高聚物基PCR微流控芯片的准分子激光制备和应用研究

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1、北京工业大学博士学位论文高聚物基PCR微流控芯片的准分子激光制备和应用研究姓名：姚李英申请学位级别：博士专业：光学工程指导教师：左铁钏;陈涛20060401北京工业大学工学博士学位论文用2051单片机作为核心处理芯片，通过编程实现了对PcR微流控芯片上三个恒温区的温度独立设置和控制，控制精度为±0．3。c。本文从数值模拟和理论计算两个方面计算了温控系统铜片上面宽4nlm、长60mm的空气带的隔热效果，并将该结果和应用红外热像仪对铜片表面三个恒温区的测量数据进行比较后发现：该温控系统可以满足进行PcR反应的温控精度以及温度梯

2、度的要求。最后选用美国Kloehn公司v6精密注射泵作为进样系统，采用自制的内径为100岬、外径为l，2砌的毛细管作为耦联装置，将进样系统和20个循环的PCR微流控芯片连接在一起，对170bp的DNA片段实现了体外扩增。这表明本文设计搭建的PcR微流控芯片系统是可行的。总之，一种新型的PCR技术，PcR微流控芯片具有高效、耗样少的优点，具有广泛的应用前景，值得开展进一步的深入研究。关键词：聚甲基丙烯酸甲酯PcR微流控芯片FLuENT准分子激光微加工方法温度控制IIA扭fracfThedevelopmenthistory，t

3、hepresentstatusandthefuturetrendofbiochipissystemlysu册arizedfirstlyinthispaper，thentheimportantstatusinthehistoryofbiochipandtheresearchsignificanceofcontinuous—flowPCRchiparepointedout．Afterthat，theoverseaandinlandresearchst8tusaboutcontinuous—flo霄PCRchipisstudie

4、dcarefully’andtheexistentproblemsands01utionaboutitareinduced．Itmeansthattheche8ppolymersarechosenasthesubstratestanda248nmexcimerlaserwithflexibleandautomaticeh8ractersisseleetedasanewmicro—fabricationtechnique．ThemostimportaJltproblemofcontinuous—flowPCRchipisth

5、etransitionlengthcomputationoftemperatureorvelositydistributionfrominlettosteadystatus．HoweVertherearenonumericalcoⅢputationsaboutcontinuous—flowPCRchip．SothemicrofliudicvelosityandteⅡlperaturedistributionindirectmicrochannel，curvemicrochannelandwidingmicrochannel

6、with100}IIⅡwidthand50I皿deptharecomputatedusingFLUENTsoftware．Thetransition1engthsofmicrofluidfrominlettosteadystatusarediscussed．ThenbasedontheprincipleforPCR，20一cyclecontinuous—flowPCRisdesignedusingCADsoftware．Tothedesigned20—cyclecontinuous—flowPCRchip，aKrFexci

7、mer1aser(directwritemethod)isadoptedasthefabricationtechnology，andthepolymethylmethacrylate(PⅧdA)isselectedasthesubstrate．SotheappearancesofP删Asurfaceetchedbeforeandafterby248nmexcimerlaserunderdifferentincidentfluencesareanalyzedusingSEM．Furthermore，theetchingrat

8、e，roughnessversusincidentlaserfluencesandpulsenumberareinVestigatedtheoreticallyandexperimentallyindetailby3Dsurfaceanalyzer．ThenanewpricipleofP^0dAetch