刘 勇，高 娜，朱 灵，李 飞，王贻坤，张 龙

（中国科学院安徽光学精密机械研究所光电子技术研究室，安徽合肥 230031）

0 引言

20世纪90年代初，Manz A和Widmer H M首次提出微型全分析系统（miniaturized total analysis systems）的概念［1］，其核心是微流控芯片，即以微机电系统（micro-electro-mechanical systems，MEMS）技术为依托，通过控制微通道中的流体将取样、预处理、反应、分离和检测等操作集成在微芯片上进行，实现分析系统的微型化、集成化、自动化与便携化［2］。聚合酶链式反应（polymerase chain reaction，PCR）是Mullis于1985年发明的一种在体外快速扩增特定基因或DNA序列的方法。PCR的原理［3］类似于DNA的体内复制，在试管中给DNA的体外合成提供模板DNA、寡核苷酸引物、DNA聚合酶、Mg2+、合适的缓冲体系，进行DNA模板的变性，引物与模板的退火和引物的延伸，经过多次变性、退火和延伸后，待扩增的DNA分子或者片断可放大几十甚至几百万倍。

在PCR的热循环中，温度直接影响PCR扩增成功与否，较大的温度偏差会导致扩增失败:变性温度太高会影响DNA聚合酶的活性;退火温度过低会导致大量非特异性产物出现，而过高又会使扩增效率下降;不合适的延伸温度也会对扩增产物的特异性、产量造成影响［3］。近年来研究表明［4］:提高PCR热循环中3个温区之间的升降温速率，不仅能够缩短整个PCR扩增过程所需时间，而且特异性更好。微流控芯片为PCR微型化操作提供了一条可行的途径，较小的反应体积不仅可以大大减少试剂消耗还可提高升降温速率。

1 微流控PCR装置中加热方式和冷却方式

加热和冷却方式直接影响温度的升降温速率，决定了PCR扩增所需的时间。……