പിസിആറിനുള്ള തെർമോഇലക്ട്രിക് കൂളിംഗ്

പെൽറ്റിയർ കൂളിംഗ് (പെൽറ്റിയർ ഇഫക്റ്റിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള തെർമോഇലക്ട്രിക് കൂളിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ) അതിന്റെ ദ്രുത പ്രതികരണം, കൃത്യമായ താപനില നിയന്ത്രണം, ഒതുക്കമുള്ള വലുപ്പം എന്നിവ കാരണം PCR (പോളിമറേസ് ചെയിൻ റിയാക്ഷൻ) ഉപകരണങ്ങളുടെ താപനില നിയന്ത്രണ സംവിധാനത്തിന്റെ പ്രധാന സാങ്കേതികവിദ്യകളിൽ ഒന്നായി മാറിയിരിക്കുന്നു, ഇത് PCR-ന്റെ കാര്യക്ഷമത, കൃത്യത, പ്രയോഗ സാഹചര്യങ്ങൾ എന്നിവയെ ആഴത്തിൽ സ്വാധീനിക്കുന്നു. PCR-ന്റെ പ്രധാന ആവശ്യകതകളിൽ നിന്ന് ആരംഭിക്കുന്ന തെർമോഇലക്ട്രിക് കൂളിംഗിന്റെ (പെൽറ്റിയർ കൂളിംഗ്) നിർദ്ദിഷ്ട ആപ്ലിക്കേഷനുകളുടെയും ഗുണങ്ങളുടെയും വിശദമായ വിശകലനം താഴെ കൊടുക്കുന്നു:

I. പിസിആർ സാങ്കേതികവിദ്യയിലെ താപനില നിയന്ത്രണത്തിനുള്ള പ്രധാന ആവശ്യകതകൾ

പിസിആറിന്റെ കാതലായ പ്രക്രിയ ആവർത്തിച്ചുള്ള ഡിനാറ്ററേഷൻ (90-95℃), അനീലിംഗ് (50-60℃), എക്സ്റ്റൻഷൻ (72℃) എന്നിവയാണ്, താപനില നിയന്ത്രണ സംവിധാനത്തിന് വളരെ കർശനമായ ആവശ്യകതകൾ ഇവയാണ്.

ദ്രുതഗതിയിലുള്ള താപനില ഉയർച്ചയും താഴ്ചയും: ഒരൊറ്റ ചക്രത്തിന്റെ സമയം കുറയ്ക്കുക (ഉദാഹരണത്തിന്, 95℃ ൽ നിന്ന് 55℃ ആയി കുറയാൻ കുറച്ച് നിമിഷങ്ങൾ മാത്രമേ എടുക്കൂ), പ്രതികരണ കാര്യക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കുക;

ഉയർന്ന കൃത്യതയുള്ള താപനില നിയന്ത്രണം: അനീലിംഗ് താപനിലയിൽ ±0.5℃ ന്റെ വ്യതിയാനം നിർദ്ദിഷ്ടമല്ലാത്ത ആംപ്ലിഫിക്കേഷനിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം, കൂടാതെ ഇത് ±0.1℃ നുള്ളിൽ നിയന്ത്രിക്കണം.

താപനില ഏകത: ഒന്നിലധികം സാമ്പിളുകൾ ഒരേസമയം പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ, ഫല വ്യതിയാനം ഒഴിവാക്കാൻ സാമ്പിൾ കിണറുകൾ തമ്മിലുള്ള താപനില വ്യത്യാസം ≤0.5℃ ആയിരിക്കണം.

മിനിയേച്ചറൈസേഷൻ അഡാപ്റ്റേഷൻ: പോർട്ടബിൾ പിസിആർ (ഓൺ-സൈറ്റ് ടെസ്റ്റിംഗ് POCT സാഹചര്യങ്ങൾ പോലുള്ളവ) വലുപ്പത്തിൽ ഒതുക്കമുള്ളതും മെക്കാനിക്കൽ തേയ്മാനം സംഭവിക്കുന്ന ഭാഗങ്ങൾ ഇല്ലാത്തതുമായിരിക്കണം.

