基于FPGA的微流控芯片电泳控制系统设计

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基于FPGA的微流控芯片电泳控制系统设计

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- h; O2 l" {) U; Z: Q1 概 述
微型全分析系统的概念由Manz于20世纪90年代初提出，是集进样、样品处理、分 离检测为一体的微型检测和分析系统。微流控芯片是其主要部件，采用微电子机械系 统技术集成了微管道、微电极等多种功能元器件。微流控芯片的电泳技术是指以电场 方式驱动样品在芯片的微管道中流动，然后再通过光电倍增管(Photo Multiplier Tube，PMT)将被测试样品所产生的微弱信号转换为电信号，并对该信号进行采集与处 理。与常规毛细管电泳系统相比，该技术具有分离时间短、系统体积小、集成度高等 优点，被广泛应用于药品筛选以及I临床诊断中。聚合酶链式反应(Palymerase Chain Reaction，PCR)是一项在短时间内体外大量扩增特定DNA片段的分子生物学技术。目前 已有的PCR控制系统一般采用单片机作为控制核心，成功地实现了对单个微流控芯片进 行控制。然而在需要高效快速、大规模应用微流控芯片的场合，由于单片机的控制端 口数量有限，难以实施控制。本文选取串行控制的 A／D与D／A芯片，减少了所需控制 端口数量；采用具有大量控制端口的现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)作为系统的控制芯片，在使用VerilogHDL语言对其编程后，可同时对30 个PCR芯片实施控制。

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