Peltier sowadyş (Peltier täsirine esaslanýan termoelektrik sowadyş tehnologiýasy) çalt reaksiýasy, takyk temperatura gözegçiligi we kiçi ölçegleri sebäpli PÇR (polimeraza zynjyr reaksiýasy) gurallary üçin temperatura gözegçilik ulgamynyň esasy tehnologiýalarynyň birine öwrüldi we PÇR-iň netijeliligine, takyklygyna we ulanylyş senariýalaryna çuňňur täsir edýär. Aşakda PÇR-iň esasy talaplaryndan başlap, termoelektrik sowadyşyň (Peltier sowadyş) anyk ulanylyşlarynyň we artykmaçlyklarynyň jikme-jik seljermesi berilýär:
I. PCR tehnologiýasynda temperatura gözegçiligi üçin esasy talaplar
PCR-iň esasy prosesi temperatura gözegçilik ulgamy üçin örän berk talaplary öz içine alýan denaturasiýa (90-95℃), ýumşatma (50-60℃) we uzalma (72℃) gaýtalanýan siklidir.
Temperaturanyň çalt ýokarlanmagy we peselmegi: Bir sikliň wagtyny gysgaltmak (meselem, 95℃-den 55℃-e düşmek üçin bary-ýogy birnäçe sekunt gerek) we reaksiýanyň netijeliligini ýokarlandyrmak;
Ýokary takyklykly temperatura gözegçiligi: Taýýarlama temperaturasynda ±0.5℃ üýtgeşiklik spesifik däl güýçlendirmä getirip biler we ol ±0.1℃ aralygynda gözegçilikde saklanmalydyr.
Temperatura deňligi: Birnäçe nusga bir wagtyň özünde reaksiýa girende, netijeleriň üýtgemesiniň öňüni almak üçin nusga guýularynyň arasyndaky temperatura tapawudy ≤0.5℃ bolmaly.
Miniatýurlaşdyrma uýgunlaşmasy: Göçme PCR (meselem, ýerinde synagdan geçirmek POCT senariýleri) ölçegleri boýunça kiçi we mehaniki aşynma böleklerinden azat bolmaly.
II. PCR-de termoelektrik sowadyşyň esasy ulanylyşlary
Termoelektrik Sowadyjy TEC, Termoelektrik Sowadyjy Modul, Peltier Moduly göni tok arkaly "gyzdyrmagyň we sowadmagyň iki taraplaýyn geçişini" amala aşyrýar we PCR-iň temperatura gözegçilik talaplaryna doly laýyk gelýär. Onuň aýratyn ulanylyşlary aşakdaky ugurlarda öz beýanyny tapýar:
1. Temperaturanyň çalt ýokarlanmagy we peselmegi: Reaksiýa wagtyny gysgaltmak
Prinsip: Tokuň ugruny üýtgetmek arkaly TEC moduly, termoelektrik modul, Peltier enjamy "gyzdyrmak" (tok öňe tarap hereket edende, TEC modulynyň ýylylygy siňdirýän ujy ýylylygy çykarýan uja öwrülýär) we "sowadmak" (tok ters hereket edende, ýylylygy çykarýan uja öwrülýär) režimleriniň arasynda çalt geçip bilýär, jogap wagty adatça 1 sekuntdan az bolýar.
Artykmaçlyklary: Adaty sowadyjy usullar (wentýatorlar we kompressorlar ýaly) ýylylyk geçirijiligine ýa-da mehaniki herekete daýanýar we gyzdyryş we sowadyş tizligi adatça 2℃/s-den az bolýar. TEC ýokary ýylylyk geçirijilikli metal bloklar (mis we alýumin goşundysy ýaly) bilen utgaşdyrylanda, ol 5-10℃/s gyzdyryş we sowadyş tizligine ýetip, ýeke PCR sikliniň wagtyny 30 minutdan 10 minutdan az minuta çenli azaldyp biler (çalt PCR gurallarynda ýaly).
