DNA 증폭기 사례 연구
설계적 도전
유전자 증폭기(DNA 순환기, 열적 증폭기, PCR 기계 또는 DNA 증폭기라고도 함)는 중합체 연쇄 반응을 통해 DNA 단편을 증폭시키는 데 사용되며 분자생물학을 연구하는 실험실에 필수적입니다. 이 기기는 전염병 및 유전병의 검진 및 진단, 염기 서열 분석을 위한 DNA 복제, DNA 프로파일링과 같은 응용 분야에 매우 중요합니다.
유전자 증폭기는 온도 순환 중에 DNA 샘플을 얻는 데 필요한 열 제어 환경을 제공합니다. 이 공정은 정밀한 온도 제어에 크게 의존하기 때문에 적절한 열 관리 기능을 갖춘 장비를 준비하는 것이 매우 중요합니다.
신제품 유전자 증폭기를 설계하기 위해 최상의 열 설계가 필요했던 Bio-Rad는 Boyd Corporation의 열 부문 사업부인 Aavid에 문의했습니다.
최고 정확도, 균일성, 속도를 갖추려면 제품의 열 최적화 기능을 샘플 간 온도 변화가 +/-0.5°C 이내로 유지되는 히트 싱크로 구성해 설계해야 했습니다.
Aavid는 또한 적절한 절연 구조와 방열 계면 재료를 권장함으로써, 샘플 블록에서 가장자리 히터를 제거하는 것이 가능한지 판단해야 했습니다.
Aavid 솔루션
Aavid 엔지니어는 특정 팬, 팬 수, 팬 위치, 방열판 지오메트리 등을 선택하는 기류 열 시뮬레이션 모델을 만들어 여러 팬 및 방열판 조합을 평가했습니다. 이러한 시뮬레이션은 팬과 열 싱크의 최적의 조합의 선택에 도움이되었다. 그런 다음 팀은 모든 열 및 기류 관련 세부 사항을 캡처하기 위해 장치의 프로토 타입을 만들었습니다. 프로토타입은 온도 변화에 대해 테스트되었으며 시뮬레이션 예측의 정확성과 신뢰성을 향상시키기 위해 데이터를 사용했습니다.
제품 설계를 전반적으로 더욱 최적화하기 위해, Aavid 엔지니어는 샘플 간 온도 변화를 최소화하는데 사용된 히터를 제거할 수 있는지의 여부를 평가했습니다. 주요 위치에 폴리우레탄 발포체를 배치하면 측면 히터없이 샘플 간 온도 변화를 유지할 수 있다는 것을 시뮬레이션을 통해 알았습니다.
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.