实时荧光PCR芯片及其检测平台的设计

研制了一款实时荧光PCR芯片及其检测平台.其中PCR芯片实现样品的预处理及实时荧光反应等功能;检测平台实现实时荧光检测、分析及处理等功能.该检测平台由注射泵系统、实时荧光信号采集系统和PCR温度控制系统等组成.并成功地实现了从血液中提取白细胞及同一腔体中PCR反应、检测以及分析等.实验结果表明,该系统能满足实时荧光PCR芯片的控制与检测实验结果,达到了设计各项指标.     

微流控芯片PCR循环温控系统

介绍了一种适用于微流控芯片PCR扩增的新型循环加热系统,包括系统可控电源电路设计、控制方案确定及控制算法实验.实验表明该系统消耗试剂量小,温度控制准确、稳定,适用于微流控芯片PCR扩增实验.     

基于SPCE061A的PCR芯片温度控制系统的设计

文中设计了基于SPCE061A的PCR芯片温度控制系统.系统以集成在PCR芯片底面的铂薄膜电阻作为温度传感器和加热器;加热器采用双螺旋型结构,以提高PCR反应温度均匀性.在实时测量、PID控制中,为了提高测量精度,使用0.5 mA恒流源电路将温度信号转化为电压信号.实验结果表明:该系统的温度控制精度达到±1℃,升温速度达到13 ℃/s,降温速度达到6℃/s,能够满足快速PCR反应要求.     

电极优化的PCR芯片及其扩增实验

对传统的蛇形加热电极结构进行了优化,提升PCR芯片反应的温度分布均匀性。设计了一种电极片可重复使用且和反应腔室片可分离的PCR芯片。利用红外热像测温仪对优化前后的电极片进行了温度场分布测量,结果表明优化后的加热电极在反应腔室范围内的温度均匀性小于1℃。与大型PCR仪的扩增实验结果对比表明,该PCR芯片实现了239 bp的DNA片段的高效扩增。     

基于MEMS技术的PCR芯片及PDMS微腔阵列的设计

设计采用了将PCR加热器芯片与微反应腔阵列相分离的思想,利用微电子机械系统(MEMS)技术制作微加热芯片,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料制作一次性使用的微反应腔阵列.这样既可实现PCR的微型化,提高反应速率、节省反应试剂,又可解决生物兼容性和PCR污染的问题.     

基于微流控荧光定量PCR的MRSA快速检测技术研究

针对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)检测的问题,发展一种基于微流控荧光定量PCR的致病菌快速检测新技术。采用光刻法制作了微流控PCR芯片,研制了集成高性能温度控制模块和高灵敏度荧光检测模块的微流控荧光定量PCR分析系统。通过检测特异性基因femA和mecA对MRSA进行快速鉴别。实验结果表明,使用微流控PCR芯片可以成功实现MRSA特异性基因的快速检测,相对传统的管式PCR,芯片使用6μL试剂在56 min完成了MRSA特异基因的检测,不仅节约了反应试剂,而且极大提高了检测速度。该技术可扩展到其他致病菌的检测,具有良好的应用前景。     

微流控PCR芯片研究进展及其在法医DNA检验中的应用

微流控PCR芯片技术是芯片研究领域的热点,具有较高的基础研究价值和市场价值。本文介绍了微流控PCR芯片技术的概况、研究进展及其在法医DNA检验中的应用。     

基于液滴微流控技术的集成式数字PCR芯片

为了实现对核酸的高灵敏度检测,设计出一款新型的微滴数字聚合酶链式反应(ddPCR)芯片。该芯片由流动聚焦式微滴生成模块及后方的微滴储存腔构成。使用COMSOL软件对微滴生成及收集腔内液体流动进行仿真,验证芯片结构的合理性。使用软光刻技术及模压成型方法制得聚合物芯片并进行试验,结果表明,该芯片可以在70s内生成20 000个直径为120μm(0.89nL)的微滴,微滴一致性较好(体积的变异系数为2.11%),且可以整齐、稳定地排列在收集腔内。应用该芯片直接进行原位PCR扩增及检测即可得出DNA检测结果。该芯片具有高灵敏度、高通量和高集成度的优势,避免了普通数字PCR的各种缺陷,如操作复杂、移液过程中的样品污染、样品损失、微滴破碎和融合。     

基于PID技术的PCR芯片温度控制系统硬件设计

本文利用集成芯片上的金属薄膜加热器和温度传感器,设计了以单片机和PC机为智能控制核心,以PWM技术以及PID控温算法为依托的连续流动式PCR芯片控温系统.     

高通量数字化毛细管微阵列芯片

针对数字PCR体系样品的分割方式,开发了一款数字PCR体系样品分割芯片,用于微量生物样品检测。利用微机电系统(MEMS)制备阵列化的硅基片,采用硅片高效低损伤超精密磨削减薄工艺对硅基片进行减薄,结合化学改性方法,成功制备了表面疏水孔壁亲水的毛细管微阵列芯片。通过扫描电子显微镜(SEM)对芯片结构进行表征,SEM结果显示,芯片结构为通孔微阵列。通过接触角表征芯片表面的疏水性,对比化学处理前后芯片表面的接触角,结果表明化学处理后芯片表面疏水,接触角为118°。通过能谱(EDS)表征芯片孔壁的亲水性,结果表明,芯片孔壁只有Si,O两种元素,形成亲水基团,因此,芯片孔壁亲水。通过测量显微镜和荧光显微镜表征芯片的样品分割性能,结果表明芯片将样品分割为均一的独立单元。通过激光共聚焦扫描仪表征,直观地反应了芯片的整体样品分割效果,通过计算芯片的样品填孔率为93.8%。本文成功制备了表面疏水孔壁亲水的毛细管微阵列芯片,该芯片具有优异的样品分割性能,在生物医学领域具有广阔的应用前景。