集成微流控聚合物PCR芯片

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 μTAS的发展

1.2.1 μTAS

1.2.2 μTAS的分类

1.2.3 μTAS的应用

1.3 微流控芯片的发展

1.3.1 微泵的发展

1.3.2 微阀的发展

1.3.3 PCR芯片的发展

1.4 微流控芯片加工技术的发展

1.4.1 微流控芯片的结构和加工特点

1.4.2 MEMS加工技术

1.4.3 高分子聚合物微流控芯片的加工方法

1.4.4 高分子聚合物芯片的封装

1.5 本章小结

第2章 集成微流控聚合物PCR芯片设计和特性分析

2.1 引言

2.2 PCR技术的基本原理

2.2.1 PCR原理概述

2.2.2 影响PCR的关键因素

2.3 芯片材料选择

2.4 微流体驱动单元设计和特性分析

2.4.1 微氧气泵工作原理

2.4.2 化学反应动力学推导样本输送速率方程

2.4.3 微氧气泵的结构设计

2.5 电磁驱动柔性振动膜微泵

2.5.1 整流效应

2.5.2 振膜驱动性能

2.5.3 微泵三维分析

2.6 微阀的设计

2.7 微混合单元

2.8 静态腔式PCR芯片

2.8.1 反应腔单元设计

2.8.2 加热器和温度传感器设计

2.8.3 静态腔式PCR芯片温度控制单元设计

2.8.4 总体布局设计

2.8.5 静态腔式PCR芯片温度特性

2.9 集成式连续流PCR芯片设计

2.9.1 芯片反应流体通道布局设计

2.9.2 PCR芯片的集成薄膜加热器和温度传感器

2.9.3 连续流式PCR芯片控制单元设计

2.9.4 连续流式PCR芯片物理特性分析

2.10 本章小结

第3章 集成微流控聚合物PCR芯片工艺

3.1 材料性能与工艺

3.2 掩模板设计制作

3.3 SU－8工艺研究

3.3.1 背面曝光及掩模优化

3.3.2 SU-8前、后烘工艺的优化

3.3.3 曝光工艺的优化

3.3.4 运用优化工艺进行SU－8模具制作

3.4 PDMS相关工艺

3.5 紫外光照射表面改性封装工艺

3.5.1 紫外光处理的机理

3.5.2 紫外光照射时间的影响

3.5.3 放置时间的影响

3.6 等离子键合

3.7 导管连接

3.8 微加热器和传感器

3.8.1 优化Lift－off工艺

3.8.2 干法刻蚀

3.9 微泵的加工

3.9.1 电磁驱动柔性振动膜微泵泵体的加工工艺

3.9.2 柔性振动膜的制作工艺研究

3.9.3 CoNiMnP永磁体的电镀工艺研究

3.9.4 电磁驱动柔性振动膜微泵电磁线圈的制作工艺

3.9.5 微泵的键合研究

3.10 本章小结

第4章 集成微流控聚合物PCR芯片的温度控制系统

4.1 芯片控制系统简介

4.2 硬件控制系统设计与实现

4.2.1 采集卡信息处理模块

4.2.2 测温信息读取模块

4.2.3 信号放大电路

4.2.4 反馈驱动电路

4.3 温度控制算法

4.3.1 经典PID算法

4.3.2 基于增量型PID算法的抗饱和类积分饱和原理的提出

4.3.3 增量型类积分饱和参数微分化错位PID控制算法的提出

4.3.4 基于模糊逻辑的温度控制系统结构

4.4 PCR温度控制系统软件设计

4.4.1 虚拟仪器技术简介

4.4.2 PCR芯片温度控制系统的虚拟仪器结构

4.4.3 软件系统

4.4.4 模糊逻辑子程序

4.4.5 预设温度子程序

4.4.6 本系统程序人机交互界面

4.5 本章小结

第5章 集成微流控聚合物PCR芯片测试与实验

5.1 微泵性能测试

5.1.1 测试装置

5.1.2 测试结果与分析

5.2 微氧气泵与毛细管阀

5.2.1 测试芯片

5.2.2 试验结果与讨论

5.3 液体、混合及测试

5.4 芯片稳态温度性能测试

5.4.1 温度标定的原理和方法

5.4.2 温度梯度分析

5.4.3 芯片瞬态温度性能测试

5.4.4 芯片控温测试

5.5 生物实验、结果及其分析

5.5.1 PCR芯片表面改性

5.5.2 静态腔式PCR生物实验

5.5.3 连续流PCR

5.6 本章小结

第6章 全书总结

参考文献

微流控芯片（micro）fhJdic：chips）是当前霻AS（微型全分析系统，miniallurizedtotal analysis systems）研究的发展前沿，将生物化学分析系统缩微成单独一个完整的微芯片，集中地体现了将分析实验室的功能转移到芯片上的思想。《集成微流控聚合物PCR芯片》详尽阐述了单片微型结构的高效廉价的集成微流控聚合物PCR（聚合酶链式反应）芯片的设计、制造、控制和试验技术。书中所研究的技术将会促进PCR生物芯片在疾病诊断和治疗、新药物开发、分子生物学、生命科学、工业生产、农业、军事和刑侦、环境科学等领域的应用。

《集成微流控聚合物PCR芯片》适合从事微流体系统、生物芯片研究及其应用的科技人员和高等学校有关专业教师阅读参考，也适于作为相关专业研究生、本科高年级学生和工程技术人员的科研参考资料。