Peltier soyutma (Peltier effektinə əsaslanan termoelektrik soyutma texnologiyası) sürətli reaksiyası, dəqiq temperatur nəzarəti və kompakt ölçüsü sayəsində PCR (polimeraza zəncirvari reaksiya) alətləri üçün temperatur tənzimləmə sisteminin əsas texnologiyalarından birinə çevrilib, PCR-nin səmərəliliyinə, dəqiqliyinə və tətbiqi ssenarilərinə dərindən təsir edir. Aşağıda PCR-nin əsas tələblərindən başlayaraq termoelektrik soyutmanın (peltier soyutma) xüsusi tətbiqləri və üstünlüklərinin ətraflı təhlili verilmişdir:
I. PCR Texnologiyasında Temperaturun Nəzarətinə Əsas Tələblər
PCR-nin əsas prosesi temperatur nəzarət sistemi üçün son dərəcə ciddi tələbləri olan təkrarlanan denatürasiya (90-95 ℃), yumşalma (50-60 ℃) və uzadılması (72 ℃) dövrüdür.
Temperaturun sürətli yüksəlməsi və düşməsi: Bir dövrənin vaxtını qısaltın (məsələn, 95℃-dən 55℃-ə düşməsi bir neçə saniyə çəkir) və reaksiyanın effektivliyini artırın;
Yüksək dəqiqlikli temperatur nəzarəti: Yuvlama temperaturunda ±0,5℃ sapma qeyri-spesifik gücləndirməyə səbəb ola bilər və ona ±0,1℃ daxilində nəzarət edilməlidir.
Temperaturun vahidliyi: Birdən çox nümunə eyni vaxtda reaksiya verdikdə, nəticənin sapmasının qarşısını almaq üçün nümunə quyuları arasındakı temperatur fərqi ≤0,5℃ olmalıdır.
Miniatürləşdirmə adaptasiyası: Portativ PCR (məsələn, yerində sınaq POCT ssenariləri) kompakt ölçüdə və mexaniki aşınma hissələrindən azad olmalıdır.
II. PCR-də termoelektrik soyutmanın əsas tətbiqləri
Termoelektrik Soyuducu TEC, Termoelektrik soyutma modulu, Peltier modulu birbaşa cərəyan vasitəsilə “istilik və soyutmanın iki istiqamətli keçidinə” nail olur və PCR-nin temperatur nəzarət tələblərinə mükəmməl uyğun gəlir. Onun spesifik tətbiqləri aşağıdakı aspektlərdə əks olunur:
1. Temperaturun sürətli yüksəlməsi və düşməsi: Reaksiya müddətini qısaltın
Prinsip: Cərəyanın istiqamətini dəyişdirərək, TEC modulu, termoelektrik modul, peltier cihazı "qızdırma" (cərəyan irəli olduqda, TEC modulunun istilik uducu ucu, peltier modulu istilik buraxan uc olur) və "soyutma" (cərəyan tərs olduqda-istilik ucu olur) arasında sürətlə keçid edə bilər. rejimləri, cavab müddəti adətən 1 saniyədən azdır.
Üstünlüklər: Ənənəvi soyuducu üsullar (məsələn, fanatlar və kompressorlar) istilik keçiriciliyinə və ya mexaniki hərəkətə əsaslanır və isitmə və soyutma dərəcələri adətən 2℃/s-dən azdır. TEC yüksək istilik keçiriciliyi olan metal bloklarla (məsələn, mis və alüminium ərintisi) birləşdirildikdə, 5-10 ℃/s istilik və soyutma sürətinə nail ola bilər, tək PZR dövrünün müddətini 30 dəqiqədən 10 dəqiqəyə qədər azalda bilər (məsələn, sürətli PCR alətlərində).
2. Yüksək dəqiqlikli temperatur nəzarəti: gücləndirmə spesifikliyinin təmin edilməsi
Prinsip: TEC modulunun, termoelektrik soyutma modulunun, termoelektrik modulun çıxış gücü (istilik/soyutma intensivliyi) cərəyan intensivliyi ilə xətti korrelyasiya olunur. Yüksək dəqiqlikli temperatur sensorları (məsələn, platin müqaviməti, termocüt) və PID rəyə nəzarət sistemi ilə birlikdə, dəqiq temperatur nəzarətinə nail olmaq üçün cərəyan real vaxt rejimində tənzimlənə bilər.
Üstünlüklər: Temperatur nəzarətinin dəqiqliyi ± 0,1 ℃-ə çata bilər ki, bu da ənənəvi maye vanna və ya kompressor soyuducudan (± 0,5 ℃) çox yüksəkdir. Məsələn, yumşalma mərhələsində hədəf temperatur 58 ℃ olarsa, TEC modulu, termoelektrik modul, peltier soyuducu, peltier elementi bu temperaturu sabit saxlaya bilər, temperaturun dəyişməsi səbəbindən primerlərin qeyri-spesifik bağlanmasının qarşısını alır və gücləndirmə spesifikliyini əhəmiyyətli dərəcədə artırır.
3. Miniatürləşdirilmiş dizayn: Portativ PCR-nin inkişafının təşviqi
Prinsip: TEC modulunun, peltier elementinin, peltier qurğusunun həcmi cəmi bir neçə kvadrat santimetrdir (məsələn, 10×10mm TEC modulu, termoelektrik soyutma modulu, peltier modulu bir nümunənin tələblərinə cavab verə bilər), mexaniki hərəkət edən hissələri yoxdur (məsələn, kompressorun pistonu), reflektor və ya fan tələb etmir.
