基因擴(kuò)增過程溫度控制技術(shù)研究.pdf

1、基因擴(kuò)增技術(shù)即聚合酶鏈反應(yīng)(polymerasechainreaction)簡稱PCR，又稱無細(xì)胞分子克隆系統(tǒng)或特異性DNA序列體外引物定向酶促擴(kuò)增法，可將極微量的靶DNA特異地?cái)U(kuò)增上百萬倍，從而大大提高對DNA分子的分析和檢測能力。因而此方法立即在分子生物學(xué)、微生物學(xué)、醫(yī)學(xué)及遺傳學(xué)等多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展。能夠完成基因擴(kuò)增反應(yīng)的儀器就是PCR儀，又稱酶鏈聚合擴(kuò)增儀。目前，PCR儀的生產(chǎn)廠商國外居多，國內(nèi)現(xiàn)有的PCR儀控溫指標(biāo)低于國外

2、主要廠家生產(chǎn)的PCR儀。
　　 本文設(shè)計(jì)PCR儀的溫度控制技術(shù)，以瑞薩單片機(jī)為控制處理器，采用半導(dǎo)體制冷器作為PCR儀的變溫元件，在溫度控制方法上采用分段控制，在溫度上升和下降階段的初期采用Bang-Bang控制，加快系統(tǒng)響應(yīng)速度，達(dá)到設(shè)定的閾值時開始PID調(diào)節(jié)，并進(jìn)入恒溫階段控制，在不同的恒溫點(diǎn)整定PID的參數(shù)以滿足系統(tǒng)控制要求。論文主要內(nèi)容如下:第一章介紹了PCR技術(shù)的反應(yīng)原理、反應(yīng)條件以及國內(nèi)外PCR儀的研究現(xiàn)狀，闡述了常

3、用的溫度控制器和溫度控制算法。第二章介紹了PCR儀的硬件結(jié)構(gòu)和采用的溫度控制系統(tǒng)。其中著重介紹了PCR儀溫控系統(tǒng)的變溫原理和溫度傳感器的選擇依據(jù)。最后簡單介紹了輔助元件-熱蓋。第三章具體說明了溫度的控制方法。上升階段和下降階段采用Bang-Bang控制結(jié)合PID控制的策略，重要的是通過實(shí)驗(yàn)確定Bang-Bang控制的閾值。在恒溫保持階段采用繼電整定參數(shù)的PID控制，保證控制的精度和穩(wěn)態(tài)。最后簡單說明了如何減小干擾對系統(tǒng)的影響。第四章是關(guān)