浓度梯度是指一定的区域内溶质浓度以递增或递减的规律分布,这一概念在生物医学及化学领域具有重要意义,尤其随着蛋白质筛选、酶动力分析及细胞生物学研究的深入,不同浓度样品的类比分析是实验中的重要环节。目前不同浓度的样品主要依靠传统人工配制方法,费时费力,在机器人技术发展起来后,机器人操作可以对不同试剂进行组合,但是试剂配制用时较长、消耗量较大,梯度的精确度低。近年来,随着微流控技术的发展,对于不同浓度的条件筛选实验,通常在微流控芯片中进行。因此,本文对于传统配制浓度梯度溶液方式繁琐、梯度不精确等问题,基于液滴微流控技术,开发一种结构简单,易于操作,可快速生成稳定、精度高的浓度梯度芯片。首先,综合阐述了国内外液滴生成技术及浓度梯度的研究现状,通过理论与仿真分析的方式,深入探究微通道内流体流动和液滴形成机理,得到影响液滴生成过程的因素,并对共轴流通道中液滴的生成状态进行综合分析。之后基于共轴流法,建立W/O油包水型的液滴生成模型,模拟微通道中两相流形成液滴的过程,仿真分析了与液滴生成大小相关的表面张力、粘性力及各相流速等因素,为后续实验提供指导。其次,对微通道内流体混合与静态浓度梯度生成进行了理论和仿真分析。基于对流扩散效应,分析微通道内流体混合及影响浓度的因素;在静态浓度梯度仿真部分,通过调节两个液滴的比例模拟两相流以不同比例混合的过程,为微流控芯片中生成浓度梯度提供了理论分析。再次,介绍了浓度梯度液滴微流控芯片的设计与加工。结合前期理论及仿真分析,探讨了芯片的设计方案,包括技术方案和结构方案两方面,针对制定的设计方案选取芯片加工中需要的设备与材料,并将芯片的制作流程进行了系统地整理,对加工中的关键问题进行了说明,最后采用玻璃毛细管研制出所需的芯片实物。最后,采用研制的芯片进行了浓度梯度液滴生成实验。首先搭建实验系统及准备实验所需材料,进行单乳液滴的生成实验,单乳液滴由两相水溶液混合而成,单分散性良好。通过实验探究了单乳液滴尺寸与各相流速的关系,对前期仿真结果加以验证。之后开展浓度梯度液滴的生成实验,以纳升级流体制备出103-104数量级的浓度梯度液滴,实现了以简单芯片结构生成高数量级浓度梯度微液滴的研究目标,有效降低样品的耗费、提高浓度梯度试剂的配制效率。