9. HMM 모듈 — 데우고 · 붙잡고 · 섞는다 · Dr. Yoo's On-Demand mRNA Synthesiser, First Steps I

PCR 모듈이 빨리 오르내리는 자리였다면, HMM 모듈은 가만히 있는 자리입니다. IVT · DNase · 꼬리 붙이기 · 정제 — 네 걸음이 전부 여기서 일어납니다.

구조는 PCR 모듈과 거의 같습니다. 냉각팬 · 구리 방열판 · 펠티에 · PT-1000 센서 · 단열블록 · 알루미늄 받침. 다른 것 둘이 붙습니다.

더해진 것	무엇을 하나
3D 프린팅 껍데기에 든 자석 + 독립 스테퍼모터	자석을 튜브 옆으로 다가가고 물러난다
플런저 펌프	액체를 빨았다 뱉었다 하며 섞는다 (진동 배양기 대신)

이 둘 덕분에 “데우면서 · 붙잡았다 놓으면서 · 섞는” 일을 튜브를 옮기지 않고 합니다. 자성 비드를 쓰는 공정에서 사람이 하던 일이 통째로 이 안에 들어왔습니다.

온도 흔들림과 자석 시간을 밀어 보세요. 흔들림이 반응 속도에 얼마나 옮겨 붙는지 보입니다.

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±0.5 °C 를 반응 속도의 말로 옮겨 봅니다. 그리고 자석이 병목인지 아닌지 셈해 봅니다.

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# Q10 규칙으로 '±0.5 °C 가 얼마나 큰가' 를 옮겨 본다.
import numpy as np

Q10 = 2.0          # 10 °C 오르면 속도 2배 — 효소의 흔한 어림값
T0   = 30.0

for dT in (0.5, 1.0, 2.0, 5.0):
    ratio = Q10 ** (dT / 10.0)
    print("±%.1f °C → 반응 속도가 최대 %.1f%% 흔들린다" % (dT, (ratio - 1) * 100))
print()

# 자석이 비드를 모으는 데 90초. 공정 전체에서 자석을 몇 번 쓰나?
magnet_uses = [("PCR 뒤 포획", 1), ("IVT 중 유지", 0), ("소화 뒤", 1),
               ("꼬리 뒤", 1), ("정제 결합", 1), ("세척", 2), ("용출", 1)]
n = sum(k for _, k in magnet_uses)
print("자석을 대는 횟수: %d 번 × 90 초 = %.1f 분" % (n, n * 90 / 60))
print("→ 전체 8시간의 %.1f%%. 자석 속도는 병목이 아니다." % (n * 90 / 60 / (8 * 60) * 100))

진동 배양기 대신 플런저 펌프

진동 배양기

튜브를 통째로 흔듭니다. 부피가 크고 바깥에 따로 놓아야 합니다. 상자 안에 넣으면 진동이 다른 모듈로 옮습니다.

플런저 펌프

액체를 빨았다 뱉습니다. 튜브는 가만히 있습니다. 단계 · 속도 · 간격 · 반복 횟수를 워크플로 파일에 숫자로 적습니다.

여기서 자동화의 성격이 드러납니다. 기존 실험 기구를 작게 만든 것이 아니라, 같은 목적을 다른 물리로 다시 푼 것입니다. 흔드는 대신 밀고 당깁니다.

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HMM 모듈이 PCR 모듈과 다른 점 둘은?

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±0.5 °C 의 흔들림이 실용상 받아들일 만한 근거는?