基于LabVIEW的PCR芯片温度控制系统*

李金凤，张卫平，伍择希，陈俊杰，陈文元，吴校生

（1．微米/纳米加工技术国家重点实验室，上海 200240;2．上海交通大学 微纳科学技术研究院，上海 200240）

0 引言

随着科学与技术的发展，生物实验在国民生活中逐渐扮演着越来越重要的地位。为了实现生物实验的集成化和自动化，人们提出了生物芯片的概念，生物芯片试图将整个生化检测分析过程缩微到单个芯片上。

为了实现研究一体化的 PCR—CE生物芯片［1］，实验室采用新手段制作集成电极的PDMS—玻璃微流控芯片［2］，将加热传感电极与电泳用电极加工于同一面上，用PDMS薄层保护电极并作为稳固键合的基底。

PCR反应需要3个不同的温度区，经历变性，退火在90～95℃加热一段时间，可以使模板DNA分解为单链，为下一步与引物结合的反应作准备，称为变性;在温度50～65℃持续一段时间，引物与模板DNA单链配对结合，称为退火或者复性;在70～75℃时，由于TaqDNA聚合酶的作用，实现与模板DNA链互补的半保留复制。

实现3个温度的不断循环，需要使用温度控制系统。

1 系统工作原理

图1是PCR—CE生物芯片的立体图。其中左边深色区域是PCR反应区，右边是CE分离区。

图2则介绍系统升降温原理框图。温度检测和升温的基础是沉积在玻璃表面的Pt。

图2 系统原理框图Fig 2 Block diagram of system principle

恒流源激励Pt电阻器，使之产生电压信号，经过电压放大转换成3～5V的直流电压，送到LabVIEW接口，经过程序计算，得到实时温度值［3］。根据预设的温度和实际温度作比较，使控制器输出加热或者制冷信号，然后再次采集实际温度，并与预设温度作对比，采取控制［4］，多次循环［5，6］。……