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化学分析系统的微型化势必要求其流体驱动系统和检测传感器也要微型化。目前化学分析系统采用的基于蠕动泵驱动方式的微流体驱动系统体积较大,嵌入微通道内困难,且流量可控性较差,进一步减小液滴体积困难。本文采用易于嵌入微通道内的电渗微泵（Electroosmosis micropump,EOP）作为微流体驱动系统,光寻址电位传感器（Light-Addressable Potentiometric Sensor,LAPS）作为微流体检测传感器,致力于研制一种分析液消耗量更低、集成度更高的微型电化学分析系统。然而,输液效率偏低和噪声增大分别是电渗微泵和LAPS在微型化过程中所面临的问题。为提高电渗微泵的输液效率和LAPS信号的信噪比,分别提出了一种气泡协助-电渗微泵技术和一种基于小波变换的噪声抑制方法,并对相关问题进行了深入的研究。本论文的主要创新性研究成果如下:1.提出了一种基于电渗驱动的微型电化学分析系统。针对液滴式电化学分析系统采用蠕动泵流量可控性受限、减小微液滴体积和精确操控微液滴困难的问题,本文提出了一种基于电渗驱动的微型电化学分析系统。在LAPS传感表面构建了微通道,并在微通道中嵌入了一个电渗微泵。通过切换电渗微泵驱动电压的极性可以改变微流体的运动方向。驱动电压从20 V50 V,输出流量从48.7 pL·s-1122 pL·s-1,随着驱动电压的升高流量呈线性增加。在微通道中产生了一个体积约为1 nL的样品液滴,液滴通过电渗驱动被精确泵送到LAPS检测区域。得到了不同pH值液滴的光电流-时间特性曲线和光电流-偏置电压特性曲线。估算了这些曲线拐点处的偏置电压值,得出LAPS的pH灵敏度约为50 mV/pH,接近于室温下的Nernst值。该微型电化学分析系统适用于微量化学/生物分析液的传感检测。据作者掌握的资料,这种在LAPS中使用电渗微泵的技术之前未见报道。2.提出了一种气泡协助-电渗微泵（Bubble-assisted EOP）技术。针对现有电渗微泵高驱动电压容易产生电解气泡、高比表面积的微通道制备工艺复杂和兼容性差的问题,本文提出了一种气泡协助-电渗微泵。在具有“哑铃型”结构的微通道“瓶颈”区域内植入第三个电极,电解产生一个气泡。此时,由于微通道内壁的亲水化处理,会在气泡和微通道内壁之间留下一层具有高比表面积的薄膜水层。所以即使在相对较低的（20 V60 V）的直流驱动电压和不使用多孔材料的情况下,也能产生高效的电渗流。研究表明,气泡/薄膜水层的长度与其电阻呈线性关系;随着气泡/薄膜水层的变长,电渗流的流量减小;切换驱动电压极性,电渗流的流向也随之改变;随着驱动电压的升高,电渗流的流量也随之增加,当驱动电压为±60 V时,可获得的最大流量约为±500 pL·s-1。该微型电化学分析系统可产生体积约为1 nL的液滴,通过气泡协助-电渗微泵,微液滴被精确泵送到LAPS检测区域,并对微液滴的光电流-时间特性及光电流-偏置电压特性进行了分析。3.提出了一种基于小波变换的LAPS光电流噪声抑制方法。随着电化学分析系统的微型化以及分析液体积的减小,LAPS信号会变得非常微弱,信噪比降低,本文提出了一种基于小波变换的LAPS光电流噪声抑制方法。通过小波变换将LAPS光电流信号分解为3层,得到每一层的小波系数以及阈值。根据每层小波系数的特点,按阈值进行分别处理,得到新的小波系数,最后根据该系数,重构了LAPS信号。频谱分析表明:小波变换可以提高LAPS信号的信噪比。本文研制的微型电化学分析系统能够产生和分析体积低至1 nL的液滴。本研究对于构建新型“芯片实验室”具有重要意义。本文在国家留学基金委、日本東北大学吉信-宫本研究室以及教育部高等学校博士学科点专项科研基金的资助下进行研究。