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.
四、与传感器相连的采样和模数转换电路
图3为采样与模数转换板电路，它实际上是一个多通道模数转换器，可与一般的微机、单板机相连.
AD570是一个8位逐次逼近的A/D转换芯片.它是将A/D转换电路、参考电压、时钟脉冲，比较器，逐次近似寄存器以及输出缓冲器等集成在一个芯片上，并有三态输出.加上模拟输人，发出启动转换信号，即可实现8位A/D转换，完成一次转换的时间为25娜，精度可达士0.8%(士ZLSB).B/C是启动转换信号，该信号变低电子时开始进行转换，转换结束时在百豆端出现低电平.
AD570的控制信号通过并行接口P10的B通道发送，B通道工作在位控方式，其中PB。为输出方式，PB、为输人方式.PB。与B厂C相连结，PB，与DR相连结.AD570的数据线与Plo的A通道相连，A通道工作在输人方式.我们用OUT(95H)，A(A为80H一BFH)，依次打开模拟通道.用oUT(81H)，AA为FEH)启动A/D转换，当A/D转换结束时发出D厕爵号，申请中断，CPu响应中断后，将数据经P10的A口送至累加器，用OUT(81H)，A(A为FFH)停正A/D转换，将累加器内容送人RAM区，CPU中断返回.随后又可用指令打开下~个通道，依次循环，直至!睬满64个点，通过询问主机是否已处理完上次数据，来决定是等待还是向主机送数.送数完毕后，重复上述过程采集下64个点。
五、结束语
:该仪器所用的64线硅光电池列阵由上海半导体器件十六厂生产，经使用，效果良好，其应用范围不仅局限于此，在其它‘些生物医学图象识别中也可做为有效的传感元件。最后感谢上海半导体器件十六厂光电室陈震新等同志在研制传感器中所给予的合作.
