莫寒+张玉+陈庆明

【摘 要】本文阐述设计一套控制效果好、体积小、成本低的PCR仪热循环温度控制系统，该系统整体设计经济性好、控制效果佳，可为国内PCR仪的发展应用提供一定的科研价值。

【关键词】PCR仪 温度控制 ATmage16单片机 自适应模糊PID算法

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2017）05C-0187-04

PCR（Polymerase Chain Reaction）是在生物技术和医学领域应用得比较广泛的一种基因扩增仪。它是在体外利用DNA聚合酶、一对引物和四种dNTP（dATP，dGTP，dCTP，dTTP）对模板DNA进行多次复制而得到大量基因产物的过程。PCR技术是生物医学领域中的一次重大革命，它使生物医学研究从整体水平和细胞水平发展到分子水平。现在该技术主要应用在病原体检测、基因表达、突变和多态性等方面。然而受到温度控制精度的影响，国内的PCR仪发展水平远落后于发达国家，目前我国的PCR仪主要是从国外购买，同时由于高价格因素的制约，大多只能应用于较大医院的医疗系统或是较好的高等院校、研究院等科研单位进行拆解研究，没有满足国内市场的需求。

PCR仪的核心技术是能够实现快速、精确的温度控制，从而完成多次热循环以达到基因擴增的目的，其主要包括变性、退火和延伸三个基本反应步骤。变性就是将温度加热到95℃左右时模板DNA解离成为单链DNA的过程。变性环节结束后进入退火步骤，此时温度降至55℃左右，引物与模板DNA单链的互补序列进行互补配对结合。将温度调节至72?C左右时，Taq DNA聚合酶从引物起始进行延伸，得到一条新的与模板DNA链互补的半保留复制链。……