微流控技术在过去的几十年中一直是许多学术和工业研究的焦点。随着当今人们对生物医疗检测要求的不断提高,微流控技术以其成本低、便携、高通量的优点引起了广泛关注。微流控是一种能整合多种化学、生物分析功能于单一小型芯片,处理非常微小液量的技术。迄今为止,许多常见的生物检测应用已经被集成在微流控芯片上,如血液血浆分离,核酸放大(PCR),免疫酶联反应(ELISA)以及对水质、食物的分析检测等等。然而,随着微流控应用的不断拓展,对于芯片上液流的控制也随之变的更加复杂,传统的微流控技术正面临着一些挑战。首先,许多生物检测需要进行多组并行对照实验,而对于微流控技术来说,并行实验的要求意味着繁复的手工加液,且很难实现多组同时反应,严重影响了实验效率和结果的精确度。此外,在逻辑操控方面,许多芯片设计单一,只能实现简单的功能,对于一些复杂的流程的集成十分的困难,从而局限了微流控的应用拓展与发展空间。而本文基于离心力微流控平台,为这些问题提供了一种简便的解决方案。离心力微流控平台结构简单,只需要一个电机来驱动液体,不需要繁复的人工操作。对于其上驱动的液体来说,离心力驱动的方法不依赖于液体的物化特性,如PH或离子强度,这些优点意味着许多液体可在离心力平台上驱动,许多应用也可集成在离心力微流控中。本文借助离心力微流控平台的诸多优点,设计出一系列高集成的离心力微流控芯片,在操作上不需要繁复的手工操作,且根据应用设计了不同的逻辑操控,能精确的控制流程。本文首先基于离心力微流控LOAD(Lab-on-a-disc)平台,设计和提出了一种以螺旋通道为主通道的高集成并行实时蛋白标定芯片,该芯片集成了 10组蛋白检测单元,可并行同时反应。围绕着螺旋主通道,该芯片可迅速的平均计量出十组同等体积的液体,省去了大量的人工加液操作。后续阀的精确设计,能够实现在同一转速下液流同时通过的逻辑操控,保证了 10组单元同时反应,进而保证了结果的精确性。本文还在传统的离心力微流控平台基础上,提出了一种双态平台。传统的离心力微流控,其芯片只有一个"态",且只有单一的功能,所有的设计都围绕着由内向外的离心力进行。而本文在此基础上提出的双态离心力微流控平台拥有着两个态,"左态"和"右态",其切换机制是利用在离心力微流控中,除了速度以外的另外一个可控的参数——加速度所产生的欧拉力来控制芯片的左右态切换。这种切换机制赋予了芯片设计极大的灵活性,使得许多原本在传统离心力微流控上复杂的结构变的简单起来。本文的双态平台中,芯片与平台是分离的,这意味着芯片的设计与平台无关,一个平台可匹配多个不同功能的芯片。通过双态离心力平台,本文重新对微流控中常见的单元操作做了设计优化,包括阀、混合、计量、液体分路和液滴产生等等。之后根据这些单元操作,提出两个集成实验,即在LOAD平台上已经实现过的蛋白标定实验以及大肠杆菌E.coli的DNA提纯实验,从而将双态平台实际的应用起来。芯片设计结合了之前单元操作中的结构设.计,并根据双态平台的特性优化了液体控制流程和逻辑操作。本文将芯片上集成实验结果与标准试剂盒流程的结果做了详细的对比与分析,结果展示出我们的芯片在流程上不仅效率高、用时短、操作简单,且结果完全能够与标准试剂盒相媲美,证明了两个平台上集成应用的可行性。本文设计的芯片能够将这些复杂的生物实验集成在一个芯片上,不需要繁复的手工操作,且复杂的逻辑操控的实现保证了快速准确的实验流程,结果也精确可靠。除此之外,芯片还拥有良好的可拓展性,许多其他的功能也可随后拓展,研究结果为后续的产品化打下了一定的基础。