随着中国航天梦“三步走”战略的稳步进行,我国已具有实现多人多天飞行、飞船与空间舱的交会对接的载人技术实力,开启了中国空间站新时代。由于太空飞行环境的特殊,因此对于长期在空间站环境实时监控,从而保障研究人员的健康安全是十分必要的。所以建立应用太空的微生物危害实时自动报警系统是势在必行的。论文是针对微生物危害实时自动报警系统的核心技术——实时定性定量DNA荧光检测技术以及微流控PCR扩增技术的研究基础上,提出四种具有自主知识产权的集成单微通道实时荧光PCR系统,并对其进行具体以下研究:(1)对四种基于单微通道的荧光PCR系统分别进行了结构分析,往复式循环单微通道系统简化了系统结构,动力源直接、稳定、精确,集成度高,具有典型的研究意义。而且单微通道设计与传统40循环多孔多排设计相比,具有更快的反应速度、减少试剂滞留现象、系统总消耗低、检测针对性强,提高总体反应效率。(2)实现对单微通道荧光PCR系统的微型荧光检测系统搭建,将稳定LED光源与尺寸1mm×1mm的微型检测传感器集成化设计,对解决应用于空间的微体积高灵敏度光路设计具有重要意义。经实验,此荧光检测模块测试中,阴性试剂的荧光相对值约表示为0.1V左右,阳性试剂的荧光相对值约表示为0.33V左右。此系统阴阳性试剂的荧光相对值的倍数大于3倍,满足用于荧光PCR扩增反应结果的定量分析曲线的原始基础。(3)温控采用对单微通道荧光PCR系统的环境场测温与温区点测温同时协调,场测温测量系统环境温度,点测温测量系统温区温度。此系统由多传感器信号采集、LCD显示和键盘输入等电路组成。采用PID算法实时检测对应温区和闭环控制加热,保证温度恒定。根据单微通道的荧光PCR系统调试结果:PCR扩增反应温区温度恒定,控温精度为1.5℃;信号采集平均误差约为1.0℃。