Peltier муздатуу (Пелтиер эффектинин негизиндеги термоэлектрдик муздатуу технологиясы) ПТРдин эффективдүүлүгүнө, тактыгына жана колдонуу сценарийлерине терең таасир эткен тез реакциясы, температураны так көзөмөлдөө жана компакт өлчөмүнөн улам ПТР (полимераздык чынжыр реакциясы) аспаптары үчүн температураны башкаруу системасынын негизги технологияларынын бири болуп калды. Төмөндө ПТРдин негизги талаптарынан баштап термоэлектрдик муздатуу (пелтиердик муздатуу) өзгөчө колдонмолорунун жана артыкчылыктарынын деталдуу талдоосу келтирилген:
I. ПТР технологиясында температураны көзөмөлдөөгө негизги талаптар
ПТРдин негизги процесси - бул денатурациянын (90-95 ℃), күйдүрүүнүн (50-60 ℃) жана узартуунун (72 ℃) кайталануучу цикли, температураны көзөмөлдөө тутумуна өтө катуу талаптарды койгон.
Температуранын тез көтөрүлүшү жана төмөндөшү: Бир циклдин убактысын кыскартыңыз (мисалы, 95℃ден 55℃ге чейин төмөндөш үчүн бир нече секунд талап кылынат) жана реакциянын натыйжалуулугун жогорулатуу;
Жогорку тактыктагы температураны көзөмөлдөө: ± 0,5 ℃ жылытуу температурасында четтөө спецификалык эмес күчөтүүгө алып келиши мүмкүн жана аны ± 0,1 ℃ ичинде көзөмөлдөө керек.
Температуранын бирдейлиги: бир нече үлгүлөр бир убакта реакцияга киргенде, натыйжанын четтөөсүнө жол бербөө үчүн үлгү скважиналарынын ортосундагы температура айырмасы ≤0,5℃ болушу керек.
Миниатюризацияга ыңгайлашуу: Портативдик ПТР (мисалы, жеринде тестирлөөнүн POCT сценарийлери) көлөмү боюнча компакттуу жана механикалык эскирүүчү бөлүктөрдөн таза болушу керек.
II. ПЦРдеги термоэлектрдик муздатуулардын негизги колдонмолору
Thermoelectric Cooler TEC, Thermoelectric муздатуу модулу, peltier модулу ПЦРдин температураны көзөмөлдөө талаптарына эң сонун дал келген, түз ток аркылуу "жылытуу жана муздатууну эки багыттуу которууга" жетишет. Анын конкреттүү колдонмолору төмөнкү аспектилерде чагылдырылат:
1. Температуранын тез көтөрүлүшү жана төмөндөшү: Реакция убактысын кыскартыңыз
Принцип: Токтун багытын өзгөртүү менен, TEC модулу, термоэлектрдик модуль, peltier түзмөгү "жылытуу" (ток алдыга чыкканда, TEC модулунун жылуулукту сиңирүүчү учу, Пельтиер модулу жылуулукту чыгаруучу учу болуп калат) жана "муздатуу" (ток тескери жылытууда, жылытуу учу) ортосунда тез которула алат. режимдери, жооп убактысы адатта 1 секунддан аз.
Артыкчылыктары: Салттуу муздатуу ыкмалары (мисалы, желдеткичтер жана компрессорлор) жылуулук өткөрүмдүүлүккө же механикалык кыймылга таянат жана жылытуу жана муздатуу ылдамдыгы адатта 2℃/сектен аз. TEC жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүктөгү металл блоктору (мисалы, жез жана алюминий эритмеси) менен айкалышканда, 5-10℃/с жылытуу жана муздатуу ылдамдыгына жетишип, бир ПТР циклинин убактысын 30 мүнөттөн 10 мүнөткө чейин кыскартат (мисалы, тез ПТР аспаптарында).
