微流控技术是一种在尺寸为数十至数百微米的通道网络中操纵和控制流体的技术,可以把实验室常见的生物、化学分析操作集成到芯片上,实现传统生化分析操作的小型化、集成化和自动化。微流控芯片有着高通量、样品消耗低、响应速度快、便于携带等优势,已经在生化分析、定点医疗、分子诊断、生物制药、环境检测等领域得到了广泛应用。然而,随着研究的不断深入,微流控芯片实现的功能越来越复杂,传统微流控技术的驱动方式限制了芯片的大规模集成,而微流控技术的重要分支离心微流控技术,能够很好地解决这个问题。离心微流控技术是利用电机旋转产生的离心力作为液体的驱动力,将生化检测分析流程集成在一个光盘大小的圆盘上的技术,因为驱动方式简单、成本低廉、集成度高等特点在学术领域和工业领域得到越来越多的关注和应用。本文提出了一种多功能离心力微流控系统,对系统进行了模块化的设计和分离。首先,检测芯片与系统进行了分离,只需要更换不同的微流控芯片,即可在系统中完成不同的检测。其次,系统各功能模块也进行了分离,包括主控板,检测板,电源板,控制板,被动板等,各模块之间相对独立,方便系统的维护和升级。系统集成了检测功能,可以用于荧光、化学发光的实时检测,系统能够实现加入检测芯片后,得到检测结果。系统集成了无线供电功能,系统中的旋转部分可以引入单片机控制以及加热融化的石蜡阀等,增加了芯片设计的灵活性。系统在手机上实现了智能操控平台,在平台上可以对芯片中使用的各种元器件进行定义,单独对元器件进行控制,也能编写流程,实现检测过程的自动化。本文还对系统的一体化设计进行了探索,设计了样机,将其用3D打印技术打印出来,并成功将系统安装到样机内。本文基于多功能离心力微流控系统,在双态模型基础上设计了液滴生成及全血DNA提取芯片。传统的离心力微流控芯片,液体通常只能在离心力的作用下径向向外流动,这在一定程度上限制了芯片所能实现的功能。通过在离心力芯片上引入额外的轴,利用旋转加速度产生的欧拉力,可以使芯片具有“左态”和“右态”两种状态,从而能在芯片上实现更复杂的控制。本文实现了多并行的双态芯片,并基于双态模型设计了液体计量以及液滴生成芯片,实验结果表明基于双态模型的液滴生成方式产生的液滴均匀性良好,而且这种方式通过一次“左态”、“右态”的切换产生液滴,液滴产生时机是可控的。本文基于双态模型,设计了全血的DNA提取芯片并进行了生物实验,与标准离心柱实验结果进行对比,结果表明基于双态提取芯片得到的DNA纯度与标准离心柱相差很小,提取的DNA可用于核酸扩增反应。本文接着DNA提取芯片设计了用于PCR的芯片,利用双态的特性,设计了两个不同温度的反应腔,使液体在两个反应腔之间来回流动从而实现热循环。本文结合石蜡阀和螺旋通道结构,设计了DNA提取及重组酶介导扩增(RAA)芯片。石蜡阀保证了试剂能够顺序加载,螺旋分发结构可以实现单芯片上多参数的检测,最终的实验结果表明,该芯片能很好地实现RAA扩增。