Multi-objective optimisation of polymerase chain reaction continuous flow systems

停留时间(流体动力学) 计算机科学 体积热力学 压力降 数学优化 算法 数学 工艺工程 生物系统 机械 工程类 热力学 物理 生物 岩土工程
作者
Foteini Zagklavara,Peter K. Jimack,Nikil Kapur,Osvaldo M. Querin,H.M. Thompson
出处
期刊:Biomedical Microdevices [Springer Nature]
卷期号:24 (2) 被引量:3
标识
DOI:10.1007/s10544-022-00610-6
摘要

A surrogate-enabled multi-objective optimisation methodology for a continuous flow Polymerase Chain Reaction (CFPCR) systems is presented, which enables the effect of the applied PCR protocol and the channel width in the extension zone on four practical objectives of interest, to be explored. High fidelity, conjugate heat transfer (CHT) simulations are combined with Machine Learning to create accurate surrogate models of DNA amplification efficiency, total residence time, total substrate volume and pressure drop throughout the design space for a practical CFPCR device with sigmoid-shape microfluidic channels. A series of single objective optimisations are carried out which demonstrate that DNA concentration, pressure drop, total residence time and total substrate volume within a single unitcell can be improved by up to [Formula: see text]5.7%, [Formula: see text]80.5%, [Formula: see text]17.8% and [Formula: see text]43.2% respectively, for the practical cases considered. The methodology is then extended to a multi-objective problem, where a scientifically-rigorous procedure is needed to allow designers to strike appropriate compromises between the competing objectives. A series of multi-objective optimisation results are presented in the form of a Pareto surface, which show for example how manufacturing and operating cost reductions from device miniaturisation and reduced power consumption can be achieved with minimal impact on DNA amplification efficiency. DNA amplification has been found to be strongly related to the residence time in the extension zone, but not related to the residence times in denaturation and annealing zones.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
小小鱼完成签到,获得积分10
刚刚
吕布骑狗完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
1秒前
NuLi完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
顾矜应助云_123采纳,获得10
2秒前
项无极发布了新的文献求助10
3秒前
风中的宛白应助橙橙橙子采纳,获得10
3秒前
可靠的书桃应助锤子采纳,获得20
4秒前
neinei完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
科研通AI2S应助zhang20082418采纳,获得10
5秒前
6秒前
科研大白牛Sibyl完成签到,获得积分10
6秒前
科目三应助拓小八采纳,获得10
7秒前
flyingfish应助下颌磨牙钳采纳,获得10
8秒前
CodeCraft应助。。采纳,获得10
8秒前
孔院发布了新的文献求助10
8秒前
Lily发布了新的文献求助10
8秒前
777完成签到,获得积分20
9秒前
yanaftdl完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
杨知意完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
Source发布了新的文献求助10
11秒前
华仔应助Dawn采纳,获得10
14秒前
项无极完成签到,获得积分10
14秒前
2568269431完成签到 ,获得积分10
14秒前
15秒前
云_123发布了新的文献求助10
16秒前
大航完成签到,获得积分10
16秒前
华仔应助冉冉采纳,获得10
16秒前
Lily完成签到,获得积分10
18秒前
moneymonoo发布了新的文献求助40
19秒前
19秒前
Ava应助嘻嘻采纳,获得10
22秒前
。。发布了新的文献求助10
23秒前
23秒前
SLQ关闭了SLQ文献求助
24秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2800
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
Rechtsphilosophie 1000
Bayesian Models of Cognition:Reverse Engineering the Mind 888
Le dégorgement réflexe des Acridiens 800
Defense against predation 800
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 568
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3135616
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2786482
关于积分的说明 7777675
捐赠科研通 2442483
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1298583
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 625193
版权声明 600847