64线硅光电池列阵在DNA序列自动分析仪上的应用

　　一、概述

　　DNA，即脱氧核糖核酸，它是生命的基础物质，通过它编码蛋白质，编码结果取决于DNA中碱基排列情况，也就是DNA序列情况。对DNA序列的分析无论是在基础生物还是在医学领域都是非常重要的，例如，在医学上，通过对病气某些提取物细胞中DNA序列的分析，便可以找到发病的根本原因。

　　现在，我国大部分生物研究所和医院化验科中，基本上都是采用传统方法研究DNA序列，即首先电泳DNA，随后进行放射性显影，获得DNA电泳图后进行人工读片。这种方法的缺点是耗时、准确性差，由于人工诊片取决于各人的经验与电泳图质量的好坏，因而得出结论往往不同.图1为放射性显影后所得的电泳图.具体的读图方法可以参见生化教材。

　　为了克服传统方法的缺点，我们设计了一种DNA序列自动分析仪器，它取代了人工读片的工作.这种仪器于八十年代初已在美国出现。自动分析仪一般由扫描仪与图谱识斜程序包组成。美国LKB公司生产的扫描仪全称为“UltroscanLaserDensitometer，，其原理徉.我们汾什的基一知平由扫描仪，两者原理上可能有一些差别，但其目的都是一样的。至今，国内还没有有关研制这类仪器的报导.

　　二、工作原理

　　这里主要拟述扫拓仪的工作原理.其目的就是把DNA电泳图谱数字化.具体方法是:在图片下方放置光源，在其上方放置可以移动的传感器。使感器的输出与模数转换器相联，这样电泳图中明暗相间的条纹就可以变为大小不同的数字量，再通过一系列的数字信号处理与模式识别，便可自动排出DNA序列，图2为其示意图.

　　采样与模数转换板使用的是模拟开关、放大器、用于控制模拟开关启闭的逻辑门、AD570.工作时，280:聆小单元执行采样程序，顺序打开各路模拟开关，使各路光强信号进行模数转换，随后通过PIO口将转换后的数字量暂存于RAM区。通过改变MCS一5]单片机输出的控制信号频率，可使步进电机以各种转速工作。主机中执行模式识别软件，为提高采样率，识别与采样同时进行，通过接口进行协调，这样可

　　以丢掉识别过的大量数据，使内存容量足以满足工作要求。

　　三、传感器的选择与技术指标

　　该仪器中传感器的选择直接影响到能否正确排序。在此找们将传感器材料定为硅光电池，其它要求中首先是对尺寸的要求，要使每个单元足够小，能够保证不丢失图片上任何一个与识别有关的信息.为了减轻识别软件的工作量与执行时间，我们一次扫描只对准电泳图中某相邻的四弄，我们所设计的机构能使传感器横向移动，以对准位置。一般电泳图中片四弄加起来的宽度<38mm，为了不丢失信息，传感器上应设计上64个硅光电池单元.且每个单元尺寸为0.5x0.smm，单儿间距离为0.05mm.由这些单元组成的单排列阵可以满足要求.其次，由于AD570转换速率为25哪，采样率很高，同时，传感器在移动时光强时刻变化，因此要求传感器的延迟很小。也就是说，当光强由高变低或由低变高时，其输出能够在很短的时间内稳定在当前光强的对应输出值上，这样才能保证采样所得信号不失真，因此定传感器的开关速度<1卜5.由于采样与模数转换板工作时会产生反向电压，因此定其反向击穿电压>SV.扫描仪所用光源为一般普遍光源，所以传感器的光谱范围参照SL87卜1010。该列阵封于镀金印刷板上，为减小尺寸，引出脚分两边引出，且使用双排扦孔.