微型全分析芯片系统是微型分析仪器发展的重要方向,以芯片电泳技术为主流的微型全分析系统(μ-TAS),以其高效、快速、微量、易自动化等优点,正以强劲的势头向生命科学等各相关领域渗透。特别是生化应用领域的集成微流控芯片电泳分析系统,已成为芯片技术的主要研究领域,高集成度化、微型化和便携化的芯片分析系统是人们目前研发的重点和热点。本博士学位论文针对目前微流控芯片电泳存在的系统分离电压高、检测系统分离、芯片与外界的接口匹配、芯片系统一体化集成加工技术等问题,提出低电压运动梯度场电泳理论、集成芯片电泳的低电压分离模型与控制方法。通过对电场和流场的模拟计算和分析,确定了低电压电泳芯片的整体结构,并对系统的进样、分离和检测进行了结构和参数优化的设计;提出了在芯片微通道上双检测器的集成思想;提出了实现集成生化低电压芯片电泳分离的控制方法,并研制了实现低电压运动梯度场的控制电路;提出了以SOI-MEMS加工技术实现含阵列微电极的硅基低电压电泳芯片的加工工艺方法,实现了芯片的一体化集成;采用氨基酸样品体系对研制出的集成生化低电压芯片电泳系统进行了实验,实验结果有效验证了本论文研制的集成生化低电压芯片电泳系统的可行性。本文主要工作如下:①本文在查阅大量文献、资料和总结前期研究工作的基础上,在研究集成芯片电泳的低电压分离理论及其控制方法的基础上,提出集成低电压电泳芯片总体方案;②通过集成低电压电泳芯片模型的建立,采用ANAS和ConvertorWare软件分析系统进行了集成低电压电泳芯片管道中电场和流场的模拟分析,确定低电压电泳芯片整体结构和主要参数;③提出了在芯片分离微通道尾端进行非接触式高频电导检测和光学检测的双检测器集成的思想;实现了硅基电泳芯片非接触式高频电导检测方法;④提出了实现集成生化低电压芯片电泳分离的控制方法,成功研制了实现低电压运动梯度场的控制电路;⑤采用SOI-MEMS加工技术,探索了Si-PDMS电泳芯片加工兼容性,实现了芯片的一体化集成加工;⑥采用氨基酸样品体系对集成生化低电压芯片电泳系统进行分离检测实验,验证了集成低电压电泳芯片系统和相应电路控制方法的有效性和实用性。本论文的工作得到了国家自然科学基金半导体集成芯片系统重大基础研究计划和重庆市自然科学基金重点项目的资助。