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微流控芯片可促进病原体检测系统微型化,其表面微流道制造主要依赖于光化学刻蚀和激光加工,但是,分别存在腐蚀液回收困难和能耗高的问题,而且,微流道加工表面质量难控制。因此,在前期开发高精度的金刚石砂轮微尖端的基础上,提出在数控精密磨床上实现石英玻璃微流道的精密光滑磨削加工,进而,面向产业化研制出微流道成型模芯,实现PMMA微流道芯片的快速热压印成型,应用于病原体的快速检测。首先,在石英玻璃和PMMA基板上设计并磨削出微流道结构,研制出病原体检测用的负压自驱动微流控芯片。然后,使用PET贴膜对加工出来微流道的基板进行键合封装实验,分析高温热压法光学玻璃微流控芯片键合的最佳参数。接着,通过实验分析微流道的尖端角度、梯度、壁面粗糙度、微纳米裂纹和芯片材料对微流体自驱动速度的影响,构建微流控芯片的微纳结构诱导微流体流动模型。最后,分析自驱动微流控芯片的病原体快速检测效果。具体研究结果如下:1、微磨削技术可以实现PMMA和石英玻璃微流道加工,其表面粗糙度可分别到达28 nm和42.8 nm,角度误差分别达到±0.5°和±1.0°。进而,利用研制的微流道成型模芯,开发了微流道芯片热压成型工艺,成型时间达到1～5 s。2、基于PET贴膜的键合,高温热压键合能保证微流道形状精度。研究发现:其键合的最佳压力、时间和温度分别为3.6N、10 min和650℃。进而,开发了负压和表面张力驱动的微流控芯片,具有较大的适用性和柔性。3、微流道的尖端角度及其表面的微纳裂隙可以诱导微流体自驱动,其中,其尖端角度从120°变化到60°时可提高其自驱动速度20%,微尖端附近的微纳裂隙能提高自驱动速度27%。此外,0.43°的微流道梯度可分别提高流速121%和流量254%。4、设计和磨削出自驱动的微流控芯片,能够驱动病原体核酸溶液快速与环介导等温核酸扩增检测试剂混合。通过反复实验,实现了空肠弯曲杆菌、布鲁氏菌和小肠结肠炎耶尔森氏菌的快速检测,且有高特异性、操作简便、耗时少等特点。