II. പിസിആറിൽ തെർമോഇലക്ട്രിക് കൂളിംഗിന്റെ പ്രധാന പ്രയോഗങ്ങൾ

തെർമോഇലക്ട്രിക് കൂളർ ടിഇസി, തെർമോഇലക്ട്രിക് കൂളിംഗ് മൊഡ്യൂൾ, പെൽറ്റിയർ മൊഡ്യൂൾ എന്നിവ നേരിട്ടുള്ള വൈദ്യുതധാരയിലൂടെ "തപീകരണത്തിന്റെയും തണുപ്പിന്റെയും ദ്വിദിശ സ്വിച്ചിംഗ്" കൈവരിക്കുന്നു, ഇത് പിസിആറിന്റെ താപനില നിയന്ത്രണ ആവശ്യകതകളുമായി തികച്ചും പൊരുത്തപ്പെടുന്നു. ഇതിന്റെ നിർദ്ദിഷ്ട പ്രയോഗങ്ങൾ ഇനിപ്പറയുന്ന വശങ്ങളിൽ പ്രതിഫലിക്കുന്നു:

1. താപനിലയിലെ പെട്ടെന്നുള്ള ഉയർച്ചയും താഴ്ചയും: പ്രതികരണ സമയം കുറയ്ക്കുക

തത്വം: വൈദ്യുതധാരയുടെ ദിശ മാറ്റുന്നതിലൂടെ, TEC മൊഡ്യൂൾ, തെർമോഇലക്ട്രിക് മൊഡ്യൂൾ, പെൽറ്റിയർ ഉപകരണം എന്നിവയ്ക്ക് "താപനം" (കറന്റ് മുന്നോട്ട് ആയിരിക്കുമ്പോൾ, TEC മൊഡ്യൂളിന്റെ താപ-ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന അവസാനം, പെൽറ്റിയർ മൊഡ്യൂൾ ചൂട്-റിലീസിംഗ് അറ്റമായി മാറുന്നു) "തണുപ്പിക്കൽ" (കറന്റ് വിപരീതമാകുമ്പോൾ, ചൂട്-റിലീസിംഗ് അറ്റം ചൂട്-ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന അവസാനമായി മാറുന്നു) മോഡുകൾക്കിടയിൽ വേഗത്തിൽ മാറാൻ കഴിയും, പ്രതികരണ സമയം സാധാരണയായി 1 സെക്കൻഡിൽ താഴെയാണ്.

പ്രയോജനങ്ങൾ: പരമ്പരാഗത റഫ്രിജറേഷൻ രീതികൾ (ഫാനുകൾ, കംപ്രസ്സറുകൾ പോലുള്ളവ) താപ ചാലകതയെയോ മെക്കാനിക്കൽ ചലനത്തെയോ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ ചൂടാക്കൽ, തണുപ്പിക്കൽ നിരക്കുകൾ സാധാരണയായി 2℃/സെക്കൻഡിൽ താഴെയാണ്. ഉയർന്ന താപ ചാലകതയുള്ള ലോഹ ബ്ലോക്കുകളുമായി (ചെമ്പ്, അലുമിനിയം അലോയ് പോലുള്ളവ) TEC സംയോജിപ്പിക്കുമ്പോൾ, അതിന് 5-10℃/സെക്കൻഡ് ചൂടാക്കൽ, തണുപ്പിക്കൽ നിരക്ക് കൈവരിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് ഒറ്റ PCR സൈക്കിൾ സമയം 30 മിനിറ്റിൽ നിന്ന് 10 മിനിറ്റിൽ താഴെയായി കുറയ്ക്കുന്നു (ദ്രുത PCR ഉപകരണങ്ങൾ പോലുള്ളവ).

2. ഉയർന്ന കൃത്യതയുള്ള താപനില നിയന്ത്രണം: ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ സ്പെസിഫിസിറ്റി ഉറപ്പാക്കുന്നു

തത്വം: TEC മൊഡ്യൂൾ, തെർമോഇലക്ട്രിക് കൂളിംഗ് മൊഡ്യൂൾ, തെർമോഇലക്ട്രിക് മൊഡ്യൂൾ എന്നിവയുടെ ഔട്ട്‌പുട്ട് പവർ (താപനം/തണുപ്പിക്കൽ തീവ്രത) നിലവിലെ തീവ്രതയുമായി രേഖീയമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ഉയർന്ന കൃത്യതയുള്ള താപനില സെൻസറുകൾ (പ്ലാറ്റിനം റെസിസ്റ്റൻസ്, തെർമോകപ്പിൾ പോലുള്ളവ), ഒരു PID ഫീഡ്‌ബാക്ക് നിയന്ത്രണ സംവിധാനം എന്നിവയുമായി സംയോജിപ്പിച്ച്, കൃത്യമായ താപനില നിയന്ത്രണം നേടുന്നതിന് കറന്റ് തത്സമയം ക്രമീകരിക്കാൻ കഴിയും.

