毛细管电泳（CE）和微流控芯片电泳（MCE）作为重要的微分离分析技术在环境、食品安全、医学和药学等领域都有广阔的应用前景。CE和MCE设备随科学技术的飞速发展向着小型化、集成化与自动化的方向发展。MCE是实现分析仪器便携化的一个重要途径,而小型化CE设备也是促进CE技术广泛应用的必要条件之一。然而,目前商业化的微型MCE和CE设备不多,相关的微分离检测相关设备往往售价偏高,这在很大程度上限制了CE/MCE在实际应用中的普及。同时,这些设备的灵敏度、微型化程度、成本等指标往往难以同时兼顾,也是阻碍其实际应用的因素之一。本论文在前人工作的基础上,通过选用合适元器件、采用3D打印制作微型化结构、优化设备整体设计等措施来提高设备集成化程度、降低仪器成本,构建了系列新型CE/MCE分析设备。本论文主要包括以下几方面创新性工作:（1）采用工业化生产的光、电器件作为LIF检测器的主要元件,借助3D打印技术加工复杂结构的便利性,通过对光路结构便捷调整,设计并完成搭建微型化的低成本激光诱导荧光（LIF）检测器,优化检测性能,大幅度降低成本。（2）在实验室原有的MCE系统架构的基础上,以微型LIF检测器为核心,在仪器内部集成进样单元、高压单元和数据采集与控制单元,构建了便携式掌上MCE分析仪并编写配套程序,在之上进行性能测试与实际样品的检测。（3）提出了一种用于MCE的多路高压电源的低成本解决方案。该方案能够实现多路高压分别实时独立控制,且能够方便地对高压输出数量进行扩展。（4）根据微型LIF模块的结构特点,对模块的供电结构和信号采集进行了优化,设计并搭建了一种基于分立式光电检测模块的多通道毛细管检测器,并对检测器的性能进行了测试。（5）利用低成本微型计算机数字控制（CNC）雕刻机原有的三维高精度控制毛细管进行自动进样。基于此的全自动多通道毛细管电泳仪能够自动完成进样、分离和冲洗等操作。本论文共包含六章。第一章:介绍了CE/MCE分析系统的发展历程、基本原理、装置组成及其应用。总结了CE/MCE小型化分析设备和高通量检测装置,分析了CE/MCE设备在实际应用方面所面临的挑战,进而提出了本论文的研究目的与意义。第二章:使用激光二极管作为激发光源,非球面透镜作为会聚透镜,雪崩二极管（APD）作为光电传感器安装于3D打印的结构体上设计制作了外形尺寸仅为38×12×51 mm~3的微型LIF检测模块。由于使用了自行设计的微型APD高压电源和检测电路,整个检测器的成本仅约330元。检测器模块对荧光素钠的检出限达为41 p M,能够满足一般荧光检测的对仪器灵敏度的需求,在便携仪器和即时检测（POCT）等领域具有巨大应用前景。第三章:以微型气泵为负气压源,电磁阀为负压控制器,结合3D打印的负压进样器气路结构,构建了用于芯片电泳的负压夹切进样模块。将所有电路系统整合于尺寸仅有78×38×18 mm~3的控制电路板上。LIF检测模块、数据采集卡、负压进样单元、电泳高压电源安置在89×98×98 mm~3的外壳内,构建了总重小于350 g的全功能通用型掌上芯片电泳仪,且能够使用移动电源或笔记本电脑供电。仪器装有内置摄像头,在其辅助下无需通入高浓度荧光物质即可对准微通道检测位点。在30 mm的分离通道中分离检测了两种罗丹明染料,加标回收率在84.0–110%之间,可实现非法添加罗丹明染料的检测。第四章:设计并搭建了每一路既能输出电流又能输入电流的多路高压电源。该电源的包含4个高压模块,每个模块内部都有简单的接地电路。这使得其允许电流根据整个网络内的电压设置和负载电阻输入或输出。各通道间相互独立,各种输出电压情况下都无需设置通道接地或极性反转等操作来适应电流方向变化,简化了MCE高压控制程序的设计。实验结果表明其具有芯片电泳电夹切进样的能力,可实时监测电压输出。仪器部件总成本约2300元,尺寸为15.8×11.5×14.8 cm~3,适用于现场分析。第五章:采用分立式检测器结构构建了四路模块化LIF检测器。通过调整检测器中各主要功能单元和供电系统的分布使多组检测器能够共用部分功能单元,降低了检测器整体的成本。该检测器对荧光素钠的检出限在20–60 p M之间,成本低于2500元。使用该检测器作为多通道毛细管电泳的检测器对分离样本进行了检测,证实了其在生物样本高通量检测方面的应用潜力。第六章:通过3D打印的具有复杂内部形貌的零件对商业化低成本微型CNC雕刻机进行改装,构建了能够全自动进行毛细管压力冲洗和进样的CE自动进样器,单个进样器的成本低于1200元。通过整合该自动进样器、LIF检测器、高压电源和总供电单元,搭建了全自动多通道毛细管电泳仪。仪器由Lab VIEW编写的程序控制。通过对DNA片段以及多个荧光材料的分离检测表明了其在生物分析和材料合成中的应用前景。