2. Жогорку тактык температураны көзөмөлдөө: күчөтүү өзгөчөлүгүн камсыз кылуу
Принцип: TEC модулунун, термоэлектрдик муздатуу модулунун, термоэлектрдик модулдун чыгыш кубаттуулугу (жылытуу/муздатуу интенсивдүүлүгү) токтун интенсивдүүлүгү менен сызыктуу түрдө корреляцияланган. Жогорку тактыктагы температура сенсорлору (мисалы, платина каршылыгы, термопара сыяктуу) жана PID кайтарым байланышты башкаруу системасы менен айкалышып, токтун температурасын так көзөмөлдөөгө жетишүү үчүн реалдуу убакыт режиминде жөнгө салынышы мүмкүн.
Артыкчылыктары: Температураны көзөмөлдөө тактыгы ± 0,1 ℃ жетиши мүмкүн, бул салттуу суюк ваннага же компрессордук муздаткычка (± 0,5 ℃) караганда бир топ жогору. Мисалы, эгерде күйгүзүү стадиясында максаттуу температура 58 ℃ болсо, TEC модулу, термоэлектрдик модуль, пельтье муздаткычы, пельтиер элементи бул температураны туруктуу кармап тура алат, температуранын өзгөрүшүнө байланыштуу праймерлердин спецификалык эмес байланышын болтурбай жана күчөтүү өзгөчөлүгүн олуттуу жогорулатат.
3. Миниатюризацияланган дизайн: портативдик ПТРди өнүктүрүүгө көмөктөшүү
Принцип: TEC модулунун, peltier элементинин, peltier түзүлүшүнүн көлөмү бир нече квадрат сантиметрди түзөт (мисалы, 10 × 10 мм TEC модулу, термоэлектрдик муздатуу модулу, пельтиер модулу бир үлгүдөгү талаптарга жооп бере алат), анын механикалык кыймылдуу бөлүктөрү жок (мисалы, компрессордун поршени), жана желдеткичти талап кылбайт.
Артыкчылыктары: Салттуу ПТР аспаптар муздатуу үчүн компрессорлорго таянганда, алардын көлөмү адатта 50 лден ашат. Бирок, термоэлектрдик муздатуу модулун, термоэлектрдик модулду, пелтиер модулун, TEC модулун колдонгон портативдик ПТР аспаптарын 5 литрден азга чейин кыскартууга болот (мисалы, кол аппараттары), бул аларды талаа сыноосуна (мисалы, эпидемия учурунда жеринде скрининг), клиникалык керебеттин жанында текшерүү жана башка сценарийлер үчүн ылайыктуу кылат.
4. Температуранын бирдейлиги: ар кандай үлгүлөр арасында ырааттуулукту камсыз кылуу
Принцип: ТЭК массивдеринин бир нече топтомун (мисалы, 96 скважинага туура келген 96 микро ТЭЦ) же жылуулукту бөлүштүрүүчү металл блоктору (жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүк материалдары) менен айкалыштыруу менен АШКлардагы жеке айырмачылыктардан улам келип чыккан температуранын четтөөлөрүнүн ордун толтурууга болот.
Артыкчылыктары: Үлгү скважиналарынын ортосундагы температуранын айырмасын ±0,3℃ чегинде контролдоого болот, бул четиндеги скважиналардын жана борбордук скважиналардын ортосундагы шайкеш келбеген температурадан келип чыккан күчөтүү эффективдүүлүгүнүн айырмасын болтурбоо жана үлгүлөрдүн натыйжаларынын салыштырылышын камсыз кылуу (мисалы, реалдуу убакытта флуоресценттик сандык ПТРде КТ маанилеринин ырааттуулугу).
5. Ишенимдүүлүк жана туруктуулук: Узак мөөнөттүү чыгымдарды азайтуу
Принцип: ТЭЦтин эскирүүчү тетиктери жок, иштөө мөөнөтү 100 000 сааттан ашат жана муздаткычтарды (мисалы, компрессорлордогу фреон сыяктуу) үзгүлтүксүз алмаштырууну талап кылбайт.
