核酸作为生物的遗传物质,记录了对应生物的遗传信息,同时也是该生物的身份的完全代表,核酸检测相对于抗原抗体检测具有更高的指向性与灵敏度。近年来,微流控芯片凭借其微量、自动、高效、低成本的特点被广泛运用于生物检测中。然而现有的核酸检测芯片对样本的前处理能力依旧不足,难以实现核酸提取纯化扩增全程高效自动化。为此本文就核酸检测微流控芯片中的关键功能模块进行了深入研究并设计了相应的自动化仪器。本文提出了模块化设计的芯片设计思想,将核酸检测芯片拆分为相对独立的功能模块,对各个模块进行了分别设计,创建了基于3D打印模具的芯片制造与亲水改性流程。在设计过程中采用COMSOL软件对模块内的流动情况进行模拟,并探讨了形状参数对不同模块功能的影响,设计并优化了加样模块,气泡去除模块,混合模块,比例分配模块,腔室分配模块等不同功能模块。设计了遇水膨胀关闭的吸水树脂微阀,减少了芯片对主动微阀的依赖。本文探讨了微流控芯片内磁珠的聚沉情况,并提出了利用低频震动均匀分散软质芯片内磁珠的方法。针对大容量扩增芯片内各腔室灌注流量不均问题引入了遗传算法进行优化。重点研究了等温扩增芯片中温控方式与芯片内传热情况。本文最后针对微流控芯片配套仪器领域多专用少通用现状设计了通用型核酸分析仪,在一台仪器内兼容片式与碟式两种微流控芯片形式,为芯片设计人员提供了原型验证平台,加快了微流控芯片的设计过程。