聚合酶链反响（PCR）热循环是进行分子确诊的黄金原则。但是，在应对流感大盛行方面，全球所面对的首要应战是只要专业人员才干进行有用的确诊测验。此外，商业上可用的热循环仪也只能用于实验室环境运用，因而，咱们很难对其进行操作，要将商用热循环仪的应用领域扩大到紧迫情况下，以及公共检测站，例如机场，其粗笨且贵重的特性无疑是一个妨碍。因而，迫切需要咱们开发一种廉价的，可带着的，且可任意运用的分子确诊东西。
为了供给灵敏的，本钱低价的确诊体系，咱们在新加坡生物工程和纳米技能研讨所的研讨小组开发了一个小型确诊体系，该确诊体系选用美国疾病操控和防备中心（CDC）所引荐的PCR技能来检测感染性急病。咱们的体系从实时PCR到病毒基因方针链的检测对整个确诊进程进行整合与自动化，以履行数据的剖析。
经过运用NI 公司的CompactDAQ硬件体系，以及用于操控和数据剖析的LabVIEW图形化体系规划软件作为咱们的解决计划，咱们创建了一个小型且便携式的体系。该体系由一个较小的珀尔帖器（温度设备），电源供应器（能量设备），和具有USB接口即插即用功用的光检测器（光学设备）构成。
咱们的热循环仪是便携式的，彻底自动化的，且可用于在重要场合中大规划健康查看的情况下运用，例如在机场查看站操控感染性疾病的传达。体系自动化是牢靠确诊的一个要害优势，因为流感大盛行或许会在偏远地区发生，那里或许没有受过专业训练的人员处理实验样品。此外，体系自动化的完结大大降低了人力和培训费用。
运用该体系一起运转包含预加载PCR反响物的三个聚合物，从抽样到成果所花费时间不到一小时，而且答应选用很多生物的多样性。运用热敏电阻的实时温度反响，一个内部份额积分微分(PID)芯片来处理温度操控。该操控器由一个补偿器，输出设备和传感器反响信号组成，反响信号关于操控加热器输出功率，以及坚持温度是很必要的。运用LabVIEW软件，咱们对图形用户接口进行编程，以显现实时温度，设置温度，而且显现来自三个通道的实时PCR成果 (如图1A所示)。
体系装备
整个集成体系的装备包含履行PCR体系运转和反响的循环温控体系、固定设备的三个蓝色LED光源、排布于LED至光电倍增管(PMT)光路之间用于实时光学勘探的相关透镜和滤波器。体系中包含一组铜制或黄铜制的加热室，与放置样本的聚合体反响室集成在一起。
LabVIEW是体系构架的中心，中心处理器单元的规划专门针对履行由LabVIEW预编写的指令，可用于操控体系启动和健康查看、PCR运转的热量循环操控、和多路复用荧光信号的光学检测。
在PCR处理的循环温控进程中，体系于退火循环的最终一秒进行光学检测。三个LED一起由来自NI 9265模仿输出模块的电流驱动顺次点亮，每个LED继续发光200 ms，鄙人一个LED灯点亮前平息当时LED灯。
特别规划的设备用于聚集和引导LED光路传输。光在照射到放置DNA样本的反响室之前要先经过一个滤波器。光线在抵达PMT之前还需经过一系列透镜和滤波器，最终由NI 9206模仿输入模块读出该信号。
咱们运用LabVIEW来进行信号处理以获取数据集的均值，来自PMT的信号被扩大并处理。之后将向用户显现数据，并经过主用户菜单将该数据接连更新于三个独立的曲线图中(见图2)。
PCR混合物被置于聚碳酸酯PCR反响室中，并加油以防止蒸腾。PCR在以下温度条件下完结：95 °C下继续20秒(Taq聚合酶活化) 、50 次循环的扩大(在95 °C下坚持5秒进行加热变性、在60 °C坚持60秒进行退火和延伸)。LabVIEW程序记载每次循环中DNA仿制宣布的荧光。
稳定性和重用性
在分子确诊中，PCR是一种将特定DNA片段扩大至分子等级的常用办法。在完结进程中，需要在94 °C下进行40至50次循环的热变，在60 °C下进行退火，在60 °C下进行延伸。整个进程的要害点在于准确的温度操控，坚持2 °C/s的温度上升率，以防止发生或扩大过错的DNA序列。
咱们运用LabVIEW来操控独立的高端和低端参阅输出通道，并选用一块由高速金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)组成的电路，规划并制作了片上加热计划，完结了PWM实时操控。温度丈量显现，咱们取得的加温文冷却率分别为2.5 °C/s和2.2 °C/s。关于每一路的温度设置，过冲小于1 °C，而且稳定性坚持在±0.1 °C。
成果与定论
咱们运用1至104的TaqMan探针，经过接连稀释的甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)互补DNA(cDNA) 来承认PCR的实时勘探功能。成果证明，从Ct曲线中确认的敏感度与市场上的实时热循环仪(图1B)功能适当。
与市面上其它的热循环仪比较，咱们的体系更紧凑、便携性更高，且恒温性更好(表1)。体系的便携性使其在大范围流感迸发的前期发挥更大的效果。一起，该确诊体系十分适合在门诊、急诊室、公共查看站点等地运用。此外，因为其便携性好、价格低、体积小、且运用方便等特色，该热循环仪在食品安全方面具有潜在的优势。
参阅文献
1. J. Felbel, I. Bieber, J. M. Kohler, Chemical Surface Management for Micro PCR in Silicon Chip Thermocyclers, Proc. SPIE, 4937, 34-40, 2002.
2. S. Poser, T. Schulz, U. Dillner, V. Baier, J. M. Kohler, G. Mayer, A. Siebert, D. Schimkat, Temperature Controlled Chip Reactor for Rapid PCR, 2002.
