自动量程控制在DNA电化学信号采集仪中的应用

2010-08-21 16:51:25来源: 互联网

 

  DNA电化学信号采集仪是基于电化学分析技术设计的诊断仪器。电化学分析技术是当前测定DNA序列的热点,它相对于表面分析技术、凝胶电泳技术、微量热法、毛细管电泳法、电化学分析技术和化学发光分析技术等有较大优势。本设计采用循环伏安法检测DNA生化反应产生的电流,从而对急性早幼粒细胞白血病(APL)和慢性粒细胞白血病(慢粒CML)作出早期诊断。采集仪具有小型化、集成化及原位、在体、实时、在线的检测等特点。  

  电化学方法的检测体系一般为三电极体系:工作电极为金电极,其上面固定着DNA片段和用于检测的电活性杂交指示剂;参比电极为银/氯化银电极;辅助电极为铂电极。  

  一般情况下,使用CHI660C并选择循环伏安法做电化学实验,需要设置其灵敏度,一旦灵敏度设置不恰当,就会影响检测效果。因此,为了提高电流信号的检测精度,DNA电化学信号采集仪需要具备自动控制灵敏度的功能。  

  本文首先简单介绍了自制的DNA电化学信号采集仪的整体框架、功能及性能,然后详细阐述了自动量程控制系统在信号采集模块中的应用,并给出了相应的硬件和软件设计方案。  

1 系统设计  

  整个DNA电化学信号采集仪主要由四个模块构成,如图1所示。  


  
  处理器模块 这部分采用TI公司的DSP处理器TMS320F2806,主要负责对信号发生模块和信号采集模块的控制,同时,对采集到的信号进行处理,并发送给上位机。  

  信号发生模块 包括16位D/A、低通滤波和恒电位仪。该模块在DSP的控制下,根据选择的电化学检测方法,产生相应的波形信号。  

  信号采集模块 包括I/V转换电路、自动量程控制电路、电压调整电路、低通滤波电路和16位A/D。其功能是采集电化学反应池中的电流信号。  

  电化学反应池模块 为三电极体系的电化学反应提供场所,并将反应中产生的电流信号传送给信号采集模块。  

2 自动量程控制系统的设计  

  2.1 自动量程控制系统的设计要求  

  考虑到一般电化学反应产生的电流信号范围为1.0×10-7~1.0×10-3A,所以就要求DNA电化学信号采集仪中信号采集部分的电路能检测此范围的电流信号,并且抗干扰性要强,噪声和信号失真要低。此外,信号采集电路还需要具有数控式快速精确调档的功能,能根据一定的条件自动调整灵敏度,即自动升档或降档。  

  一般情况下,应使被转换量在A/D转换线性区之内,尽可能使模拟量在1/2满度~接近满度的区域中转换,即根据未知参数量值的范围,自动选择合适的灵敏度。  

  2.2 自动量程控制系统的设计  

  

[1] [2] [3] [4]

关键字:DNA电化学信号采集仪  自动量程控制  数字电位器  I/V转换

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2010/0821/article_1434.html
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