基于微电子机械系统(MEMS)技术的微流控分析芯片具有分析速度快、样品与试剂消耗少、污染小、能耗低、集成度高等优点，在基因分析、临床医学、食品安全、环境科学等领域显示了广阔的应用前景。另一方面，随着仪器水平和分析技术的不断进步，相对落后的样品预处理技术已成为整个分析过程的瓶颈。本论文在研究综述关于样品预处理微流控芯片的基础上，发展了芯片制备技术，成功研制出错流过滤细胞分离微流控芯片、集成多孔载体固相萃取(SPE)微流控芯片、鞘流式细胞破裂微流控芯片和集成化血样预处理微流控芯片。 (1)分析芯片细胞分离技术及理论，提出错流过滤芯片技术，设计并制备盲端过滤和错流过滤血细胞分离芯片，错流过滤芯片可避免盲端芯片的堵塞问题，能连续收集分离产物，白细胞分离率可达27.4％，约为国外报道盲端过滤芯片的2倍。 (2)研究芯片固相萃取技术及理论，提出并成功研制出集成多孔载体SPE微流控芯片，多孔载体结构稳定、分布均匀、可湿性好、比表面积大。该芯片成功提取预纯化基因组样品、血样和干细胞中的DNA，提取效率可达87％，成功用于PCR反应，达到国际报道水平。 (3)基于计算流体力学(CFD)进行微流体混合模拟仿真，设计并研制成鞘流式细胞破裂芯片，在几秒钟内实现血细胞的快速破裂。 (4)研制成一种集成化血样预处理芯片，它集细胞分离、细胞破裂和DNA纯化于一体，具有结构简单、宏微接口友好、可与多种分析仪器连用等优点，成功实现微升级全血样品的预处理，重复性较好，DNA提取效率为35.7ng/μL，满足后续酶反应要求，达到商用试剂盒水平。 (5)研究开发了一种可逆封装芯片技术，具有密封强度高、制备简单、制作成本低、成品率高等优点。