聚合酶链式反应(PCR)是微全分析系统(Micro total analysis system，μ-TAS)的一个关键组成部分，这使PCR芯片在微流控领域中成为最为活跃的研究方向之一。目前，PCR芯片可以分为连续流(Continuous-flow)和微室(Chamber)两种方式。本论文设计制造了具有新型流体布局的集成式连续流PCR芯片，将MEMS制造技术与控制技术相结合，运用数值模拟方法，围绕芯片的仿真、制造和实验分析进行了研究，论文的主要研究内容与结论如下： 针对目前连续流PCR芯片在流体布局上存在的不足，提出了两种新型流体布局结构，与目前主流连续流PCR芯片的逶迤布局模式相比，“T”型和“O”型布局使温度区的分布更加合理，避免了PCR反应循环中，模板变性后每次都需要跨越延伸区才能进入退火阶段，有效防止已经解旋的DNA链与同在反应试剂中的模板链和其它互补链形成非特异性产物，最终提高了芯片上DNA扩增反应的效率。 国内外在连续流PCR芯片的计算机仿真上缺乏系统深入的研究，本文在理论分析基础上，利用有限元方法，对芯片的稳态和瞬态温度特性进行了模拟仿真，对于其在不同环境和干扰下的工作能力进行了分析，对于微通道内流体，制冷器和风冷装置进行了完整的流体模拟，在芯片三个温度区的分布、温度差异和传热特性研究基础上，优化了关键参数，并通过实验验证，得到了与实验结果统一的结论。 针对目前连续流PCR芯片集成度不高，制造困难的问题，利用MEMS技术，选用以PDMS和玻璃为基础的低成本、易加工的材料，在一块芯片上集成了微加热器、温度传感器、微致冷器以及PCR微通道等功能单元，可以完成对试剂样本控制、混合以及DNA聚合酶扩增反应。 芯片制造过程中，基于软光刻等技术，对芯片及片上集成器件的一系列相关工艺进行了优化，提高了制造过程的可靠性和成品率。调整了标准SU-8工艺中的相关参数和条件，改进了反面曝光等方法，制造便于重复使用和脱模的高深宽比模具，提高了SU-8在制造微流器件制造中的可重复性；在微加热器和微传感器的制造上，改良了传统Lift-off制造方法，提高了边缘图形精度和成品率；优化了干法刻蚀工艺参数，实现了具有复杂图形的微加热器和微传感器的制造。微通道封装是微流控芯片制造中的关键步骤，本文分别采用紫外光和氧等离子方法进行了芯片键合，对紫外光照键合，研究了光照时间、放置时间和温度对PDMS表面的改性的影响，优化了键合参数。 设计制造了连续流PCR芯片温度控制系统，调整了控制策略，使控温系统的性能得到了改善，控温的精度达到了±0.4℃，给出了参数整定的方法，借助虚拟仪器技术设计出PCR芯片温控系统的软件部分，包括系统方案、程序代码和人机界面。 对设计制造的集成式连续流PCR芯片进行了全面的性能测试，采用正交实验和ANOVA分析方法，对影响芯片PCR上DNA扩增的关键因素进行了优化，并通过实验验证了PCR芯片的功能。选取优化的条件完成了模板(Hepatitis C virus DNA)和(Escherichia coli SK16S Genomic DNA)上的靶序列PCR扩增实验，成功扩增了244bp、183bp基因片断，并通过与标准PCR扩增仪的比较，证明了“T”型和“O”型流体布局对非特异条带产生有一定的抑制作用。