整個集成系統的配置包括執行PCR系統運行和反應的循環溫控系統、固定安裝的三個藍色LED光源、排布于LED至光電倍增管(PMT)光路之間用于實時光學探測的相關透鏡和濾波器。系統中包括一組銅制或黃銅制的加熱室，與放置樣本的聚合體反應室集成在一起。

　　LabVIEW是系統構架的核心，中心處理器單元的設計專門針對執行由LabVIEW預編寫的指令，可用于控制系統啟動和健康檢查、PCR運行的熱量循環控制、和多路復用熒光信號的光學檢測。

　　在PCR處理的循環溫控過程中，系統于退火循環的最后一秒進行光學檢測。三個LED同時由來自NI 9265模擬輸出模塊的電流驅動依次點亮，每個LED持續發光200 ms，在下一個LED燈點亮前熄滅當前LED燈。

　　特殊設計的裝置用于聚焦和引導LED光路傳輸。光在照射到放置DNA樣本的反應室之前要先通過一個濾波器。光線在到達PMT之前還需通過一系列透鏡和濾波器，最后由NI 9206模擬輸入模塊讀出該信號。

　　我們使用LabVIEW來進行信號處理以獲取數據集的均值，來自PMT的信號被放大并處理。之后將向用戶顯示數據，并通過主用戶菜單將該數據連續更新于三個獨立的曲線圖中(見圖2)。

　　PCR混合物被置于聚碳酸酯PCR反應室中，并加油以防止蒸發。PCR在以下溫度條件下完成：95 °C下持續20秒(Taq聚合酶活化) 、50 次循環的放大(在95 °C下保持5秒進行加熱變性、在60 °C保持60秒進行退火和延伸)。LabVIEW程序記錄每次循環中DNA復制發出的熒光。

　　穩定性和重用性

　　在分子診斷中，PCR是一種將特定DNA片段放大至分子級別的常用方法。在實現過程中，需要在94 °C下進行40至50次循環的熱變，在60 °C下進行退火，在60 °C下進行延伸。整個過程的關鍵點在于精確的溫度控制，保持2 °C/s的溫度上升率，以避免產生或放大錯誤的DNA序列。

　　我們使用LabVIEW來控制獨立的高端和低端參考輸出通道，并采用一塊由高速金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)組成的電路，設計并制造了片上加熱方案，實現了PWM實時控制。溫度測量顯示，我們獲得的加溫和冷卻率分別為2.5 °C/s和2.2 °C/s。對于每一路的溫度設置，過沖小于1 °C，并且穩定性保持在±0.1 °C。

　　結果與結論

　　我們使用1至104的TaqMan探針，通過連續稀釋的甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)互補DNA(cDNA) 來確認PCR的實時探測性能。結果證實，從Ct曲線中確定的敏感度與市場上的實時熱循環儀(圖1B)性能相當。

　　與市面上其它的熱循環儀相比，我們的系統更緊湊、便攜性更高，且恒溫性更好(表1)。系統的便攜性使其在大范圍流感爆發的早期發揮更大的作用。同時，該診斷系統非常適合在門診、急診室、公共檢查站點等地使用。此外，由于其便攜性好、價格低、體積小、且使用方便等特點，該熱循環儀在食品安全方面具有潛在的優勢。