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当前位置->PCR芯片的双重调控装置的使用
[ 作者: | 转贴自: | 点击数:8068 | 更新时间:2012-7-25 8:56:38 | 文章录入:admin ]

天津换热器天津板式换热器新闻

中,微反应槽PCR芯片内部不含加热元件、制冷元件、传感元件,只含微反应槽,于是芯片PCR芯片双重温度控制示意图成本得以降低;若干PCR芯片放置在一个特殊设计的换热器表面,形成阵列;换热器以纯净水为媒质,由循环泵、电磁阀控制,根据需要流过相应温度的纯净水;系统含有4个储水箱,其中3个储水箱内设置温度传感器和电热管,将其温度分别控制在与聚合酶链式反应3个特征温度(55、72、95)相对应的温度上;第4个水箱内为冷却水(试验过程中为冰水混合物),用于加快从95高温变性到55低温退火的降温过程。对于每个微反应槽PCR芯片设置一个微加热单元,以便对各个PCR芯片提供精确、快速的温度控制;各微加热单元制作在同一张柔性印制板上。根据换热器表面温度的均匀性和精度要求,将其进行合理分区,认为换热器表面每个小区域的温度是相同的。
  利用压缩空气进行反应液的卸载。反应过程中进出口用石蜡油密封。上述芯片微细加工过程简述如下[3]:2英寸硅片用热氧化方法形成1m的氧化层,然后用紫外光曝光光刻和HF在氧化层上形成微反应槽的图形,再用KOH各向异性湿法腐蚀方法在硅片上腐蚀出200m深的微反应槽。在06mm厚PYREX玻璃盖片上用YH-D4030型激光雕刻机于相应位置打进出口孔。基片、盖片图形对准,在400、800V下进行阳极键合,从而形成微反应槽PCR芯片。
  柔性PCB板采用软性基材制成,其主要特点是可弯曲折叠,已被广泛应用到计算机、仪器仪表等各类电子设备中,其生产技术、设备已经成熟。采用与换热器上的PCR芯片放置表面几何尺寸相对应的一张单面柔性PCB板,在该板上利用铜箔具有一定阻值的原理制作若干微加热单元,每个微加热单元与一个PCR芯片相对应,线宽55m、厚35m,阻值约3.将柔性PCB板安置在PCR芯片阵列的上方并与PCR芯片相接触,提供针对各芯片的温度校正。使用弹性元件保证柔性PCB板上各微加热单元与各PCR芯片之间良好的、均匀的接触,接触热阻一致。由于目前有成熟的柔性PCB板生产技术,各微加热单元的一致性能得到保证。
  升温过程中PCR芯片所需能量的绝大部分来自换热器,微型加热器只提供极少部分,起校正、拾遗补缺的作用;降温过程中PCR芯片储存的能量基本从换热器再经水散发。对每一只PCR芯片本身而言,第一个输入实际上是可测而不可控的,只有第二个输入可控,但第二个输入又必须与第一个输入相适应、相协调。如何科学合理的实现两种控制作用的协调是一个关键问题。为此在控制策略的处理上,人为的将第一个控制输入看成是干扰,但芯片的温度给定信号由第一个控制输入产生,应用前馈控制策略对芯片进行PCR进程控制。控制方框图如所示。中给定信号发生器、主通道控制器、前馈控制器、PWM发生器等皆由计算机通过软件实现。
  结论系统可同时对108只PCR芯片内的216个样品进行扩增,按95变性5s、55退火5s、72延伸20s运行时,每个温度循环周期为38s,特征温度控制误差在07以内,各温度循环特征温度的重复性亦在07以内,满足PCR反应的要求,发挥了MEMS技术和自动化技术的综合优势。对该系统形成的PCR产物的检测,完全能与现行的技术、设备接轨,有利于其推广。宏观调控、微观校正、前馈控制策略的运用是系统研制成功的关键。

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