Артыкчылыктары: салттуу компрессор менен муздатылган ПЦР инструментинин орточо иштөө мөөнөтү болжол менен 5 жылдан 8 жылга чейин, ал эми TEC системасы аны 10 жылдан ашык узарта алат. Мындан тышкары, техникалык тейлөө гана жылуулук раковинаны тазалоону талап кылат, бул жабдууларды эксплуатациялоо жана тейлөө чыгымдарын олуттуу кыскартат.
III. Тиркемелердеги кыйынчылыктар жана оптималдаштыруу
Жарым өткөргүчтөрдү муздатуу ПТРде идеалдуу эмес жана максаттуу оптималдаштырууну талап кылат:
Жылуулуктун таралышынын тардыгы: TEC муздаганда, жылуулуктун чоң көлөмү жылуулук чыгаруунун аягында чогулат (мисалы, температура 95 ℃ дан 55 ℃ ге чейин төмөндөгөндө, температуранын айырмасы 40 ℃ ге чейин жетип, жылуулук бөлүп чыгаруу күчү кыйла жогорулайт). Аны эффективдүү жылуулук таркатуучу тутум менен (мисалы, жез радиаторлору + турбинанын желдеткичтери же суюк муздатуу модулдары) жупташтыруу керек, антпесе муздатуу эффективдүүлүгүнүн төмөндөшүнө (жана ашыкча ысып кеткен зыян) алып келет.
Энергияны керектөөнү көзөмөлдөө: чоң температуралык айырмачылыктарда, ТЭЦтин энергия керектөөсү салыштырмалуу жогору (мисалы, 96 скважиналуу ПТР инструментинин TEC кубаттуулугу 100-200 Вт жетиши мүмкүн) жана акылдуу алгоритмдер аркылуу натыйжасыз энергия керектөөнү азайтуу керек (мисалы, температураны алдын ала көзөмөлдөө).
Iv. Практикалык колдонуу учурлары
Азыркы учурда, негизги ПТР аспаптары (айрыкча реалдуу убакыт флуоресценттик сандык ПТР аспаптары) жалпысынан жарым өткөргүч муздатуу технологиясын кабыл алышкан, мисалы:
Лабораториялык класстагы жабдуулар: 6℃/с чейин жылытуу жана муздатуу ылдамдыгы, ±0,05℃ температураны көзөмөлдөө тактыгы жана 384 скважинадагы жогорку өткөрүмдүүлүктү аныктоону колдогон, TEC температурасын көзөмөлдөөнү камтыган, белгилүү бир маркадагы 96 уячалуу флуоресценттик сандык ПТР аспабы.
Портативдик аспап: ТЭКтин дизайнына негизделген белгилүү бир колго жүрүүчү ПТР аспабы (салмагы 1кгдан аз), коронавирустун романын 30 мүнөттүн ичинде аныктап бүтө алат жана аэропорттор жана жамааттар сыяктуу жер-жерлерде сценарийлер үчүн ылайыктуу.
Жыйынтык
Термоэлектрдик муздатуу тез реакциянын, жогорку тактыктын жана кичирейтүүнүн үч негизги артыкчылыгы менен ПТР технологиясынын натыйжалуулугу, спецификасы жана сахнага ыңгайлашуусу жагынан негизги көйгөйлөрдү чечти, заманбап ПТР инструменттери (өзгөчө тез жана портативдик түзүлүштөр) үчүн стандарттуу технология болуп калды, ошондой эле ПТРди лабораториядан кеңири колдонуу чөйрөлөрүндө, мисалы, төшөктө жана жеринде аныктоодо жылдырат.
PCR машина үчүн TES1-15809T200
Ысык тарап температурасы: 30 C,
Imax: 9.2A,
Umax: 18.6V
Qmax: 99,5 Вт
Delta T макс: 67 C
ACR: 1,7 ±15% Ω (1,53 - 1,87 Ом)
Өлчөмү: 77×16.8×2.8мм
Посттун убактысы: 13-август-2025
