聚合酶链式反应(Polymerase chain Reaction,PCR)是一种基因片段的体外扩增技术,由高温变性、低温退火、中温延伸三个过程组成,传统的PCR扩增模式通过25~35个温度区间的反复循环,使DNA分子量呈指数方式增长,根据PCR仪器性能的不同,一个完整的扩增过程需要120~200min不等。近几年随着微流控芯片技术(Microfluidics)与微电子机械技术(MEMS)的共同发展,为PCR微流体芯片技术的实现提供了可能,最终使之成为一种涉及流体力学、分析化学、生物分子学、微电子学等多种学科的综合技术,与传统的PCR技术相比,大大减少扩增时间的同时也减少了昂贵试剂的消耗量。本课题研制了一种新型的连续流式PCR微流体芯片。首先,为了能够在扩增过程中实时监测反应体系的流速,并及时对流速做出矫正,因此在流路中设计了一个基于恒加热功率的微流量传感器,该传感器利用玻璃基底的氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)作为加热电阻,聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为通道材料,借助数字光刻投影技术进行加工制作,可以实现10-120μL/min范围内的较精确测量。其次,以ITO导电玻璃为加热电阻,设计了自加热、自测量的一体化温度控制单元。该单元利用PWM波脉宽时间长度分时对ITO进行加热和对其自身阻值进行测量;温度控制单元研制前期利用温度传感器和PID控制器建立ITO加热电阻的温阻线性关系,然后在PWM波的测量周期通过恒流源检测ITO加热电阻的阻值,通过前期获得的温阻线性关系反推出加热电阻的温度值;通过单片机程序控制,调整PWM波脉冲宽度实现ITO导电玻璃温度的精确控制。该温度控制系统整体尺寸为:长5cm、宽5cm、高0.2cm,温度误差为±1℃。然后,本文对PCR芯片的流路结构进行了设计,借助本实验室自制的数字光刻投影系统(DLPS)利用PDMS材料实现了宽200μm,深80μm,全长2.28m的蛇形流路加工;利用氧等离子体技术实现了芯片与ITO电极层的不可逆封装,整体芯片外形长4cm、宽3cm、厚0.3cm。;最后,对PCR芯片、加热电极、冷却装置集成封装后开展了扩增效果的测试实验。其中,针对流路中的气泡和通道壁的吸附问题,本文分别开展了不同浓度条件下丙三醇对气泡抑制作用的对比实验,以及不同浓度条件下小牛血清白蛋白(BSA)对通道壁内表面吸附抑制作用的对比实验;本PCR微流体芯片对两种DNA片段成功开展了扩增,取得了较好的实验效果。