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本论文对此次研究所涉及的研究领域进行了综述。在对生医微电子机械系统的概念和应用进行归纳的基础上,本论文着重于介绍有关微流控芯片的特点与发展现状等,以及对如何利用微电子机械系统的加工技术实现微流控芯片的制作进行了总结和举例。
在对连续流动式聚合酶链式反应的反应原理和研究现状的归纳总结后,本论文提出了一种全新的对于连续流动式聚合酶链式反应的加热方法。不同于在微流控芯片中集成电极的加热方法,本论文利用欧姆定律和焦耳定律,通过电流对微流道中液体的直接加热来达到聚合酶链式反应的温度要求,其中聚合酶链式反应不同反应阶段的温度通过微流道不同的形状来获得。这种方式可以简化连续流动式聚合酶链式反应芯片的制作过程,降低成本。
在有限体积法的理论基础上,本论文利用了CFD-RC软件对所设计的基于直接加热的连续流动式聚合酶链式反应微流控芯片进行了建模,并对于模型中影响聚合酶链式反应温度的不同因素进行了讨论和研究,包括环境温度、传热系数、流体流速、电流密度以及微流道形状。
通过对相关参数的研究与合理控制,本论文所设计的基于直接加热的连续流动式聚合酶链式反应微流控芯片可以同时满足连续流动式聚合酶链式反应温度和时间的要求。
论文工作初步完成了一个新型微流控器件综合的实现方法。建立了一种于直接加热的连续流动式聚合酶链式反应微流控芯片,为后续连续流动式聚合酶链式反应微流控芯片的实验研究打下了基础。