ഗുണങ്ങൾ: താപനില നിയന്ത്രണ കൃത്യത ±0.1℃ വരെ എത്താം, ഇത് പരമ്പരാഗത ലിക്വിഡ് ബാത്ത് അല്ലെങ്കിൽ കംപ്രസർ റഫ്രിജറേഷനേക്കാൾ (±0.5℃) വളരെ കൂടുതലാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, അനീലിംഗ് ഘട്ടത്തിൽ ലക്ഷ്യ താപനില 58℃ ആണെങ്കിൽ, TEC മൊഡ്യൂൾ, തെർമോഇലക്ട്രിക് മൊഡ്യൂൾ, പെൽറ്റിയർ കൂളർ, പെൽറ്റിയർ എലമെന്റ് എന്നിവയ്ക്ക് ഈ താപനില സ്ഥിരമായി നിലനിർത്താൻ കഴിയും, താപനിലയിലെ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾ കാരണം പ്രൈമറുകളുടെ നിർദ്ദിഷ്ടമല്ലാത്ത ബൈൻഡിംഗ് ഒഴിവാക്കുകയും ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ സ്പെസിഫിസിറ്റി ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

3. മിനിയേച്ചറൈസ്ഡ് ഡിസൈൻ: പോർട്ടബിൾ പിസിആറിന്റെ വികസനം പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നു.

തത്വം: TEC മൊഡ്യൂൾ, പെൽറ്റിയർ എലമെന്റ്, പെൽറ്റിയർ ഉപകരണം എന്നിവയുടെ വ്യാപ്തം ഏതാനും ചതുരശ്ര സെന്റീമീറ്ററുകൾ മാത്രമാണ് (ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു 10×10mm TEC മൊഡ്യൂൾ, തെർമോഇലക്ട്രിക് കൂളിംഗ് മൊഡ്യൂൾ, പെൽറ്റിയർ മൊഡ്യൂൾ എന്നിവയ്ക്ക് ഒരൊറ്റ സാമ്പിളിന്റെ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റാൻ കഴിയും), ഇതിന് മെക്കാനിക്കൽ ചലിക്കുന്ന ഭാഗങ്ങളില്ല (കംപ്രസ്സറിന്റെ പിസ്റ്റൺ അല്ലെങ്കിൽ ഫാൻ ബ്ലേഡുകൾ പോലുള്ളവ), കൂടാതെ റഫ്രിജറന്റ് ആവശ്യമില്ല.

പ്രയോജനങ്ങൾ: പരമ്പരാഗത പിസിആർ ഉപകരണങ്ങൾ തണുപ്പിക്കുന്നതിനായി കംപ്രസ്സറുകളെ ആശ്രയിക്കുമ്പോൾ, അവയുടെ അളവ് സാധാരണയായി 50 ലിറ്ററിൽ കൂടുതലായിരിക്കും. എന്നിരുന്നാലും, തെർമോഇലക്ട്രിക് കൂളിംഗ് മൊഡ്യൂൾ, തെർമോഇലക്ട്രിക് മൊഡ്യൂൾ, പെൽറ്റിയർ മൊഡ്യൂൾ, ടിഇസി മൊഡ്യൂൾ എന്നിവ ഉപയോഗിക്കുന്ന പോർട്ടബിൾ പിസിആർ ഉപകരണങ്ങൾ 5 ലിറ്ററിൽ താഴെയായി (കൈയിൽ പിടിക്കാവുന്ന ഉപകരണങ്ങൾ പോലുള്ളവ) കുറയ്ക്കാൻ കഴിയും, ഇത് അവയെ ഫീൽഡ് ടെസ്റ്റിംഗിന് (പകർച്ചവ്യാധികൾക്കിടയിലുള്ള ഓൺ-സൈറ്റ് സ്ക്രീനിംഗ് പോലുള്ളവ), ക്ലിനിക്കൽ ബെഡ്സൈഡ് ടെസ്റ്റിംഗ്, മറ്റ് സാഹചര്യങ്ങൾ എന്നിവയ്ക്ക് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.

4. താപനില ഏകീകൃതത: വിവിധ സാമ്പിളുകൾക്കിടയിൽ സ്ഥിരത ഉറപ്പാക്കുക

തത്വം: ഒന്നിലധികം സെറ്റ് TEC അറേകൾ (96-കിണർ പ്ലേറ്റുമായി ബന്ധപ്പെട്ട 96 മൈക്രോ TEC-കൾ പോലുള്ളവ) ക്രമീകരിക്കുന്നതിലൂടെയോ അല്ലെങ്കിൽ താപ പങ്കിടൽ ലോഹ ബ്ലോക്കുകളുമായി (ഉയർന്ന താപ ചാലകത വസ്തുക്കൾ) സംയോജിപ്പിച്ചോ, TEC-കളിലെ വ്യക്തിഗത വ്യത്യാസങ്ങൾ മൂലമുണ്ടാകുന്ന താപനില വ്യതിയാനങ്ങൾ നികത്താൻ കഴിയും.

