高通量DNA測序儀的溫度控制系統(tǒng)研制.pdf

1、DNA測序技術(shù)發(fā)展至今,經(jīng)歷了多個階段。第一代測序技術(shù),極大推動DNA測序技術(shù)的發(fā)展,但是存在操作復(fù)雜、耗費時間長、效率低等局限性。以SOLiD技術(shù)為代表的新一代DNA測序技術(shù)不僅縮短了測序時間,實現(xiàn)測序的高通量,最重要的是降低測序成本。溫度控制在新一代的測序技術(shù)中起著至關(guān)重要的作用,所以本文設(shè)計了一種用于高通量DNA測序儀的溫度控制系統(tǒng)來滿足測序過程中的DNA變性、雜交、酶促等反應(yīng)以及試劑保存對溫度的要求。
　　 本溫度控制系

2、統(tǒng)是一個閉環(huán)的控制回路,將溫度信號的采集、數(shù)據(jù)的處理、PID控制算法的實現(xiàn)和與上位機的通信集合在一起,實現(xiàn)了一個完整的溫度控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的硬件電路部分選用ATmega128單片機為硬件的核心元件；在系統(tǒng)的輸入模塊,考慮到硬件電路的簡化以及傳感器小型化、精度要求高等因素選用了具有負溫度系數(shù)的熱敏電阻;輸出響應(yīng)器選擇了具有既可制冷又可制熱、且容易達到平衡等優(yōu)點的半導(dǎo)體制冷器件；串口通信將下位機的程序與上位機聯(lián)系起來,實現(xiàn)通過上位機發(fā)送指令來

3、使下位機執(zhí)行相應(yīng)操作的功能。系統(tǒng)的下位機固件部分,應(yīng)用了模塊化的思想,將各個部分的程序按功能進行模塊化的設(shè)計,這樣更方便程序的調(diào)試以及后期的修改等。上位機的程序使用了第一個組件導(dǎo)向的C＃進行編程,通過上位機界面,操作者可以方便的對控溫的參數(shù)進行在線修改,且在上位機界面實現(xiàn)溫度的實時顯示等功能。
　　 本文設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)經(jīng)過測序儀的微流道系統(tǒng)以及用于試劑保存的冰箱系統(tǒng)的調(diào)試,可以滿足溫度測量誤差在±0.2℃以內(nèi),控溫精度為±0