微流控芯片技術以其高通量、低消耗、快速分析等特點在生化分析、醫療診斷領域有著廣闊的應用前景。降低微流控芯片的加工和使用成本，簡化儀器設備的需求，將其更好地應用于現場檢測是本論文力求解決的關鍵問題。

本論文以微通道內的表面張力作用為核心，提出了五種分析新方法，對微通道內的各種操作與驅動技術進行了有益的探索。提出了一種在微通道內測定液體表面張力的新方法，僅使用15微升的樣品在一分鐘內即可測定多組平行數據，同時能夠進行變溫條件下的表面張力測定。對七種有機溶劑的測定結果表明此方法具有較高的準確度(0.4-6.4%)和精密度(RSD2%，n=9)。設計了一種新型的進樣口，利用表面張力的作用在微通道內生成體積可控(74-576

nL)的均一液滴(RSD0.56%，n=70)，避免了載液的使用和流速對液滴狀態的影響。同時實現了微通道內液滴的融合和液滴內試劑的高速混合，利用兩種控制液滴運動的手段，在1秒內實現試劑的完全混合。

利用表面張力控制聚苯乙烯微珠的自組裝，將其用做模板通過軟光刻法加工陣列式芯片用于單細胞的研究。加工模板時間少于十分鐘，具有結構尺度可調的優點，適合固定各種尺寸的細胞用于單細胞研究。建立了一種使用光刻法在微通道內加工凝膠微結構固定生物分子和細胞的方法。使用表面張力進樣技術進行了微通道內的生化分析，對DNA分子的檢測限達到1

pM。利用熒光顯微鏡精確控制激發光，實現了微通道內單細胞的選擇性捕獲與研究，操作簡便且固定細胞速度較快(5 s)。

發展了紙基微流控芯片技術，將其成功的應用在質譜的常態離子化檢測中，能夠對肽和蛋白質等各種分子進行直接檢測，檢測限達到ppb級。利用紙基微流控芯片對復雜樣品的前處理能力，實現了對血液和尿樣中藥物和毒品的定性與定量分析，具有樣品消耗少(1μL)，檢測速度快(1

min)，準確度高等優點。同時還實現了樣品的預分離和在線衍生化的應用。