發了一種結合集成膜過濾器基于慣性的微流體細胞分選儀，基于大小、無標簽、高效地分離富集全血循環腫瘤細胞，CTCs的分離效率達74.4%。在2018年，他們又報道了一個粘彈微流體系統，它可以在不需要任何細胞標記的情況下，直接從全血中選擇性地分離腫瘤細胞。

在單胞外小泡的分離和檢測方面取得了突破性進展，并發展了一種基于粘彈性分離及核酸適配體識別的微流控分離芯片，實現了單個胞外小泡的選擇性分離及對其表面蛋白的分析。結果表明，微流控生物芯片可以實現高通量單細胞檢測和分離，可望實現高精度的臨床診斷等領域。