Сардшавии Пелтиер (технологияи хунуккунии термоэлектрикӣ дар асоси эффекти Пелтиер) бо сабаби аксуламали зуд, назорати дақиқи ҳарорат ва андозаи паймонаш ба яке аз технологияҳои асосии системаи назорати ҳарорат барои асбобҳои ПТР (реаксияи занҷири полимераз) табдил ёфтааст, ки ба самаранокӣ, дақиқӣ ва сенарияҳои татбиқи PCR таъсири амиқ мерасонад. Дар зер таҳлили муфассали барномаҳои мушаххас ва бартариҳои хунуккунии термоэлектрикӣ (сардшавии пельтиер) аз талаботи асосии PCR оварда шудааст:
I. Талаботи асосӣ барои назорати ҳарорат дар технологияи PCR
Раванди асосии ПЗР як давраи такрории денатуратсия (90-95 ℃), гармкунӣ (50-60 ℃) ва васеъшавӣ (72 ℃) мебошад, ки барои системаи назорати ҳарорат талаботи ниҳоят сахт дорад.
Баландшавии босуръати ҳарорат ва пастшавии ҳарорат: вақти як давраро кӯтоҳ кунед (масалан, аз 95 ℃ то 55 ℃ паст шудан танҳо чанд сония лозим аст) ва баланд бардоштани самаранокии реаксия;
Назорати ҳарорати дақиқи баланд: Инҳироф аз ± 0,5 ℃ дар ҳарорати гармкунӣ метавонад ба тақвияти ғайримуқаррарӣ оварда расонад ва он бояд дар ҳудуди ± 0,1 ℃ назорат карда шавад.
Якрангии ҳарорат: Вақте ки намунаҳои сершумор ҳамзамон реаксия мекунанд, фарқияти ҳарорати байни чоҳҳои намунавӣ бояд ≤0,5 ℃ бошад, то инҳирофро пешгирӣ кунад.
Мутобиқсозии миниатюризатсия: ПТР-и сайёр (ба монанди сенарияҳои санҷиши POCT дар макон) бояд ҳаҷмашон зич бошад ва аз қисмҳои фарсудашавии механикӣ холӣ бошад.
II. Барномаҳои асосии хунуккунии термоэлектрикӣ дар PCR
Thermoelectric Cooler TEC, модули хунуккунии термоэлектрикӣ, модули peltier тавассути ҷараёни мустақим ба "гузариши дуҷонибаи гармидиҳӣ ва хунуккунӣ" ноил мешавад, ки ба талаботи назорати ҳарорат дар PCR комилан мувофиқат мекунад. Барномаҳои мушаххаси он дар ҷанбаҳои зерин инъикос меёбанд:
1. Баландшавӣ ва пастшавии босуръати ҳарорат: вақти реаксияро кӯтоҳ кунед
Принсип: Бо тағир додани самти ҷараён, модули TEC, модули термоэлектрикӣ, дастгоҳи peltier метавонад зуд байни "гармкунӣ" (вақте ки ҷараён ба пеш ҳаракат мекунад, охири гармидиҳандаи модули TEC, модули peltier ба охири гармидиҳанда табдил меёбад) ва "сардкунӣ" (вақте ки ҷараён баръакс гарм мешавад) шеваҳои, бо вақти вокуниш одатан камтар аз 1 сония.
Афзалиятҳо: Усулҳои анъанавии яхдон (ба монанди мухлисон ва компрессорҳо) ба интиқоли гармӣ ё ҳаракати механикӣ такя мекунанд ва суръати гармкунӣ ва хунуккунӣ одатан аз 2℃/с камтар аст. Вақте ки TEC бо блокҳои металлии гармидиҳии баланд (масалан, хӯлаи мис ва алюминий) якҷоя карда мешавад, он метавонад суръати гармкунӣ ва хунуккунии 5-10 ℃ / сро ба даст оварда, вақти як давраи ПТР-ро аз 30 дақиқа то камтар аз 10 дақиқа кам кунад (масалан, дар асбобҳои босуръати PCR).
