PCR儀的結構

PCR儀的結構，基因擴增的技術設備由三部分構成：①模板DNA製備所需設備，主要為高速微量離心機或高速冷凍離心機；②PCR基因擴增儀；③DNA擴增結果判讀和測定設備，主要有水平低壓電泳儀、PCR核酸電泳槽以及紫外透射儀和DNA微量熒光計等。

基因擴增儀的技術方案可歸結為兩大類：**類方案即三容器機械手循環方案。該類設計根據恒溫器的排布可分為直線型和環型兩種。該方案設計的PCR儀設置三個**控溫及溫度可調的恒溫器，並且固定不動，使樣品盤在微電腦控製的機械手作用下，根據PCR反應所需的保溫時間，在恒溫器之間停留和循環。**類方案即單容器溫度循環方案。該類方案在整個反應過程中，樣品在樣品槽中位置不變，而通過控製樣品槽溫度的升降完成溫度的轉換、保持和循環。該類方案的設計根據加熱、冷卻方式的不同可分為光加熱、空氣流冷卻型，電熱絲加熱、壓縮機或半導體製冷器冷卻型以及半導體製冷器冷卻、加熱型等。按照以上兩種方案設計的PCR儀，根據樣品槽的不同還可分為空氣浴型和金屬樣品槽型。前者樣品管架在空氣浴中，通過氣流的變溫實現PCR熱循環；後者樣品管放置在金屬樣品槽孔中，通過金屬樣品槽的變溫實現PCR熱循環。近年來，在上述各種方案基因擴增儀的基礎上，通過結構改變又派生出各種新型的PCR儀。例如，為了防止樣品管中試劑的揮發，在樣品槽上加一熱蓋，形成了蓋加熱型PCR儀；為了進行原位雜交，設計能放置載玻片的樣品槽，形成原位PCR儀；為了加速PCR反應、節省試劑、提高特異性，用毛細管代替離心管，形成了毛細管型快速PCR儀。

總體說來，**類方案的優點是：溫度轉換快，耗時少，變溫速度可達10~C／s，因而溫度轉換率和DNA擴增效率均高於**類方案。溫度均勻性更易保證，而且對樣品管的適應能力很強，不僅能用離心管、薄壁管，而且可做*新發展的毛細管PCR以及采用載玻片的原位PCR。硬件方麵，因省去了製冷器，設備比較簡單，降低了成本也容易控製和維修，提高了儀器的可靠性。由於PCR的退火溫度通常都在42~C上，因而該方案無製冷器的缺點並不影響DNA擴增的效果和質量。該方案的不足之處是由於溫度升降太快，可能影響聚合酶的活性。此外由於省去製冷器，使溫度下限受到環境溫度的限製，溫度程序的靈活性小，儀器體積較大。

**類方案的優點是由於引進了製冷器而易於變溫，從而增加了溫度變換程序的靈活性，儀器體積也比較小。主要缺點是由於在一個容器中進行溫度循環，溫度轉換率將受到限製，且溫度均勻性和運行效率均不如**方案。在硬件方麵，如果采取壓縮機製冷將增加體積和成本；采用半導體製冷器(帕爾帖元件)，則由於熱應力作用於帕爾帖元件焊接麵，經多次循環將導致焊接麵開裂而損壞。新近發展的空氣浴、流體冷卻、毛細管快速PCR儀，由於采用毛細管作樣品管，利用高速氣流強製冷卻，在提高溫度轉換率和溫度均勻性方麵提出了新的措施。     

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