പ്രയോജനങ്ങൾ: സാമ്പിൾ കിണറുകൾ തമ്മിലുള്ള താപനില വ്യത്യാസം ±0.3℃-നുള്ളിൽ നിയന്ത്രിക്കാൻ കഴിയും, എഡ്ജ് വെൽസിനും സെൻട്രൽ വെൽസിനും ഇടയിലുള്ള പൊരുത്തക്കേട് മൂലമുണ്ടാകുന്ന ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ കാര്യക്ഷമത വ്യത്യാസങ്ങൾ ഒഴിവാക്കുകയും സാമ്പിൾ ഫലങ്ങളുടെ താരതമ്യം ഉറപ്പാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു (തത്സമയ ഫ്ലൂറസെൻസ് ക്വാണ്ടിറ്റേറ്റീവ് പിസിആറിലെ സിടി മൂല്യങ്ങളുടെ സ്ഥിരത പോലുള്ളവ).

5. വിശ്വാസ്യതയും പരിപാലനക്ഷമതയും: ദീർഘകാല ചെലവുകൾ കുറയ്ക്കുക

തത്വം: TEC-ക്ക് ധരിക്കാവുന്ന ഭാഗങ്ങളില്ല, 100,000 മണിക്കൂറിലധികം ആയുസ്സുണ്ട്, കൂടാതെ റഫ്രിജറന്റുകൾ (കംപ്രസ്സറുകളിലെ ഫ്രിയോൺ പോലുള്ളവ) പതിവായി മാറ്റിസ്ഥാപിക്കേണ്ട ആവശ്യമില്ല.

ഗുണങ്ങൾ: പരമ്പരാഗത കംപ്രസ്സർ ഉപയോഗിച്ച് തണുപ്പിക്കുന്ന ഒരു PCR ഉപകരണത്തിന്റെ ശരാശരി ആയുസ്സ് ഏകദേശം 5 മുതൽ 8 വർഷം വരെയാണ്, അതേസമയം TEC സിസ്റ്റത്തിന് ഇത് 10 വർഷത്തിലധികം നീട്ടാൻ കഴിയും. മാത്രമല്ല, അറ്റകുറ്റപ്പണികൾക്ക് ഹീറ്റ് സിങ്ക് വൃത്തിയാക്കൽ മാത്രമേ ആവശ്യമുള്ളൂ, ഇത് ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രവർത്തന, പരിപാലന ചെലവുകൾ ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുന്നു.

III. ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലെ വെല്ലുവിളികളും ഒപ്റ്റിമൈസേഷനുകളും

PCR-ൽ സെമികണ്ടക്ടർ കൂളിംഗ് പൂർണതയുള്ളതല്ല കൂടാതെ ലക്ഷ്യബോധമുള്ള ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ ആവശ്യമാണ്:

താപ വിസർജ്ജന തടസ്സം: TEC തണുപ്പിക്കുമ്പോൾ, താപ പ്രകാശന അറ്റത്ത് വലിയ അളവിൽ താപം അടിഞ്ഞുകൂടുന്നു (ഉദാഹരണത്തിന്, താപനില 95℃ ൽ നിന്ന് 55℃ ആയി കുറയുമ്പോൾ, താപനില വ്യത്യാസം 40℃ ൽ എത്തുന്നു, കൂടാതെ താപ പ്രകാശന ശക്തി ഗണ്യമായി വർദ്ധിക്കുന്നു). കാര്യക്ഷമമായ ഒരു താപ വിസർജ്ജന സംവിധാനവുമായി (കോപ്പർ ഹീറ്റ് സിങ്കുകൾ + ടർബൈൻ ഫാനുകൾ, അല്ലെങ്കിൽ ലിക്വിഡ് കൂളിംഗ് മൊഡ്യൂളുകൾ പോലുള്ളവ) ഇത് ജോടിയാക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്, അല്ലാത്തപക്ഷം അത് തണുപ്പിക്കൽ കാര്യക്ഷമത കുറയുന്നതിന് (കൂടാതെ അമിത ചൂടാക്കൽ കേടുപാടുകൾക്ക് പോലും) കാരണമാകും.