2. Назорати ҳарорати баланд дақиқ: Таъмини мушаххасоти amplifikation
Принсип: Қувваи баромади (шиддати гармидиҳӣ/сардшавӣ) модули TEC, модули гармидиҳии термоэлектрикӣ, модули термоэлектрикӣ бо шиддатнокии ҷорӣ ба таври хаттӣ алоқаманд аст. Дар якҷоягӣ бо сенсорҳои ҳарорати дақиқи баланд (ба монанди муқовимати платина, термопар) ва системаи назорати бозгашти PID, ҷараёнро дар вақти воқеӣ барои ноил шудан ба назорати дақиқи ҳарорат танзим кардан мумкин аст.
Афзалиятҳо: Аниқии назорати ҳарорат метавонад ба ± 0,1 ℃ расад, ки нисбат ба ваннаи анъанавии моеъ ё яхдонҳои компрессорӣ (± 0,5 ℃) хеле баландтар аст. Масалан, агар ҳарорати мақсаднок дар марҳилаи гармкунӣ 58 ℃ бошад, модули TEC, модули термоэлектрикӣ, сардкунандаи пелтиер, элементи пелтиер метавонад ин ҳароратро мӯътадил нигоҳ дорад ва аз пайвастшавии ғайримуқаррарии праймерҳо аз сабаби тағирёбии ҳарорат канорагирӣ кунад ва хусусияти амплификацияро ба таври назаррас афзоиш диҳад.
3. Тарҳрезии миниатюрӣ: Мусоидат ба рушди PCR сайёр
Принсип: Ҳаҷми модули TEC, унсури peltier, дастгоҳи peltier танҳо якчанд сантиметри мураббаъ аст (масалан, модули 10 × 10 мм TEC, модули хунуккунии термоэлектрикӣ, модули peltier метавонад ба талаботи як намуна ҷавобгӯ бошад), он қисмҳои механикии ҳаракаткунанда надорад (ба монанди поршени компрессор), ва вентилятор талаб намекунад.
Афзалиятҳо: Вақте ки асбобҳои анъанавии PCR барои хунуккунӣ ба компрессорҳо такя мекунанд, ҳаҷми онҳо одатан аз 50 л зиёд аст. Бо вуҷуди ин, асбобҳои сайёри PCR бо истифода аз модули хунуккунии термоэлектрикӣ, модули термоэлектрикӣ, модули peltier, модули TEC метавонанд ба камтар аз 5L кам карда шаванд (ба монанди дастгоҳҳои дастӣ), ки онҳоро барои санҷиши саҳроӣ мувофиқ мегардонанд (масалан, скрининг дар макон ҳангоми эпидемия), озмоиши клиникии назди бистар ва сенарияҳои дигар.
4. Якрангии ҳарорат: мутобиқати байни намунаҳои гуногунро таъмин кунед
Принсип: Тавассути ташкили маҷмӯи сершумори массивҳои TEC (масалан, 96 хурд TEC-и мувофиқ ба лавҳаи 96-чоҳ) ё дар якҷоягӣ бо блокҳои металлии мубодилаи гармӣ (маводи гармидиҳии баланд), инҳирофҳои ҳароратро, ки аз фарқиятҳои инфиродӣ дар TECҳо ба вуҷуд омадаанд, ҷуброн кардан мумкин аст.
Афзалиятҳо: Фарқи ҳарорати байни чоҳҳои намунавӣ метавонад дар ҳудуди ± 0,3 ℃ назорат карда шавад, аз фарқиятҳои самаранокии пурқувваткунӣ, ки дар натиҷаи номувофиқ будани ҳарорати байни чоҳҳои канорӣ ва чоҳҳои марказӣ ба вуҷуд омадааст, пешгирӣ карда мешавад ва муқоисаи натиҷаҳои намунаро таъмин мекунад (масалан, мувофиқати арзишҳои CT дар вақти воқеии флуорессенси миқдорӣ PCR).
5. Эътимоднокӣ ва нигоҳдорӣ: Кам кардани хароҷоти дарозмуддат
Принсип: TEC қисмҳои фарсуда надорад, умри зиёда аз 100 000 соат дорад ва иваз кардани мунтазами яхдонҳоро талаб намекунад (масалан, фреон дар компрессорҳо).
