生物分子结合反应,DNA杂交,蛋白质展开,酶促反应和微生物代谢等生化反应过程中总是会伴随着热量的变化,了解生化反应过程中热量的变化以及反应过程的温度依赖性对于基础科学、药物开发及药物性能测定、生物分子操纵和微生物代谢过程的研究至关重要。随着生化量热法的发展,测量生化过程中的热效应显示出越来越重要的意义。生化量热法是一种测量生化反应过程中涉及的热量的方法,与其他生化过程表征方法相比,量热法的独特优势在于它是基于溶液的、无标记的、普遍适用的,并且可以确定分析物的热力学性质。然而目前商用的量热计具有样品消耗量大,设备成本高以及测试耗时长等缺点。近几十年,随着微加工技术和MEMS技术的不断进步,微型化的芯片量热计的实现逐渐成为可能。芯片量热计是基于MEMS技术制备的微型化量热计,芯片量热计中通常集成了MEMS热传感器和用于样品处理的微流道。相比于传统的量热计,微流控芯片量热计仅需非常少量的反应物就可以进行热量测量,检测时间短,制造成本低,并且能够进行Lab-on-a-Chip的生化反应热探测。本论文设计并利用MEMS工艺制备了基于聚酰亚胺衬底的热传感器和PDMS微流道,并集成构造了微流控芯片量热计。聚酰亚胺衬底上制备了用于热量探测的高灵敏度Bi-Sb热电堆和用于标定的Au微加热器。PDMS微流道采用标准的软光刻技术制备。PDMS微流道中有三个相同的体积为1.28μL的腔室,作为反应腔和参考腔。利用磁控溅射制备Bi-Sb薄膜热电堆,并利用lift-off工艺进行图形化。并且对溅射工艺和图形化工艺进行了优化,制备出性能稳定的BiSb热电堆。搭建了测试平台,对芯片量热计的性能进行测试。实验结果表明,在反应液静止的条件下芯片量热计的响应时间为0.716s,灵敏度高达5.3V/W,热量探测的分辨率为51μW.在流动模式下用芯片量热计分别探测乙醇稀释放热以及抗坏血酸和氨水的中和反应放热,并且研究反应液流速对输出电压的影响。利用芯片量热计分别测量了铜绿假单胞菌HT66和枯草杆菌168菌液的代谢热量,验证了量热计检测微小热量变化的能力,显示了其在微生物生长和代谢研究领域的巨大应用潜力。