聚合酶链式反应微芯片(Polymerase Chain Reaction Microchip,PCR微芯片)是在20世纪90年代初出现的,它利用MEMS技术在硅片、玻璃片或有机高聚物等基片材料上加工出一系列的微管道、微反应室等空间结构以及微加热器、微传感器等控制单元,利用芯片集成度高和比表面积大的特性,实现芯片上的快速PCR扩增。 温度控制是PCR微芯片研究的主要内容。本论文首先对PCR微芯片的热传导过程进行分析,然后深入研究了数理模型和边界条件的确定,在此基础上利用数值模拟软件(CFDRC软件)对PCR微芯片进行了模拟分析,并对芯片的升降温过程进行理论推导分析。 本论文的主要工作有: 1.在实验室已做工作的基础上,对PCR微芯片热传导过程进行了分析,深入研究了芯片传热过程的数理模型; 2.深入学习了CFDRC软件包,并针对芯片加热功率的变化编写了自定义程序,在此基础上对芯片升降温时间和脉冲加热下的芯片温度分布进行了模拟分析。分析结果表明,芯片具有较高的升温速率,样品温度分布均一性良好。 3.通过对芯片的热传导模型进行合理简化,对芯片的升降温过程进行理论推导分析。利用CFDRC软件对简化的模型进行模拟,其结果与理论推导的解析解基本吻合。 论文的研究表明,利用数值模拟方法对芯片的传热过程进行分析,具有方便、准确的优点,突破了实际试验中检测技术的限制。相信数值模拟方法的应用会有力推动微全分析系统研究的发展。