Сардшавии Пелтиер (технологияи хунуккунии термоэлектрикӣ, ки бар пояи эффекти Пелтиер асос ёфтааст) бо сабаби вокуниши зуд, назорати дақиқи ҳарорат ва андозаи хурдаш яке аз технологияҳои асосии системаи назорати ҳарорат барои асбобҳои PCR (реаксияи занҷираи полимеразӣ) гардидааст, ки ба самаранокӣ, дақиқӣ ва сенарияҳои татбиқи PCR таъсири амиқ мерасонад. Дар зер таҳлили муфассали татбиқ ва бартариҳои хунуккунии термоэлектрикӣ (сардшавии Пелтиер), ки аз талаботи асосии PCR сар карда мешавад, оварда шудааст:
I. Талаботи асосӣ барои назорати ҳарорат дар технологияи PCR
Раванди асосии PCR давраи такрории денатуратсия (90-95℃), гармкунӣ (50-60℃) ва васеъкунӣ (72℃) мебошад, ки барои системаи назорати ҳарорат талаботи бениҳоят сахт дорад.
Баланд ва пастшавии босуръати ҳарорат: кӯтоҳ кардани вақти як давраи ягона (масалан, паст шудан аз 95℃ то 55℃ танҳо чанд сония вақтро мегирад) ва баланд бардоштани самаранокии реаксия;
Назорати ҳарорати дақиқи баланд: Инҳирофи ±0.5℃ дар ҳарорати гармкунӣ метавонад боиси афзоиши ғайримушаххас гардад ва он бояд дар дохили ±0.1℃ назорат карда шавад.
Якрангии ҳарорат: Вақте ки якчанд намуна ҳамзамон реаксия мекунанд, фарқияти ҳарорат байни чоҳҳои намуна бояд ≤0.5℃ бошад, то аз инҳироф аз натиҷа пешгирӣ карда шавад.
Мутобиқсозии миниатюризатсия: PCR-и сайёр (масалан, сенарияҳои санҷиши POCT дар макон) бояд аз ҷиҳати андоза хурд ва аз қисмҳои фарсудашавии механикӣ озод бошанд.
II. Истифодаи асосии хунуккунии термоэлектрикӣ дар PCR
Модули хунуккунии термоэлектрикии TEC Cooler, модули хунуккунии термоэлектрикӣ, модули пелтье, тавассути ҷараёни мустақим "гузариши дуҷонибаи гармкунӣ ва хунуккуниро" таъмин мекунад, ки ба талаботи назорати ҳарорат дар PCR комилан мувофиқат мекунад. Истифодаи мушаххаси он дар ҷанбаҳои зерин инъикос ёфтааст:
1. Баландшавӣ ва пастшавии босуръати ҳарорат: Вақти реаксияро кӯтоҳ кунед
Принсип: Бо тағир додани самти ҷараён, модули TEC, модули термоэлектрикӣ, дастгоҳи Пелтиер метавонад зуд байни режимҳои "гармкунӣ" (ҳангоми ба самти самт равона кардани ҷараён, нӯги ҷаббандаи гармии модули TEC, модули Пелтиер ба нӯги ҷудокунандаи гармӣ табдил меёбад) ва "хунуккунӣ" (ҳангоми баръакс равона кардани ҷараён, нӯги ҷудокунандаи гармӣ ба нӯги ҷаббандаи гармӣ табдил меёбад) гузарад ва вақти вокуниш одатан камтар аз 1 сония аст.
Бартариҳо: Усулҳои анъанавии яхдон (масалан, вентиляторҳо ва компрессорҳо) ба интиқоли гармӣ ё ҳаракати механикӣ такя мекунанд ва суръати гармкунӣ ва хунуккунӣ одатан камтар аз 2℃/s мебошанд. Вақте ки TEC бо блокҳои металлии гармгузаронии баланд (масалан, мис ва хӯлаи алюминий) якҷоя карда мешавад, он метавонад суръати гармкунӣ ва хунуккуниро аз 5-10℃/s ба даст орад ва вақти давраи ягонаи PCR-ро аз 30 дақиқа то камтар аз 10 дақиқа кам кунад (масалан, дар асбобҳои PCR босуръат).
