自热式连续流PCR芯片的模拟与设计

介绍了一种连续流式的聚合酶链式反应(PCR)芯片,采取主动加热、被动冷却的方式,可实现DNA片断的倍增。用ANSYS有限元分析软件对器件进行温场分布仿真及分析,在此基础上, 设计了一种基于玻璃-玻璃的PCR芯片,芯片上分布着宽90μm,深40μm的迂回微沟道。通过单侧局部区域加热的方法,即可形成3个较宽的恒温区(95, 72, 60℃)与PCR反应相对应,且恒温区内温差在5℃以内,可以满足PCR反应的需要。     

基于MEMS技术的PCR生物芯片的研究

聚合酶链式反应 (PCR)技术已在分子生物学、基因测序、医学诊断等方面得到广泛的应用。基于MEMS技术研制了微结构的集成PCR -DNA分子扩增生物芯片 ,芯片集成了加热子、温度传感器、反应室、进样通道等 ;还介绍了芯片的设计、制作、温度循环特性。     

微反应槽PCR芯片阵列前馈-串级控制系统

设计了内部不含温度传感元件、加热元件的低成本微反应槽聚合酶链式反应（PCR）芯片，研制了宏观集中控制与微观分散控制有机结合的芯片阵列温度控制系统。宏观集中控制装置以水为传热媒质，通过特制换热器给芯片提供聚合酶反应所需的基本温度；在柔性印刷电路板上形成与芯片阵列对应的微型加热器阵列，针对各芯片进行分散的温度补偿。采用前馈一串级控制策略实现微加热器阵列与换热器最佳配合，共同完成各芯片温度的快速、精确控制。     

聚二甲基硅氧烷球形微腔阵列的数字PCR芯片

数字聚合酶链式反应(dPCR)技术是一种核酸绝对定量技术,但现有dPCR平台因其昂贵的设备或复杂的操作限制了其实际应用.利用气体膨胀浇注成型技术,结合集成微腔阵列的模具,设计、制作了一种成本低廉、简单可靠的dPCR微流控芯片.独特的球形微腔为液滴存储提供了更稳定的几何形式,保证了样品数字离散化的可靠性和稳定性.同时,芯片还利用预脱气的聚二甲基硅氧烷(PDMS)实现自动进样和样品离散化,大大降低了对复杂昂贵设备的依赖,且提供了更高集成度.利用芯片进行了EGFR基因第19号外显子数字PCR定量检测,验证了该芯片的实用性.     

空域PCR芯片/微装置中温度控制技术

基于微电子机械系统(MEMS)技术而发展起来的空域聚合酶链式反应(空域PCR)芯片/微装置由于其具有反应速度快、所需DNA样品体积小以及自动化程度高等优点,已经日益引起人们的关注。空域PCR芯片/微装置系统中精确的温度控制是DNA成功扩增的关键因素之一。主要介绍国内外空域PCR芯片/微装置中温度控制技术进展,包括空域PCR系统温度循环特征;薄膜电阻加热器/传感器的设计原则;空域PCR反应系统温度均一性等。     

低成本微反应槽PCR芯片阵列双重控制系统

设计了内部不含温度传感元件、加热元件的低成本微反应槽聚合酶链式反应（PCR）芯片．研制了宏观集中控制与微观分散控制有机结合的双重控制系统,该系统具备对PCR芯片的批量处理能力;宏观集中控制装置以水为传热媒质通过特制换热器给芯片提供聚合酶反应所需的基本温度;在柔性印刷电路板上形成与芯片阵列对应的微型加热器阵列,针对各芯片进行分散的温度补偿。     

一种微腔型PCR集成芯片的设计及其热分析

设计了一种新型的硅微聚合酶链式反应(PCR)芯片.该芯片采用掺杂半导体作为加热电阻来提高加热效率,改善反应腔内的温度均匀性.集成在芯片底部的Pt温度传感器与微加热器组成温度控制单元,为PCR反应过程提供所需的三种特定温度.此外,为了便于温度校准,设计了敞开式的反应腔,其容积约1.78 μL.采用集总参数法计算了芯片在加...     

基于DSP的实时PCR仪温度控制系统研制

为小型实时聚合酶链式反应(PCR)仪研制一种基于数字信号处理器(DSP)芯片TMS320F2812的温度控制系统。由DSP产生的脉冲宽度调制(PWM)波经功率放大电路驱动半导体加热制冷片以Pt100作为温度传感器构建一种消除非线性误差的电桥传感电路,将温度信号转换为电压信号,电压信号送入DSP的A/D转换模块,同时进行位置式PID算法,然后调节PWM波的占空比,使整个系统对温度信号达到闭环控制。实验结果表明:系统的升降温速率能达到4℃/s,精度为0.2℃。     

基于多温度信息融合的PCR仪

本系统采用双卡尔曼滤波器算法对多通道的试剂热辐射、环境温度和热源温度数据进行信息融合从而估计出多通道试剂表面温度的真实值,有效克服热成像仪的缺点.算法结合了迭代扩展卡尔曼滤波器(IEKF)非线性估计收敛快与线性卡尔曼滤波器(KF)实时性高的优点,实现了多通道实时滤波与温控.实验表明,滤波估计后的红外热成像仪可使误差由2℃降低到0.3℃;聚合酶链式反应(PCR)测试结果较为满意,恒温时间设置更加合理.     