2. Ýokary takyklykly temperatura gözegçiligi: Güýçlendirme aýratynlygyny üpjün etmek
Prinsip: TEC modulynyň, termoelektrik sowadyş modulynyň, termoelektrik modulyň çykyş güýji (gyzdyrmak/sowatmak intensiwligi) tok intensiwligi bilen çyzykly baglanyşyklydyr. Ýokary takyklykly temperatura datçikleri (platina garşylygy, termoelement ýaly) we PID ters pikir dolandyryş ulgamy bilen utgaşdyrylyp, takyk temperatura gözegçiligini gazanmak üçin tok hakyky wagtda sazlanyp bilner.
Artykmaçlyklary: Temperaturany gözegçilik etmegiň takyklygy ±0.1℃ ýetip biler, bu bolsa däp bolan suwuk wanna ýa-da kompressor sowadyjysyndan (±0.5℃) has ýokarydyr. Mysal üçin, eger ýumşatmak tapgyrynda maksatly temperatura 58℃ bolsa, TEC moduly, termoelektrik modul, peltier sowadyjy, peltier elementi bu temperaturany durnukly saklap biler, temperatura üýtgemeleri sebäpli praýmerleriň spesifik däl baglanmagynyň öňüni alyp we güýçlendirme spesifikasiýasyny ep-esli ýokarlandyryp biler.
3. Kiçi dizaýn: Portatiw PCR-iň ösüşini höweslendirmek
Prinsip: TEC modulynyň, peltier elementiniň, peltier enjamynyň göwrümi bary-ýogy birnäçe inedördül santimetrdir (meselem, 10 × 10 mm TEC moduly, termoelektrik sowadyjy modul, peltier moduly ýeke nusganyň talaplaryna laýyk gelip biler), onuň mehaniki hereket edýän bölekleri ýok (kompressoryň porşeni ýa-da wentylýatoryň pyçaklary ýaly) we sowadyjy serişde talap etmeýär.
Artykmaçlyklary: Adaty PCR gurallary sowadyş üçin kompressorlara daýananda, olaryň göwrümi adatça 50L-den ýokary bolýar. Şeýle-de bolsa, termoelektrik sowadyş modulyny, termoelektrik moduly, peltier moduly, TEC modulyny ulanýan göterilýän PCR gurallaryny 5L-den az möçbere çenli azaltmak mümkin (elde saklanýan enjamlar ýaly), bu bolsa olary meýdan synaglary (epidemiýalar wagtynda ýerinde synag geçirmek ýaly), kliniki düşek başynda synag geçirmek we beýleki ýagdaýlar üçin amatly edýär.
4. Temperaturanyň birmeňzeşligi: Dürli nusgalaryň arasynda yzygiderliligi üpjün ediň
Prinsip: TEC massiwleriniň birnäçe toplumyny (meselem, 96 guýuly plastinka degişli 96 mikro TEC) ýerleşdirmek ýa-da ýylylygy paýlaşýan metal bloklar (ýokary ýylylyk geçirijilik materiallary) bilen bilelikde TEC-lerdäki aýry-aýry tapawutlaryň döredýän temperatura üýtgemelerini kompensasiýa edip bolýar.
Artykmaçlyklary: Nusga guýularynyň arasyndaky temperatura tapawudy ±0.3℃ aralygynda gözegçilik edilip bilner, bu bolsa gyra guýulary bilen merkezi guýularyň arasyndaky deňsiz temperatura sebäpli güýçlendirme netijeliliginiň tapawutlarynyň öňüni alýar we nusga netijeleriniň deňeşdirilmegini üpjün edýär (meselem, real wagt fluoresensiýa mukdary PCR-de KT gymmatlyklarynyň yzygiderliligi ýaly).
5. Ygtybarlylyk we tehniki taýdan hyzmat etmek: Uzak möhletli çykdajylary azaldyň
Prinsip: TEC-iň hiç hili geýilýän bölekleri ýok, 100,000 sagatdan gowrak ömrü bar we sowadyjy maddalaryň (meselem, kompressorlardaky freon) yzygiderli çalşyrylmagyny talap etmeýär.
