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本發明公開了一種液滴陣列PCR芯片，所述芯片是以單晶硅片或玻璃片為基材，采用標準光刻和濕法刻蝕技術制備得到，所述的芯片以單晶硅片或玻璃片為基材、在所述的基材上依次附著SiO2氧化層、由SiO2氧化層表面硅烷化生成的硅烷層，所述的硅烷層布置有光刻膠工藝刻蝕形成的可形成液滴狀陣列的親水坑陣列，所述親水坑陣列外圍設置有封閉成環的護欄，所述的護欄與所述硅烷層液密封連接。并公開了所述芯片應用于實時定量聚合酶鏈式反應檢測或實時定量等溫擴增反應檢測。本發明提供的檢測系統將反應體積大為降低，而且檢測靈敏度和商品化定量PCR儀相當。檢測體系簡單易操作，成本低，可應用于商業化。

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項目成果/簡介:聚合酶鏈式反應（Polymerase Chain Reaction，PCR）是一種用來快速擴增特定的DNA片段的分子生物學技術，可用于生物體外進行特殊DNA復制。該技術被廣泛應用在刑偵、醫學、生物學研究等多個領域，在基因工程技術中更是有著無法替代的重要作用。作為PCR擴增反應的重要儀器，PCR儀是DNA擴增的各種生產、研究的必要基礎工具。其應用前景將隨著基因工程和基因技術的發展而不斷擴展。 所研發的PCR生物儀器具有低成本、高精度、高穩定性、溫度變化迅速、可調溫度梯度大等特點。其加熱系統采用了多模塊分區加熱的模式，通過加熱模塊的協調工作，可實現系統準確的分區域、分時段精確控制，工作過程中可實現20℃以上的溫度梯度。溫度控制系統采用了自適應模糊控制方法，通過控制參數的實時調整，實現了溫度控制對于使用環境的自適應，從而提高了系統對于環境條件、自身熱量積累、系統自身溫度變化等干擾的抵抗能力，增強了系統溫度控制的準確性和精度，溫度控制精度可達0.3℃。同時，利用分環節溫度控制設計，解決了溫度變化時反饋溫度不準確的問題，通過基座溫度的適當超調，提高了控制目標溫度的響應速度，即使在接近目標溫度時，加熱速率依舊可保持1.5℃/s以上，且能夠保證目標溫度無超調。應用范圍:該項目產業化預期能夠實現巨大的社會價值和經濟價值。其產業化不僅能夠填補國產高精度梯度PCR生物儀器的市場空白，同時還能夠促進我國基因工程技術的發展。 目前，該項目已經初步實現循環過程中的溫度高精度控制。在實驗條件下完成了20℃的溫度梯度自適應驗測試，實現了0.3℃的控制精度要求。項目即將進入深入開發測試、模型樣機試制和細節參數優化階段。 本項目成果具有完全自主知識產權，具有良好的市場推廣價值，可考慮實施多種推廣方式相結合的方式。以技術開發、技術服務為主體，在成果轉化的同時，結合市場反饋信息，開展更深入的技術研發工作。項目階段:試驗階段效益分析:所研發的PCR生物儀器，具有和國內外一線產品比肩的性能，可滿足各種PCR擴增反應的生產、研究需求。在梯度模式下，能夠通過設置一系列的梯度退火溫度進行擴增，從而在一次PCR擴增中就可以篩選出表達量高的最適合退火溫度，應用于研究未知DNA退火溫度的擴增實驗時，可有效節省試驗時間、提高實驗效率。在不設置梯度的情況下亦可當作普通的高精度PCR儀使用。

聚合酶鏈式反應（Polymerase Chain Reaction，PCR）是一種用來快速擴增特定的DNA片段的分子生物學技術，可用于生物體外進行特殊DNA復制。該技術被廣泛應用在刑偵、醫學、生物學研究等多個領域，在基因工程技術中更是有著無法替代的重要作用。作為PCR擴增反應的重要儀器，PCR儀是DNA擴增的各種生產、研究的必要基礎工具。其應用前景將隨著基因工程和基因技術的發展而不斷擴展。 所研發的PCR生物儀器具有低成本、高精度、高穩定性、溫度變化迅速、可調溫度梯度大等特點。其加熱系統采用了多模塊分區加熱的模式，通過加熱模塊的協調工作，可實現系統準確的分區域、分時段精確控制，工作過程中可實現20℃以上的溫度梯度。溫度控制系統采用了自適應模糊控制方法，通過控制參數的實時調整，實現了溫度控制對于使用環境的自適應，從而提高了系統對于環境條件、自身熱量積累、系統自身溫度變化等干擾的抵抗能力，增強了系統溫度控制的準確性和精度，溫度控制精度可達0.3℃。同時，利用分環節溫度控制設計，解決了溫度變化時反饋溫度不準確的問題，通過基座溫度的適當超調，提高了控制目標溫度的響應速度，即使在接近目標溫度時，加熱速率依舊可保持1.5℃/s以上，且能夠保證目標溫度無超調。

成果簡介實時PCR是生物醫學領域中的一次革命，已經廣泛應用于臨床分子診斷與科學研究，同時亦應用于食品安全和環境檢測等領域，具有非常重要的經濟與社會效益。課題組在國家重大科技專項資助下已經研發出了擁有自主知識產權的實時PCR儀的樣機，正與國家疾病控制中心合作，進行性能與臨床醫學測試。整體樣機成本低，精度高，具有明確而又急迫的市場需求。應用簡介所處研發階段：小批量生產適合應用領域：

TDA（芯片熱設計自動化）軟件是清華航院曹炳陽教授團隊全自主研發的國際首個芯片跨尺度熱仿真與設計系統。TDA軟件可實現芯片從納米至宏觀尺寸的熱設計與仿真，支持芯片微納結構內部熱輸運過程的模擬研究，直接提高芯片熱仿真精度與結溫預測準確度，進而提高芯片性能、壽命和可靠性。