PCR微流控芯片温度控制的研究

摘要

聚合酶链式反应（PCR）芯片是一种DNA 在体外扩增的技术，是生物芯片的一种，具有比表面积大、传热快、体积小、所需试剂少、无污染、操作简单等优点，可以实现大规模柔性生产和高通量筛选等功能。PCR 微流控芯片是采用微流控技术将常规使用的PCR 仪做成一个微型的反应系统，从而实现了DNA 在体外快速选择性扩增，在生物医学等领域获得了广泛应用，成为当今一个人们研究的热点。PCR的扩增主要是依赖三个温区的温度，当三个温区的温度达到酶所需要的温度时，会促进反应的自动进行，从而达到基因扩增的目的，因此PCR 微流控芯片对温度的控制有很高的要求。 本文采用高聚物PDMS 作为PCR 微芯片通道的材料，玻璃为基底，并采用铜薄膜制作PCR 微流控芯片的加热器。利用IntelliSuite 软件对不同形状和尺寸的加热器所产生的温度分布和热特性进行了仿真分析，根据温度仿真分析结果确定了PCR 微流控芯片采用曲线形加热器，通过进一步的对曲线形加热器具体结构的仿真，得出了合适的曲线形加热器的结构，并在玻璃片上作出了铜薄膜曲线形加热器。 此外还设计了与PCR 微流控芯片配套的温度控制系统。该系统是采用单片机AT89C51，利用三路数字式温度传感器DS18B20 作为三个温区的数据采集输入通道，采用增量式PID 控温算法及PWM 技术实现了对光电耦合器和继电器的控制，从而实现了对铜薄膜曲线形加热器加热的控制，从而研制出升温迅速、控温准确的PCR 微流控芯片的温控系统，实现了连续式PCR 微流控芯片的三温区的温度准确的控制。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

第二章 高聚物基PCR

第三章 PCR微芯片加热器的设计与仿真

第四章 温度控制的电路设计

第五章 结 论

参考文献

致 谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果