微流控分析芯片是MEMS技术与微流体力学、化学、生物学、医学等学科交叉的产物，它是指最大限度地把采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等分析功能集成为一体的微型全分析系统(μTAS)。微流控分析芯片的结构特征是：通过微管道网络连接微泵、微阀、微储液器等微流体器件，并集成微电极、微检测等元件于芯片上，具有进样、稀释、混合、反应、分离、计量等功能。微泵是微流控分析芯片的主要部分，是微流控分析芯片内样品驱动的动力源和核心元件，因此可广泛应用于微流控分析芯片的微泵研究就显得刻不容缓。本文在分析微尺度条件下流体流动的理论基础上，提出了两种新型的无阀微泵，根据流体力学的基本理论和数值模拟方法对其结构进行了优化，并实验证明这两种微泵不仅结构新颖，而且工作性能较好，实用性强。本文开展的主要工作包括： 一、开展了一系列无阀微型扩散/收缩泵的研究工作。由于微型扩散/收缩管是微型扩散/收缩泵内的核心部件，所以本工作首先研究了平滑侧壁扩散/收缩管内气体和液体的流动特性。实验表明最细口宽度为5μm和40μm的扩散/收缩管仍可以实现整流作用，而且流阻效率随着扩散/收缩管角度的减小和长度的增加而增加，最后从实验结论中得出一组平滑侧壁扩散/收缩管最优的结构参数。仿效鲨鱼鳍和蝴蝶蝶翼上的微结构，我们设计了改善流阻效率的固定鳞片和可动鳞片式扩散/收缩管结构，实验结果表明对于固定大鳞片扩散/收缩管而言，在气体和液体作为实验流体的条件下，其流阻效率比光滑侧壁扩散/收缩管提高了10﹪，而相应的压电驱动液体微泵性能则提高了140﹪(100V，3kHz)。本文研究的微型扩散/收缩泵在驱动电压为20V的条件下就开始工作，泵液速率为36μL/min，工作的最佳频率为3.4kHz.，扬程为4cm水柱。 二、依据宏观喷射理论设计了基于MEMS技术的微型气体射流泵。分别利用FLUENT数值模拟和实验对比分析了喉管长度、喉管倾角、喷嘴锥角对射流泵性能的影响，得到了射流泵工作性能最佳的结构参数分别为115μm，13°和30°，实验结论与模拟结论基本吻合。射流泵在驱动压力为2kPa时就开始工作，普通医用注射器就可以驱动其工作，且流动无脉动。使用负压抽吸液体进入芯片的方法可减少气泡淤积，微型射流泵制备工艺简单、泵体材料可选范围广、实用性强。 三、在上述两种微泵设计工作的基础上，我们开展了集成荧光PCR芯片系统的探索，实验证明两种微泵均可以实现微流体芯片的进样。配合集成的微加热器、微传感器、隔热槽，构成集成微流控PCR芯片系统。实验结论表明，本文所研究的集成PCR芯片系统，在外部控温电路的控制下，系统各项性能指标均优于传统的PCR控温仪，因此可以在其上快速、高效的进行荧光在位PCR反应。 四、与中科院力学所合作建立了微尺度条件下气体和液体流动的测量系统，分析了实验系统的不确定度，并验证了其可行性。这些测试系统主要应用于本文所设计的几种微结构的性能测试上。