2. Назорати ҳарорати дақиқи баланд: Таъмини мушаххасияти тақвият
Принсип: Қувваи баромад (шиддати гармкунӣ/хунуккунӣ)-и модули TEC, модули хунуккунии термоэлектрикӣ, модули термоэлектрикӣ бо шиддати ҷараён ба таври хаттӣ коррелятсия карда мешавад. Дар якҷоягӣ бо сенсорҳои ҳарорати баландсифат (ба монанди муқовимати платина, термоҷуфт) ва системаи идоракунии фикру мулоҳизаи PID, ҷараёнро дар вақти воқеӣ барои ноил шудан ба назорати дақиқи ҳарорат танзим кардан мумкин аст.
Бартариҳо: Дақиқии назорати ҳарорат метавонад ба ±0.1℃ расад, ки нисбат ба яхдонҳои анъанавии ваннаи моеъ ё компрессорӣ (±0.5℃) хеле баландтар аст. Масалан, агар ҳарорати мақсаднок дар марҳилаи гармкунӣ 58℃ бошад, модули TEC, модули термоэлектрикӣ, хунуккунандаи пелтье, унсури пелтье метавонад ин ҳароратро устувор нигоҳ дорад ва аз пайвастагии ғайримушаххаси праймерҳо аз сабаби ноустувории ҳарорат пешгирӣ кунад ва хосияти тақвиятро ба таври назаррас афзоиш диҳад.
3. Тарроҳии миниатюрӣ: Пешбурди рушди PCR-и сайёр
Принсип: Ҳаҷми модули TEC, унсури Peltier, дастгоҳи Peltier танҳо чанд сантиметри мураббаъ аст (масалан, модули TEC 10 × 10 мм, модули хунуккунии термоэлектрикӣ, модули Peltier метавонад ба талаботи як намуна ҷавобгӯ бошад), он қисмҳои ҳаракаткунандаи механикӣ надорад (ба монанди поршени компрессор ё пардаҳои вентилятор) ва ба яхдон ниёз надорад.
Бартариҳо: Вақте ки асбобҳои анъанавии PCR барои хунуккунӣ ба компрессорҳо такя мекунанд, ҳаҷми онҳо одатан аз 50 литр зиёд аст. Аммо, асбобҳои сайёри PCR, ки модули хунуккунии термоэлектрикӣ, модули термоэлектрикӣ, модули пелтье ва модули TEC-ро истифода мебаранд, метавонанд то камтар аз 5 литр (масалан, дастгоҳҳои дастӣ) кам карда шаванд, ки онҳоро барои санҷиши саҳроӣ (масалан, скрининг дар макон ҳангоми эпидемия), санҷиши клиникӣ дар назди бистар ва дигар сенарияҳо мувофиқ мегардонад.
4. Яксонии ҳарорат: Таъмини мувофиқат байни намунаҳои гуногун
Принсип: Бо ҷойгир кардани маҷмӯи сершумори массивҳои TEC (масалан, 96 микро TEC, ки ба плитаи 96-чоҳӣ мувофиқанд), ё дар якҷоягӣ бо блокҳои металлии тақсимкунандаи гармӣ (маводҳои гармигузаронии баланди гармӣ), инҳирофҳои ҳарорат, ки аз сабаби фарқиятҳои инфиродӣ дар TEC ба вуҷуд меоянд, метавонанд ҷуброн карда шаванд.
Бартариҳо: Тафовути ҳарорат байни чоҳҳои намунавӣ метавонад дар ҳудуди ±0.3℃ назорат карда шавад, ки аз фарқиятҳои самаранокии тақвият, ки дар натиҷаи номувофиқи ҳарорат байни чоҳҳои канорӣ ва марказӣ ба вуҷуд меоянд, пешгирӣ мекунад ва муқоисаи натиҷаҳои намунаро (масалан, мувофиқати арзишҳои CT дар PCR миқдории флуоресценсияи вақти воқеӣ) таъмин менамояд.
5. Эътимоднокӣ ва нигоҳдорӣ: Хароҷоти дарозмуддатро кам кунед
Принсип: TEC қисмҳои фарсуда надорад, мӯҳлати хизмати он зиёда аз 100,000 соат аст ва ивазкунии мунтазами яхдонҳоро (масалан, фреон дар компрессорҳо) талаб намекунад.
