DNA増幅のためのPCR熱管理

ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）は、特定のDNA配列を増幅するために使用される分子生物学的手法です。PCRはサーマルサイクラーを使用して行われ、DNAサンプルを高精度に制御された複数の温度ステップで繰り返し加熱・冷却します。

最新のPCR、qPCR、デジタルPCR装置では、高速な温度変化、高精度な設定温度制御、サンプルブロック全体の均一な温度分布が求められます。熱電クーラー（TEC）は、コンパクトなソリッドステートデバイスで加熱と冷却の双方向温度制御を実現できるため、PCRの温度サイクルに適しています。

PCRにおいて高精度な温度制御が重要な理由

PCRサイクルでは通常、DNAの変性、プライマーのアニーリング、DNAの伸長を行うため、複数の温度ステップを繰り返します。アッセイによって異なりますが、一般的な温度範囲は以下のとおりです。

これらの温度変化は、1回のPCR測定中に何度も繰り返されます。高速かつ均一な温度制御により、サンプルブロック全体で一貫した反応条件を維持しながら、サイクル時間の短縮に貢献します。

PCR装置の設計では、主に以下の熱管理要件が求められます。

熱電クーラー（TEC）は、ペルチェ効果を利用し、1つのソリッドステートデバイスで加熱と冷却の両方を行うことができます。電流の方向を反転させると熱の移動方向も反転するため、PCRサーマルサイクラーはプログラムされた設定温度間を迅速に移行できます。

一方、加熱と冷却を繰り返すと、熱電モジュールとその周辺材料には膨張と収縮が繰り返し発生します。こうした熱応力の繰り返しは、従来型TECの機械的疲労につながり、動作寿命を短くする要因となる可能性があります。

ターク・サーマル・ソリューションズは、PCRや分子診断など、厳しい温度サイクルが要求される用途向けにPowerCycling PCXシリーズを開発しました。

強化されたモジュール構造により、高い熱性能を維持しながら、繰り返しの温度サイクルによって生じる機械的応力を低減するよう設計されています。

主な特長は以下のとおりです。

PCX熱電クーラーは、PCR業界の認定要件に基づく厳格な温度サイクル試験によって評価されています。

PCX熱電クーラーは、PCRサンプルブロックやカートリッジの下部に、単体またはアレイとして組み込むことができます。細長い形状のTECを含むさまざまな形状により、独立して制御可能な複数の温度ゾーンに対応し、PCRプレート全体の温度勾配を最小限に抑えることができます。

この技術は、以下の用途に適しています。