소개

Thermal Cyclers (DNA cyclers, thermo cyclers, PCR machines 또는 DNA 증폭기라고도 함)는 중합 효소 연쇄 반응을 통해 DNA 세그먼트를 증폭하는 데 사용되며 분자 생물학에 의존하는 실험실에 필수적입니다. 그들의 사용은 전염병 및 유전 질환의 검출 및 진단, 시퀀싱을위한 DNA 클로닝 및 DNA 프로파일 링과 같은 응용 분야에 중요합니다. 열 사이클러는 온도 순환 중에 필요한 DNA 샘플에 대해 열적으로 제어되는 환경을 제공합니다. 이 공정은 정확한 온도 제어에 크게 의존하기 때문에이 장비는 적절한 열 관리가 중요합니다. Bio-Rad는 최신 Thermal Cycler 설계를 위해 최상의 열 설계가 필요했기 때문에 Boyd Corporation의 열 부문 Aavid에 연락했습니다.

도전

최고 정확도, 균일성, 속도를 갖추려면 제품의 열 최적화 기능을 샘플 간 온도 변화가 +/-0.5°C 이내로 유지되는 히트 싱크로 구성해 설계해야 했습니다.

Boyd는 또한 적절한 절연 체계와 열 인터페이스 재료를 권장하여 샘플 블록에서 에지 히터를 제거 할 가능성을 결정해야했습니다.

솔루션

보이드 엔지니어들은 공기 흐름-열 시뮬레이션 모델을 만들어 특정 팬, 팬 수, 팬 위치, 방열판 형상 등을 선택하여 여러 팬과 방열판 조합을 평가했습니다. 이러한 시뮬레이션은 팬과 방열판의 최적 조합을 선택하는 데 도움이 되었습니다. 그런 다음 팀은 모든 열 및 공기 흐름 관련 세부 사항을 캡처하기 위해 장치의 프로토 타입을 만들었습니다. 프로토 타입은 온도 변화에 대해 테스트되었으며 데이터는 시뮬레이션 예측의 정확성과 신뢰성을 향상시키는 데 사용되었습니다.

전체 제품 설계를 더욱 최적화하기 위해 Boyd 엔지니어는 샘플 대 샘플 온도 변화를 최소화하는 데 사용되는 히터를 제거하는 타당성을 평가했습니다. 폴리우레탄 폼을 주요 위치에 배치하면 사이드 히터 없이 샘플 온도 변화를 샘플로 유지할 수 있다는 시뮬레이션을 사용하여 보여주었습니다.

구현

Bio-Rad는 권장 보이드 솔루션을 활용하여 오늘날에도 여전히 생산되고 있는 Thermal Cycler 설계에 구현했습니다.

결과

이 Bio-Rad 유전자 증폭기는 우수한 결과를 제공하며 지난 수 년 동안 사용되어 왔습니다. 최종 제품은 정확성과 신뢰성을 계속 유지하였으며, Bio-Rad는 강력한 고성능 PCR 증폭 장비로 널리 알려지게 되었습니다.

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