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聚合酶链反应（PCR）是分子诊断中常用的一种技术，它将单个DNA拷贝或几条DNA链放大多个数量级，生成数十万份特定DNA序列。这种方法依赖于热循环，包括重复加热和冷却DNA熔化和DNA酶促复制反应的循环。PCR实验需要大量的热循环步骤来产生数千条DNA序列以进行分析。
热循环
通常，PCR由一系列20到40次重复的温度变化组成，称为循环，每次循环使DNA拷贝加倍。在大约40个循环中，可以生成大约10亿个DNA拷贝，以生成足够的生物标记物，其可以通过光学测量系统高精度识别。循环之前通常在高温（95°C）下进行单一温度步骤，分离DNA，然后冷却至50至65°C之间的熔融温度，生物标记物将与DNA结合，最后将温度提高到72℃，以便对DNA的拷贝进行检测。每个阶段的设定点温度和时间长度取决于基于生物标记物附着于DNA程度的各种参数。
热循环仪
PCR在特殊分子诊断装置中进行的，也称为热循环仪。在热循环仪中，每个工艺温度的加热和冷却时间需要精确的温度控制，需要极快的升降温速率，以最大限度地缩短扩增的总持续时间。控制侧由控温模块组成，以放置样品孔。
整个热模块只能允许最小的温度梯度，以最大限度地降低整个样品孔的温度过冲，这对于使用多孔的自动PCR仪来说是一个挑战。
PCR仪主要有三种类型：传统的、实时的和定量的。在90年代设计的传统PCR仪准确性差、灵敏度低，而且在测试之后才能获得结果。实时PCR仪允许技术人员在测试过程中查看结果，为定量提供最精确的数据。实时PCR使 POCT检测成为可能，在较短的时间内向患者提供结果。POC测试确保患者随时随地获得最有效的医疗护理。定量分析，即数字PCR，样本扩增后，对阳性和阴性反应的数目进行精确计数，直接获得样品的拷贝数，可以进行比实时PCR更精确的分析。
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