Афзалиятҳо: Давомнокии миёнаи асбоби PCR, ки бо компрессори анъанавӣ сард мешавад, тақрибан аз 5 то 8 сол аст, дар ҳоле ки системаи TEC метавонад онро то зиёда аз 10 сол дароз кунад. Ғайр аз он, нигоҳдорӣ танҳо тоза кардани гармкунакро талаб мекунад, ки хароҷоти истифода ва нигоҳдории таҷҳизотро ба таври назаррас коҳиш медиҳад.
III. Мушкилот ва оптимизатсияҳо дар барномаҳо
Дар PCR сардшавии нимноқилҳо комил нест ва оптимизатсияи мақсаднокро талаб мекунад:
Маҳалли паҳншавии гармӣ: Вақте ки TEC хунук мешавад, дар охири гармӣ миқдори зиёди гармӣ ҷамъ мешавад (масалан, вақте ки ҳарорат аз 95 ℃ то 55 ℃ паст мешавад, фарқияти ҳарорат ба 40 ℃ мерасад ва қудрати гармии гармӣ ба таври назаррас меафзояд). Онро бо системаи самараноки тақсимоти гармӣ (ба монанди гармкунакҳои мис + мухлисони турбина ё модулҳои хунуккунии моеъ) пайваст кардан лозим аст, вагарна он ба паст шудани самаранокии хунуккунӣ (ва ҳатто зарари аз ҳад гармӣ) оварда мерасонад.
Назорати истеъмоли энергия: Ҳангоми фарқиятҳои калони ҳарорат, масрафи энергияи TEC нисбатан баланд аст (масалан, қудрати TEC-и асбоби PCR-и 96-чоҳ метавонад ба 100-200 Вт расонад) ва истеъмоли бесамари энергияро тавассути алгоритмҳои интеллектуалӣ (ба мисли назорати пешгӯии ҳарорат) кам кардан лозим аст.
Iv. Ҳолатҳои татбиқи амалӣ
Дар айни замон, асбобҳои асосии PCR (махсусан асбобҳои миқдорӣ дар вақти воқеии флуоресцентӣ) технологияи хунуккунии нимноқилҳоро қабул кардаанд, масалан:
Таҷҳизоти дараҷаи лабораторӣ: Асбоби 96-чоҳии флюорессенси миқдорӣ ПТР-и бренди муайян, ки дорои назорати ҳарорати TEC мебошад, суръати гармӣ ва хунуккунӣ то 6 ℃ / с, дақиқии назорати ҳарорат аз ± 0,05 ℃ ва дастгирии 384-чоҳ барои муайян кардани гузариши баланд.
Таҷҳизоти сайёр: Асбоби муайяни ПТР-и дастӣ (вазнаш камтар аз 1 кг), ки бар асоси тарҳи TEC асос ёфтааст, метавонад кашфи коронавируси навро дар тӯли 30 дақиқа анҷом диҳад ва барои сенарияҳои дар маҳалҳо ба монанди фурудгоҳҳо ва ҷамоатҳо мувофиқ аст.
Хулоса
Сардшавии термоэлектрикӣ бо се бартарии асосии реаксияи зуд, дақиқии баланд ва миниатюризатсия, нуқтаҳои асосии дарди технологияи PCR-ро аз нуқтаи назари самаранокӣ, хосият ва мутобиқшавӣ ба саҳна ҳал карда, ба технологияи стандартии асбобҳои муосири PCR (махсусан дастгоҳҳои зуд ва сайёр) табдил ёфт ва пешбурди PCR аз лаборатория ба соҳаҳои васеътари татбиқ, аз қабили дар канори бистар ва дар ҷои муайянсозӣ.
TES1-15809T200 барои мошини PCR
Ҳарорати тарафи гарм: 30 C,
Андозаи ҳадди аксар: 9.2A,
Максимум: 18,6 В
Qmax: 99,5 Вт
Delta T макс: 67С
ACR: 1,7 ± 15% Ω (1,53 то 1,87 Ом)
Андоза: 77×16.8×2.8мм
Вақти фиристодан: 13 август-2025
