（一）PCR仪的外形构造

PCR仪的外形构造，如图2-16所示。

图2-16　PCR仪的外形构造

（二）温控设备

对普通PCR仪来说，温度控制指标主要是指温度的准确性、均匀性以及升降温速度，对梯度PCR仪来说，除了温度的准确性和均匀性、升降温速度以外，还必须考虑仪器在梯度模式和标准模式下是否具有同样的温度特性。

温度的准确性是指样品孔温度与设定温度的一致性，对于PCR反应而言最重要的莫过于温度控制的准确性，由于PCR反应是一个2n扩增的过程，扩增过程中退火温度的细微变化会被放大而直接影响结果，不论是变性、退火还是延伸都需要准确控制温度。

温度的均匀性是指样品孔间的温度差异，它关系到在不同样品孔进行反应结果的一致性。PCR实验中发现用同样的样品和同样的PCR反应程序，最后的结果竟然差异非常明显，这就是不同位置的温度不均一性所致，特别是加热块角落和边缘的样品孔存在的边缘效应。

更快的升降温速度，可以缩短反应进行的时间，而且缩短了可能的非特异性结合、反应的时间，能提高PCR反应特异性。升降温速度主要是机器加热方法和特性决定的，除此之外，影响升降温速度的因素还有制作承托样品管的基座模块材料的导热性和PCR仪的导热介质。理想的介质是要求导热性好、比热容大、接触紧密。

1. 水浴和油浴

温控的首选，比热容大（油比水更大），与反应物无缝接触，效果好。缺点不能自动化、小型化，只有最初的水浴锅式适用。

2. 硅加热

这是使用最普遍的一种，缺点是成本较高。

3. 金属介质(www.daowen.com)

其优点是易自动化、速度快、直接加热降温、效果好；其缺点是与反应管很难做到无缝接触，定性时可以加油，但由于油有荧光信号，所以不能用于荧光定量PCR。

4. 空气加热

与反应体系无缝接触，微量试剂利用离心来产生空气流动，增强导热性，同时使用毛细管，加大接触面积。但空气的导热性差、比热容小的弱点明显。因此空气加热要利用加大接触面积、试剂微量化来弥补。

现在的PCR仪一般具有两种温控模式，即模块温控模式和反应管温控模式。在模块温控模式下，机器根据探测器直接探测的温控模块（即承载样品的金属台）的温度进行控制，这种模式适用于长时间的静态孵育（如连接、酶切、去磷酸化等）。反应管温控模式实际上是一种模拟试管/PCR板的温控模式，根据探测器所探测到的温控模块的温度由计算机计算出管/PCR板孔内样品液的温度来进行控制。一般说来，反应管温控更为准确，因为管内样品的温度无法与温控模块同时达到预设温度。特别是PCR反应过程一般都很短暂（30 s到几分钟），如果只采用模块温控模式的话，反应物达到需要温度的时间与程序设定的时间会有相当大的差距。而反应管温控模式能自动补偿时间，而且适合各种类型的反应管，确保反应物按照程序设定的时间维持预设温度。

（三）检测设备

最早的PCR仪是由3个水浴锅和1个机械臂构成，定时抓出反应管转换水浴锅。PCR的结果需要借助其他手段来检测。后来随着定量技术的发展，将PCR和检测做成一体，就形成了定量PCR仪，由于应用的是荧光技术，同时在每个扩增过程都能实施监控，所以标准的叫法为实时荧光定量PCR仪。荧光定量检测技术具有时间短、检测灵敏度高、准确定量的优势。

监测系统：光源、钨灯、激光、发光二极管。

检测器：摄像头、光电二极管、光电倍增管、PMT激发光源检测器。

（四）其他设备

1. 热 差

现在的PCR仪一般均配备热盖，热盖温度设为105 °C，目的是使样品管顶部的温度达105 °C左右，蒸发的反应液就不会在管盖上产生凝集从而改变反应体积，这样用户就无须再向反应管内加石蜡油，直接减少后继反应的麻烦。最新的ESP技术是指热盖加热时不接触样品管，避免加热样品管导致非特异产物，等加热到设定温度后热盖下降，将样品管压入加热模块，下降时间和压力都由电子控制。

2. 样品基座

PCR反应多在0.2 mL或者0.5 mL的管子中进行，多数PCR仪也配备了不同的可更换样品槽，适配不同的样品管。有些PCR一个槽内带有0.2 mL和0.5 mL两种不同的样品孔，不需更换基座就可以分别使用两种不同的反应管，避免了换基座的麻烦。