聚合酶链式反应(PCR)最早由克里穆利斯博士于1983发明。PCR技术是生物医学领域中的一次革命,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,现已广泛应用于病原体测定、免疫分析、基因表达、突变和多态性等领域。普通PCR仪是实现PCR扩增的装置,一般通过20～30个循环,可获得大量的要扩增的DNA片段。而实时PCR仪不仅能够进行PCR扩增,还能够利用荧光积累信号来实时监测整个PCR反应过程,最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析。 本文旨在研发一套用于实时PCR仪的温度控制系统。 首先,计算与模拟仿真实时PCR仪中加热制冷系统。温度在PCR扩增中至关重要,PCR通过高温解链、低温退火、中温延伸三个阶段完成一个循环的扩增过程,每个阶段都是在一定的温度范围内才能顺利进行。设计用于PCR扩增的加热系统模型；针对PCR三个反应阶段,计算系统从低温到高温所需热量；利用有限元仿真软件ANsYS进行系统模拟仿真,结果与设计目的相符合。 其次,在模拟仿真的基础上,采用移相全桥开关电路设计了用于加热制冷的高频开关电源,其开关频率为100kHz,并选择合适的散热器：比较了多种加热方式,选用半导体(帕尔贴)加热制冷方式搭建PCR加热与制冷系统；选择敏感度高的温度传感器PT100检测温度信号,并设计专用于温度信号的数据采集、滤波电路。 最后,选用可靠性强、速度高、功耗低的嵌入式Linux系统与PC机进行通讯。开发了Linux下的A/D转换程序、串口通讯程序；开发了PC机中的基于MSComm控件的串口通信与温度信号显示程序。 本文研制的实时PCR仪中的温度控制系统初步完成PCR扩增需要,为研发具有自主知识产权的实时PCR仪奠定了基础。