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聚合酶鏈反應（PCR）是分子診斷中常用的一種技術，它將單個DNA拷貝或幾條DNA鏈放大多個數量級，生成數十萬份特定DNA序列。這種方法依賴于熱循環，包括重復加熱和冷卻DNA熔化和DNA酶促復制反應的循環。PCR實驗需要大量的熱循環步驟來產生數千條DNA序列以進行分析。
熱循環
通常，PCR由一系列20到40次重復的溫度變化組成，稱為循環，每次循環使DNA拷貝加倍。在大約40個循環中，可以生成大約10億個DNA拷貝，以生成足夠的生物標記物，其可以通過光學測量系統高精度識別。循環之前通常在高溫（95°C）下進行單一溫度步驟，分離DNA，然后冷卻至50至65°C之間的熔融溫度，生物標記物將與DNA結合，最后將溫度提高到72℃，以便對DNA的拷貝進行檢測。每個階段的設定點溫度和時間長度取決于基于生物標記物附著于DNA程度的各種參數。
熱循環儀
PCR在特殊分子診斷裝置中進行的，也稱為熱循環儀。在熱循環儀中，每個工藝溫度的加熱和冷卻時間需要精確的溫度控制，需要極快的升降溫速率，以最大限度地縮短擴增的總持續時間。控制側由控溫模塊組成，以放置樣品孔。
整個熱模塊只能允許最小的溫度梯度，以最大限度地降低整個樣品孔的溫度過沖，這對于使用多孔的自動PCR儀來說是一個挑戰。
PCR儀主要有三種類型：傳統的、實時的和定量的。在90年代設計的傳統PCR儀準確性差、靈敏度低，而且在測試之后才能獲得結果。實時PCR儀允許技術人員在測試過程中查看結果，為定量提供最精確的數據。實時PCR使 POCT檢測成為可能，在較短的時間內向患者提供結果。POC測試確保患者隨時隨地獲得最有效的醫療護理。定量分析，即數字PCR，樣本擴增后，對陽性和陰性反應的數目進行精確計數，直接獲得樣品的拷貝數，可以進行比實時PCR更精確的分析。
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