基于ARM的環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增及檢測系統(tǒng)的研制.pdf

1、基因擴(kuò)增儀是生命科學(xué)領(lǐng)域重要的儀器設(shè)備，在基因研究中起著重要的作用。但是目前我國的基因擴(kuò)增儀研究成本較高，性能指標(biāo)也不及國外，因此導(dǎo)致大部分采用進(jìn)口。研究智能化與便攜化的基因擴(kuò)增儀具有重要意義，也是一個(gè)重要的發(fā)展趨勢。環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增（LAMP）是一種新穎的核酸等溫?cái)U(kuò)增方法。相比傳統(tǒng)聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）能避免溫度循環(huán)帶來的困難，具有高靈敏度、高特異性和檢測簡單的優(yōu)點(diǎn)。
　　本文基于LAMP反應(yīng)，以便攜化、智能化、高通量和易集成為原

2、則，搭建了基于LAMP的溫度控制系統(tǒng)以及擴(kuò)增產(chǎn)物的光檢測系統(tǒng)。采用旋轉(zhuǎn)滑移芯片作為樣品載體，搭建LAMP擴(kuò)增的恒溫裝置，使用半導(dǎo)體熱電制冷器對(duì)裝置進(jìn)行加熱和制冷。設(shè)計(jì)以LED為激發(fā)光源，光電二極管采集熒光的光學(xué)裝置，對(duì)芯片中樣品進(jìn)行激發(fā)和信號(hào)采集。
　　ARM處理器的性價(jià)比高并且速度快，廣泛應(yīng)用于控制領(lǐng)域。系統(tǒng)利用基于Cortex-M3內(nèi)核的ARM處理器（STM32），設(shè)計(jì)了溫度控制電路、小信號(hào)調(diào)理電路、LED恒流驅(qū)動(dòng)電路、液晶顯

3、示以及按鍵和指示電路等。采用溫度傳感器DS18B20測溫并反饋給處理器。鑒于擴(kuò)增反應(yīng)的精度要求，軟件部分使用了PID控制算法。通過傳感器反饋的實(shí)時(shí)溫度值以及內(nèi)置PWM輸出來驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體制冷器加熱和制冷。本系統(tǒng)對(duì)光電小信號(hào)的處理采用了硬件濾波和巴特沃斯軟件濾波相結(jié)合的辦法。軟件濾波能克服硬件濾波不徹底和易受干擾的缺點(diǎn)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測試，本系統(tǒng)能夠長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。溫度控制精度達(dá)±1oC；光檢測系統(tǒng)對(duì)鈣黃綠素檢測限達(dá)2μM，滿足LAMP溫度控制和檢