Üstünlüklər: Ənənəvi PCR alətləri soyutma üçün kompressorlara etibar etdikdə, onların həcmi adətən 50L-dən çox olur. Bununla belə, termoelektrik soyutma modulundan, termoelektrik moduldan, peltier modulundan, TEC modulundan istifadə edən portativ PCR alətləri 5L-dən aşağıya endirilə bilər (məsələn, əl cihazları kimi), bu da onları çöl sınaqları (epidemiyalar zamanı yerində skrininq), klinik çarpayı testi və digər ssenarilər üçün uyğun edir.
4. Temperaturun vahidliyi: Müxtəlif nümunələr arasında uyğunluğu təmin edin
Prinsip: TEC massivlərinin çoxsaylı dəstlərini (məsələn, 96 quyu boşqabına uyğun gələn 96 mikro TEC) təşkil etməklə və ya istilik paylaşan metal bloklarla (yüksək istilik keçiriciliyi olan materiallar) TEC-lərdə fərdi fərqlərin yaratdığı temperatur sapmaları kompensasiya edilə bilər.
Üstünlüklər: Nümunə quyuları arasındakı temperatur fərqi ±0,3 ℃ daxilində idarə oluna bilər, kənar quyular və mərkəzi quyular arasında uyğun olmayan temperaturun səbəb olduğu gücləndirmə səmərəliliyi fərqlərindən qaçınmaq və nümunə nəticələrinin müqayisəliliyini təmin etmək (məsələn, real vaxt flüoresan kəmiyyət PCR-də KT dəyərlərinin uyğunluğu).
5. Etibarlılıq və davamlılıq: Uzunmüddətli xərcləri azaldın
Prinsip: TEC-in köhnəlmiş hissələri yoxdur, 100.000 saatdan çox istifadə müddəti var və soyuducuların (məsələn, kompressorlarda Freon kimi) müntəzəm dəyişdirilməsini tələb etmir.
Üstünlüklər: Ənənəvi kompressorla soyudulmuş PCR alətinin orta ömrü təxminən 5-8 ildir, TEC sistemi isə onu 10 ildən çox uzada bilər. Üstəlik, texniki xidmət yalnız istilik qurğusunun təmizlənməsini tələb edir, avadanlığın istismarı və texniki xidmət xərclərini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.
III. Tətbiqlərdə Çətinliklər və Optimallaşdırmalar
Yarımkeçirici soyutma PCR-də mükəmməl deyil və məqsədyönlü optimallaşdırma tələb edir:
İstilik yayılması darboğazı: TEC soyuduqda, istilik buraxma ucunda böyük miqdarda istilik yığılır (məsələn, temperatur 95 ° C-dən 55 ° C-ə endikdə, temperatur fərqi 40 ° C-ə çatır və istilik buraxma gücü əhəmiyyətli dərəcədə artır). Onu səmərəli istilik yayma sistemi ilə (məsələn, mis soyuducu + turbin ventilyatorları və ya maye soyutma modulları) birləşdirmək lazımdır, əks halda bu, soyutma səmərəliliyinin azalmasına (və hətta həddindən artıq istiləşmənin zədələnməsinə) səbəb olacaqdır.
Enerji istehlakına nəzarət: Böyük temperatur fərqləri altında TEC enerji istehlakı nisbətən yüksəkdir (məsələn, 96 quyulu PCR cihazının TEC gücü 100-200 Vt-a çata bilər) və ağıllı alqoritmlər (məsələn, proqnozlaşdırıcı temperatur nəzarəti kimi) vasitəsilə səmərəsiz enerji istehlakını azaltmaq lazımdır.
Iv. Praktik tətbiq halları
Hal-hazırda, əsas PCR alətləri (xüsusilə real vaxt flüoresan kəmiyyət PCR alətləri) ümumiyyətlə yarımkeçirici soyutma texnologiyasını qəbul etmişdir, məsələn:
Laboratoriya səviyyəli avadanlıq: TEC temperatur nəzarəti, 6℃/s-ə qədər qızdırma və soyutma sürəti, ±0,05℃ temperatur nəzarət dəqiqliyi və 384 quyu yüksək məhsuldarlıq aşkarlamasını dəstəkləyən, müəyyən markanın 96 quyulu flüoresan kəmiyyət PCR cihazı.
Portativ cihaz: TEC dizaynına əsaslanan müəyyən bir əl PCR aləti (çəkisi 1 kq-dan az) yeni koronavirusun aşkarlanmasını 30 dəqiqə ərzində başa çatdıra bilər və hava limanları və icmalar kimi yerindəki ssenarilər üçün uyğundur.
Xülasə
Sürətli reaksiya, yüksək dəqiqlik və miniatürləşdirmə kimi üç əsas üstünlüyü ilə termoelektrik soyutma səmərəlilik, spesifiklik və səhnə uyğunluğu baxımından PCR texnologiyasının əsas ağrı nöqtələrini həll etdi, müasir PCR alətləri (xüsusilə sürətli və portativ cihazlar) üçün standart texnologiyaya çevrildi və PCR-ni laboratoriyadan yataqda və clinsite aşkarlama kimi daha geniş tətbiq sahələrinə təşviq etdi.
PCR maşını üçün TES1-15809T200
İsti tərəf temperaturu: 30 C,
Maksimum: 9.2A,
Umax: 18.6V
Qmax: 99,5 Vt
Delta T max: 67 C
ACR: 1,7 ±15% Ω (1,53 - 1,87 Ohm)
Ölçü: 77×16.8×2.8mm
Göndərmə vaxtı: 13 avqust 2025-ci il