Artykmaçlyklary: Adaty kompressor bilen sowadylýan PCR guralynyň ortaça ömri takmynan 5 ýyldan 8 ýyla çenli, TEC ulgamy bolsa ony 10 ýyldan hem köp uzaldyp bilýär. Mundan başga-da, tehniki hyzmat diňe yssylyk saklaýjyny arassalamagy talap edýär, bu bolsa enjamyň işleýiş we tehniki hyzmat çykdajylaryny ep-esli azaldýar.
III. Ulanyşlardaky kynçylyklar we optimizasiýalar
Ýarymgeçirijili sowadyş PCR-de kämil däl we maksatly optimizasiýany talap edýär:
Ýylylyk ýaýratma bogazy: TEC sowanda, ýylylyk çykaryş ugrunda köp mukdarda ýylylyk toplanýar (meselem, temperatura 95℃-den 55℃-e düşende, temperatura tapawudy 40℃-e ýetýär we ýylylyk çykaryş güýji ep-esli artýar). Ony netijeli ýylylyk çykaryş ulgamy (mis ýylylyk siňdirijileri + turbina wentylýatorlary ýa-da suwuk sowadyjy modullar ýaly) bilen birikdirmek zerurdyr, ýogsam bu sowadyş netijeliliginiň peselmegine (hatda gyzgynlyk zyýanyna) getirer.
Energiýa sarp edilişini gözegçilikde saklamak: Temperaturanyň uly tapawutlarynda TEC energiýa sarp edilişi deňeşdirme boýunça ýokary bolýar (meselem, 96 guýulyk PZR guralynyň TEC güýji 100-200W ýetip biler) we akylly algoritmler (meselem, öňünden çaklaýyş temperaturasyny gözegçilikde saklamak) arkaly netijesiz energiýa sarp edilişini azaltmak zerurdyr.
Iw. Amaly ulanylyş ýagdaýlary
Häzirki wagtda esasy PCR gurallary (esasan hem real wagt fluoresensiýa mukdary PCR gurallary) ýarymgeçiriji sowadyş tehnologiýasyny umumylykda kabul etdiler, mysal üçin:
Laboratoriýa derejesindäki enjamlar: TEC temperatura gözegçiligi bilen üpjün edilen, 6℃/s çenli gyzdyrma we sowadyş tizligi, ±0.05℃ temperatura gözegçiliginiň takyklygy we 384 guýyly ýokary öndürijilikli anyklamany goldaýan belli bir markaly 96 guýyly fluoresensiýa mukdary PCR guraly.
Elde göterilýän enjam: TEC dizaýnyna esaslanýan belli bir elde göterilýän PCR enjamy (1 kg-dan az agramly) täze koronawirusy 30 minutda anyklap biler we aeroportlar we jemgyýetler ýaly ýerinde ulanylýan ýagdaýlar üçin amatlydyr.
Gysgaça mazmun
Termoelektrik sowadyş, çalt reaksiýa, ýokary takyklyk we kiçileşdirme ýaly üç esasy artykmaçlygy bilen, PZR tehnologiýasynyň netijelilik, aýratynlyk we sahna uýgunlaşmak babatda esasy kynçylyklaryny çözdi, häzirki zaman PZR gurallary (esasanam çalt we göterilýän enjamlar) üçin standart tehnologiýa öwrüldi we PZR-i laboratoriýadan kliniki düşegiň ýanynda we ýerinde anyklamak ýaly giň ulanylyş ugurlaryna çykardy.
PCR enjamy üçin TES1-15809T200
Yssy tarapyň temperaturasy: 30 C,
Imax： 9.2A，
Umaks: 18.6V
Qmax：99.5 W
Delta T maksimum： 67 C
ACR：1.7 ±15% Ω (1.53-den 1.87 Oma çenli)
Ölçegi: 77×16.8×2.8mm
Ýerleşdirilen wagty: 2025-nji ýylyň 13-nji awgusty