ഊർജ്ജ ഉപഭോഗ നിയന്ത്രണം: വലിയ താപനില വ്യത്യാസങ്ങളിൽ, TEC ഊർജ്ജ ഉപഭോഗം താരതമ്യേന ഉയർന്നതാണ് (ഉദാഹരണത്തിന്, 96-കിണർ PCR ഉപകരണത്തിന്റെ TEC പവർ 100-200W വരെ എത്താം), കൂടാതെ ബുദ്ധിപരമായ അൽഗോരിതങ്ങൾ (പ്രവചന താപനില നിയന്ത്രണം പോലുള്ളവ) വഴി ഫലപ്രദമല്ലാത്ത ഊർജ്ജ ഉപഭോഗം കുറയ്ക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.

Iv. പ്രായോഗിക പ്രയോഗ കേസുകൾ

നിലവിൽ, മുഖ്യധാരാ PCR ഉപകരണങ്ങൾ (പ്രത്യേകിച്ച് റിയൽ-ടൈം ഫ്ലൂറസെൻസ് ക്വാണ്ടിറ്റേറ്റീവ് PCR ഉപകരണങ്ങൾ) പൊതുവെ സെമികണ്ടക്ടർ കൂളിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ സ്വീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്, ഉദാഹരണത്തിന്:

ലബോറട്ടറി-ഗ്രേഡ് ഉപകരണങ്ങൾ: ഒരു പ്രത്യേക ബ്രാൻഡിന്റെ 96-കിണർ ഫ്ലൂറസെൻസ് ക്വാണ്ടിറ്റേറ്റീവ് പിസിആർ ഉപകരണം, 6℃/സെക്കൻഡ് വരെ ചൂടാക്കൽ, തണുപ്പിക്കൽ നിരക്ക്, ±0.05℃ താപനില നിയന്ത്രണ കൃത്യത, 384-കിണർ ഹൈ-ത്രൂപുട്ട് ഡിറ്റക്ഷൻ എന്നിവയെ പിന്തുണയ്ക്കുന്ന, TEC താപനില നിയന്ത്രണം ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.

പോർട്ടബിൾ ഉപകരണം: TEC രൂപകൽപ്പനയെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒരു പ്രത്യേക ഹാൻഡ്‌ഹെൽഡ് PCR ഉപകരണം (1 കിലോഗ്രാമിൽ താഴെ ഭാരം), 30 മിനിറ്റിനുള്ളിൽ നോവൽ കൊറോണ വൈറസിന്റെ കണ്ടെത്തൽ പൂർത്തിയാക്കാൻ കഴിയും, കൂടാതെ വിമാനത്താവളങ്ങൾ, കമ്മ്യൂണിറ്റികൾ പോലുള്ള ഓൺ-സൈറ്റ് സാഹചര്യങ്ങൾക്ക് ഇത് അനുയോജ്യമാണ്.

സംഗ്രഹം

ദ്രുത പ്രതികരണം, ഉയർന്ന കൃത്യത, മിനിയേച്ചറൈസേഷൻ എന്നീ മൂന്ന് പ്രധാന ഗുണങ്ങളുള്ള തെർമോഇലക്ട്രിക് കൂളിംഗ്, കാര്യക്ഷമത, പ്രത്യേകത, ദൃശ്യ പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ എന്നിവയുടെ കാര്യത്തിൽ PCR സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പ്രധാന പ്രശ്‌നങ്ങൾ പരിഹരിച്ചു, ആധുനിക PCR ഉപകരണങ്ങളുടെ (പ്രത്യേകിച്ച് ദ്രുതവും പോർട്ടബിൾ ഉപകരണങ്ങളും) സ്റ്റാൻഡേർഡ് സാങ്കേതികവിദ്യയായി മാറി, കൂടാതെ ലബോറട്ടറിയിൽ നിന്ന് ക്ലിനിക്കൽ ബെഡ്‌സൈഡ്, ഓൺ-സൈറ്റ് ഡിറ്റക്ഷൻ പോലുള്ള വിശാലമായ ആപ്ലിക്കേഷൻ മേഖലകളിലേക്ക് PCR-നെ പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നു.

PCR മെഷീനിനുള്ള TES1-15809T200

ചൂടുള്ള വശത്തെ താപനില: 30 സി,

ഐമാക്സ്: 9.2എ,

യുമാക്സ്: 18.6V

പരമാവധി: 99.5 W

ഡെൽറ്റ ടി പരമാവധി： 67 സി

ACR: 1.7 ±15% Ω (1.53 മുതൽ 1.87 ഓം വരെ)

വലിപ്പം: 77×16.8×2.8mm