基于FPGA温控系统的CFPCRCE芯片研究.rar

DNA样品进行毛细管电泳分离之前需要进行PCR扩增反应，如果将连续流动式PCR芯片与毛细管电泳芯片集成在一起，将会实现生化分析的微型化和集成化。因此，本文开展了基于FPGA的循环数目可选的连续流动式PCR芯片设计，并将其与毛细管电泳微流控芯片相组合，实现了从PCR扩增到毛细管电泳的连续一体化分析。 本文首先采用ANSYS有限元分析软件，设计出性能较好的加热器和温度传感器版图结构；利用MEMS加工技术，分别制作出集成了Pt金属薄膜加热器和温度传感器的硅基芯片，以及玻璃为基底的微流控毛细管电泳芯片；将二者封装在一起，构成了CF-PCR-CE芯片。为满足PCR反应的需要，设计了基于FPGA的芯片温度控制系统，该系统包括多通道AD采样、温度曲线拟合、PID控制算法及PWM波形产生、串口通信、CE检测曲线驱动和显示等模块，较好地实现了三个温区的自动控制及显示。 利用本文组建的CF-PCR-CE芯片系统，对植物DNA样品进行了扩增反应，并采用凝胶电泳检测方法对产物进行对比检测，实验结果证明该系统实现了DNA样品的扩增，并根据实验结果探讨了流速、循环次数与扩增效果的关系。利用该芯片系统，直接将扩增后的产物送至芯片上的毛细管电泳沟道进行电泳检测，初步实现了样品从扩增至毛细管电泳的一体化检测分析。 关键词：ANASYS；MEMS技术；CF-PCR-CE；FPGA；毛细管电泳

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