王晓娜，闫卫平，郭 玲

(大连理工大学电子科学与技术学院，辽宁大连 116024)



基于CF-PCR生物芯片的集成控制系统

王晓娜，闫卫平，郭 玲

(大连理工大学电子科学与技术学院，辽宁大连 116024)

针对微流控生物芯片集成化趋势，设计了基于STM32F4的CF-PCR生物芯片集成控制系统。硬件电路主要包括信号采集电路、加热电路及液晶显示。利用增量式PID算法和PWM技术，实现了对PCR反应过程中3个恒温区及热驱动式微阀的控制。

CF-PCR芯片；增量式PID；STM32

0 引言

PCR ( Polymerase Chain Reaction )是聚合酶链式反应的简称，是依据体内细胞分裂中DNA半保留复制原理,在DNA聚合酶的作用下，通过变性、退火、延伸3个过程，实现指定基因片段体外快速复制，被广泛应用于基因分析及医学鉴定等生物科学领域[1]。CF-PCR(Continuous-Flow PCR)生物芯片是通过控制生化样品在片式微通道中连续流过每个恒温区的时间，实现3个过程的往复循环，完成扩增反应。

微阀是微流控芯片的重要组成部分，通过控制与各通道相联接微阀的开启与关闭，实现液体样品在生物芯片中的不同流向。热驱动式微阀依据气体或液体热胀冷缩的原理驱动阀片往复运动，实现关闭与开启功能。它具有工作原理简单，驱动力较大，易于控制，与生物芯片工艺兼容性强等优点[2]。

将CF-PCR芯片与热驱动式微阀集成在一起，可实现样品扩增和样品定向流动及其检测分析的一体化。对于这样一个功能强大的集成生物芯片，温度控制至关重要，它既是保证扩增反应顺利进行的关键因素，也决定热驱动式微阀的功能实现。……