基于C8051F020的多通道手持式PCR扩增仪的设计

设计旨在研制一种新型的手持式PCR扩增仪,利用微电子机械系统(MEMS)技术制作PCR微加热芯片,采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料制作一次性使用的微反应腔阵列,以C8051F020微控制器为核心搭建一个可以同时进行多路扩增的温控系统。它从根本上克服了传统台式PCR扩增仪的缺点,具有体积小、重量轻、反应速率快、节省反应试剂等诸多优点。     

用于微流控PCR的TEC温控系统结构优化设计

为了实现微流控聚合酶链式反应(PCR)的快速升降温,设计了一种基于半导体制冷片(TEC)的温度控制系统.通过对控温对象微流控PCR芯片的热分析,确定了TEC的参数,并且研究了TEC效率与散热性能之间的关系.在此基础上,设计了一种热管鳍片式高性能散热器,对其传热机理、传热路线及热阻进行了深入分析,建立了有限元模型,并对该热管散热器进行了实验测试.实验结果表明:该温控系统的平均升降温速率达到7.48℃/s,为实现微流控PCR系统的快速精确升降温控制奠定了良好基础.     

具有单一热源的对流双温PCR微流控装置的研究

为了克服传统连续流动聚合酶链式反应(PCR)微系统经常需要多个加热源来获取PCR所需要的温度,且集成或者非集成的泵系统也需要用来驱动PCR溶液连续流动,从而实现PCR扩增的缺点,研究了一种具有单一热源的对流双温PCR微系统.通过复合肋片技术在沟槽铜片上形成对流双温PCR所需要的温度,由流体密度差形成的自然对流来驱动闭环...     

PCR温度控制技术的研究进展

首先简述了PCR的基本原理,接着综述了几种常用的用于PCR的温度控制器,包括常规PID控制器、改进的PID控制器和模糊逻辑控制器,最后,将模糊逻辑应用于PID控制,提出了简练的模糊逻辑规则,设计了一套用于PCR的参数自整定模糊逻辑PID温控系统,得到了令人满意的温度控制效果.     

基于微球和微柱阵列芯片的乳滴数字PCR定量方法

BEAMing是一种基于磁珠表面核酸扩增的乳滴数字聚合酶链反应(PCR)技术,具有很高的灵敏度,然而后续检测目标磁珠比较困难.通过修饰链霉亲和素的聚苯乙烯微球捕获BEAMing实验中生物素修饰的目标磁珠并利用微柱阵列芯片拦截微球,可以达到统计磁珠的目的.微柱阵列芯片采用基于尺寸差异的拦截原理.该芯片组装简单成本低,降低了BEAMing技术的磁珠统计难度.利用该方法对不同浓度的特定DNA序列做了检测,验证了该方法的实用性.     

PCR生物芯片/微装置在微生物检测中应用研究

聚合酶链式反应(PCR)技术已经在分子生物学、生物化学、临床医学、遗传以及法医等领域得到广泛的应用.基于微电子机械系统技术开发而成的PCR生物芯片由于具有所需样品和反应混合物体积小、反应时间短、轻便等优点而日益受到人们的重视.介绍PCR生物芯片/微装置(包括反应池内固定扩增式和连续流动式)在微生物埃希氏大肠杆菌(E.coli)和微生物战剂检测中的应用.     

基于NTC热敏电阻器的实时PCR仪数据采集器设计

实时聚合酶链反应(PCR)是一种通过热循环与荧光信号检测方法实现特定DNA片段的快速复制与定量检测的技术.PCR反应过程中,热循环温度控制精度决定了PCR反应效率,从而直接影响定量检测的精度.根据非稳态传热原理,热量从基座传递到试液需要一定的时间,为了检测这一延迟时间对温控的影响,基于NTC热敏电阻器,采用USB总线和...     

Robotic nucleic acid isolation using a magnetic bead resin and an automated liquid handler for biological agent simulants

The events that occurred following the mailing of Bacillus anthracis-laced envelopes through the postal system has highlighted the need to perform biological screening on large numbers of environmental samples. High-throughput screening that relies on integrated robotic systems to speed analysis has been undertaken to handle the surge in samples requiring testing in events involving weapons of mass destruction. These automated screening systems require DNA extraction methods capable of handling environmental samples that contain inhibitors and have target organisms at low concentrations. This study describes the development of a method for the detection of the biological warfare agent simulants Erwinia herbicola and Bacillus subtilis var. niger spores using paramagnetic bead-based resin with an automated liquid handler and environmental samples.