Бартариҳо: Мӯҳлати миёнаи истифодаи асбоби PCR, ки бо компрессори анъанавӣ хунук карда мешавад, тақрибан аз 5 то 8 сол аст, дар ҳоле ки системаи TEC метавонад онро то зиёда аз 10 сол дароз кунад. Ғайр аз ин, нигоҳдорӣ танҳо тоза кардани гармкунакро талаб мекунад, ки хароҷоти истифода ва нигоҳдории таҷҳизотро ба таври назаррас коҳиш медиҳад.
III. Мушкилот ва беҳсозӣ дар барномаҳо
Сардшавии нимноқилҳо дар PCR комил нест ва оптимизатсияи мақсаднокро талаб мекунад:
Мушкилоти паҳншавии гармӣ: Вақте ки TEC хунук мешавад, дар нуқтаи раҳошавии гармӣ миқдори зиёди гармӣ ҷамъ мешавад (масалан, вақте ки ҳарорат аз 95℃ то 55℃ паст мешавад, фарқияти ҳарорат ба 40℃ мерасад ва қудрати раҳошавии гармӣ ба таври назаррас меафзояд). Зарур аст, ки онро бо системаи самараноки паҳншавии гармӣ (масалан, гармкунакҳои мисӣ + вентиляторҳои турбина ё модулҳои хунуккунии моеъ) ҷуфт кунед, вагарна ин ба паст шудани самаранокии хунуккунӣ (ва ҳатто зарари аз ҳад зиёд гармшавӣ) оварда мерасонад.
Назорати истеъмоли энергия: Дар шароити фарқиятҳои калони ҳарорат, истеъмоли энергияи TEC нисбатан баланд аст (масалан, қувваи TEC-и асбоби PCR бо чоҳи 96-чоҳӣ метавонад ба 100-200 Вт расад) ва зарур аст, ки истеъмоли энергияи бесамари он тавассути алгоритмҳои интеллектуалӣ (масалан, назорати пешгӯии ҳарорат) кам карда шавад.
IV. Ҳолатҳои татбиқи амалӣ
Дар айни замон, асбобҳои асосии PCR (хусусан асбобҳои PCR миқдории флуоресцентӣ дар вақти воқеӣ) умуман технологияи хунуккунии нимноқилро қабул кардаанд, масалан:
Таҷҳизоти дараҷаи лабораторӣ: Асбоби PCR миқдории флуоресценсияи 96-чоҳӣ аз бренди муайян, ки дорои назорати ҳарорати TEC мебошад, бо суръати гармкунӣ ва хунуккунӣ то 6℃/s, дақиқии назорати ҳарорат ±0.05℃ ва дастгирии ошкоркунии баланди 384-чоҳӣ мебошад.
Дастгоҳи сайёр: Асбоби муайяни PCR-и дастӣ (вазни камтар аз 1 кг), ки бар асоси тарҳи TEC сохта шудааст, метавонад ошкоркунии коронавируси навро дар давоми 30 дақиқа анҷом диҳад ва барои сенарияҳои дар маҳал ба монанди фурудгоҳҳо ва ҷамоатҳо мувофиқ аст.
Хулоса
Сардшавии термоэлектрикӣ бо се бартарии асосии худ - вокуниши зуд, дақиқии баланд ва миниатюризатсия, нуқтаҳои асосии мушкилоти технологияи PCR-ро аз ҷиҳати самаранокӣ, мушаххасӣ ва мутобиқшавӣ ба саҳна ҳал карда, ба технологияи стандартӣ барои асбобҳои муосири PCR (махсусан дастгоҳҳои зуд ва сайёр) табдил ёфтааст ва PCR-ро аз лаборатория ба соҳаҳои васеътари татбиқ, ба монанди дар паҳлӯи бистари клиникӣ ва ошкоркунӣ дар макон, таблиғ кардааст.
TES1-15809T200 барои дастгоҳи PCR
Ҳарорати гармии паҳлӯ: 30 C,
Имакс: 9.2A
Umax: 18.6V
Qmax：99.5 Вт
Делта T ҳадди аксар: 67 C
ACR: 1.7 ± 15% Ω (1.53 то 1.87 Ом)
Андоза: 77×16.8×2.8мм
Вақти нашр: 13 августи соли 2025
