生物芯片(biochip或bioarray)是根据生物分子间特异相互作用的原理,将生化分析过程集成于芯片表面,从而实现对DNA、RNA、多肽、蛋白质以及其他生物成分的高通量快速检测。PCR生物芯片是用于根据PCR原理快速扩增DNA的一种生物芯片应用,目前其发展迅速,使用较多。微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System),也可以称为微电子机械系统等,是在半导体制造技术基础上发展起来的一门新兴技术,它融合播薄膜、光刻、LIGA、腐蚀、硅及非硅微加工和精密机械加工等技术来加工制造电子元器件和传感器。而将MEMS加工技术与生物芯片相相结合,可以将传统的大型PCR仪器微型化,将其缩小在很小的基体上实现功能。本文将通过优化结构布局、降低加工工艺复杂程度来制造高效低廉、且操作简单的新型PCR芯片,同时结合集成式外围温度控制电路实现微型化的PCR反应平台。本文主要内容以及最后的成果如下:1.优化现有PCR芯片结构设计,包括重新选择材料、优化整体布局;修改PCR芯片的加工过程,包含重设掩膜版、去除聚合物上顶盖、优化玻璃基底和设计新的组合封装技术;最终加工制造出一块18x12mm~2长方体形微流体静态微流体芯片,该芯片结构大为简化,且温度更为均匀,并具有更为优良的密封性。2.搭建温度控制模块,并与设计出的PCR微流体静态芯片相结合,最终完成整个PCR反应过程微型化平台的构建。本论文中使用labVIEW控制数据采集卡的信号输入输出,并与与PCR芯片直接耦合的外部电路相结合,驱动整个反应过程中温度的变化,最终实现反应。其中外围控制电路PCB板包括电源及信号放大、电压采集、升降温等模块,满足PCR对温度的要求。3.实验中分析研究了PCR失败的原因,最终将各部分信息汇总,形成一个可靠而稳定的模块结合、注样、封装等过程,最终消除了常规静态腔室PCR芯片中非常容易出现的气泡,提高了反应中的温度稳定性和均匀性。最后,使用五种不同的模板及对应的引物进行实际反应的结果测试并与传统的PCR芯片扩增结果进行电泳结果对比,分析扩增效果。