高通量基因分析仪的测控系统研究
高通量基因分析仪是采用链式聚合酶反应（简称PCR）技术和荧光偏振技术进行基因检测的仪器，该仪器的测控系统是集光电检测技术、电子技术、精密机械、计算机技术为一体的系统。
基因检测已经被应用在很多领域，如临床疾病诊断、生命科学、药物筛选和新药开发以及环境保护等。本文将计算机检测和控制系统应用在基因分析中，以提高检测精度和速度。
本文讨论了系统的两个重要方面：PCR的温度控制部分研究和样本的荧光偏振信号检测。
PCR技术是样本DNA片段的体外扩增技术，一般进行20到30次的循环，每次循环包括变性、退火、延伸三个阶段。理论上一次循环可以将样本数量变为原来2倍，20次循环可以为原来的220倍。本系统对传统的数字PID算法进行改进，采用模糊PID控制算法，这样既可以达到快速响应的要求又可以达到稳态要求。制冷器件采用半导体制冷片，既减小设备体积，又降低噪音。
本系统中荧光偏振检测包括光学镜片位置控制、荧光信号检测等部分。其中光学镜片控制是通过单片机控制步进电机将各光学镜片按照用户的要求进行组合。荧光信号检测是检测样本受激发后发射荧光的强度。样本发射的荧光经光学镜片进入光电倍增管转化为微弱的电信号，电信号被滤波放大处理后通过A/D转换进入计算机。计算机通过计算得出当前样本的特性。
本文中镜片位置采用计算机控制，使得在样本检测过程中减少了因人工操作带来的污染。由于采用了新的PCR控制算法，检测速度得到了大幅提高。
荧光偏振;基因检测;测控系统;链式聚合酶反应;基因分析;温度控制
西安工业大学
硕士
控制理论与控制工程
倪原
2008
中文
Q503-39
56
2010-01-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）