Пелтиерийн хөргөлт (Пелтиерийн эффект дээр суурилсан термоэлектрик хөргөлтийн технологи) нь хурдан урвал, нарийн температурын хяналт, авсаархан хэмжээтэй тул PCR (полимеразын гинжин урвал) багажны температурын хяналтын системийн гол технологийн нэг болсон бөгөөд PCR-ийн үр ашиг, нарийвчлал, хэрэглээний хувилбаруудад гүнзгий нөлөөлдөг. Дараах нь PCR-ийн үндсэн шаардлагуудаас эхлэн термоэлектрик хөргөлтийн (Пелтиерийн хөргөлт) тодорхой хэрэглээ болон давуу талуудын нарийвчилсан дүн шинжилгээ юм.
I. ПГУ-ын технологийн температурын хяналтын үндсэн шаардлага
PCR-ийн гол үйл явц нь денатураци (90-95℃), шарах (50-60℃) болон сунгалт (72℃) гэсэн давтагдах мөчлөг бөгөөд температурын хяналтын системд маш хатуу шаардлага тавьдаг.
Температурын огцом өсөлт, бууралт: Нэг мөчлөгийн хугацааг богиносгодог (жишээлбэл, 95℃-аас 55℃ хүртэл буурахад хэдхэн секунд л хангалттай), мөн урвалын үр ашгийг нэмэгдүүлдэг;
Өндөр нарийвчлалтай температурын хяналт: Шарах температурын ±0.5℃ хазайлт нь өвөрмөц бус олшруулалтад хүргэж болзошгүй бөгөөд үүнийг ±0.1℃ дотор хянах ёстой.
Температурын жигд байдал: Олон дээж нэгэн зэрэг урвалд орох үед үр дүнгийн хазайлтаас зайлсхийхийн тулд дээжийн худгуудын хоорондох температурын зөрүү ≤0.5℃ байх ёстой.
Жижигрүүлэх дасан зохицолт: Зөөврийн PCR (жишээлбэл, газар дээр нь турших POCT хувилбарууд) нь авсаархан хэмжээтэй, механик элэгдэлд орсон эд ангигүй байх ёстой.
II. ПГУ-д термоэлектрик хөргөлтийн гол хэрэглээ
Термоэлектрик хөргөлтийн TEC, Термоэлектрик хөргөлтийн модуль, Пелтиер модуль нь PCR-ийн температурын хяналтын шаардлагыг төгс хангаж, шууд гүйдлийн тусламжтайгаар "халаалт ба хөргөлтийн хоёр чиглэлт шилжих" боломжийг олгодог. Үүний тодорхой хэрэглээ нь дараах талуудад тусгагдсан болно.
1. Температурын огцом өсөлт, бууралт: Урвалын хугацааг богиносгоно
Зарчим: Гүйдлийн чиглэлийг өөрчлөх замаар TEC модуль, термоэлектрик модуль, Пелтиер төхөөрөмж нь "халаах" (гүйдэл урагшлах үед TEC модулийн дулаан шингээгч төгсгөл нь дулаан ялгаруулах төгсгөл болдог) болон "хөргөх" (гүйдэл урвуу байх үед дулаан ялгаруулах төгсгөл нь дулаан шингээгч төгсгөл болдог) горимуудын хооронд хурдан шилжиж чаддаг бөгөөд хариу үйлдэл үзүүлэх хугацаа нь ихэвчлэн 1 секундээс бага байдаг.
Давуу талууд: Уламжлалт хөргөлтийн аргууд (жишээ нь сэнс, компрессор) нь дулаан дамжуулалт эсвэл механик хөдөлгөөнд суурилдаг бөгөөд халаалт болон хөргөлтийн хурд нь ихэвчлэн 2℃/s-ээс бага байдаг. TEC-ийг өндөр дулаан дамжуулалттай металл блокуудтай (жишээ нь зэс, хөнгөн цагаан хайлш) хослуулан халаах болон хөргөлтийн хурдыг 5-10℃/s болгож, нэг PCR мөчлөгийн хугацааг 30 минутаас 10 минутаас бага болгож (жишээ нь хурдан PCR багаж хэрэгсэлд) багасгадаг.
2. Өндөр нарийвчлалтай температурын хяналт: Олшруулалтын өвөрмөц байдлыг хангах
Зарчим: TEC модуль, термоэлектрик хөргөлтийн модуль, термоэлектрик модулийн гаралтын чадал (халаалт/хөргөлтийн эрчим) нь гүйдлийн эрчимтэй шугаман хамааралтай байдаг. Өндөр нарийвчлалтай температур мэдрэгч (цагаан алтны эсэргүүцэл, термопар гэх мэт) болон PID санал хүсэлтийн хяналтын системтэй хослуулан гүйдлийг бодит цаг хугацаанд тохируулж, температурын нарийн хяналтыг хийж чадна.
Давуу талууд: Температурын хяналтын нарийвчлал нь ±0.1℃ хүрч болох бөгөөд энэ нь уламжлалт шингэн ванн эсвэл компрессорын хөргөлтийн нарийвчлалаас (±0.5℃) хамаагүй өндөр юм. Жишээлбэл, хэрэв халаах үе шатанд зорилтот температур 58℃ байвал TEC модуль, термоэлектрик модуль, пелтье хөргөгч, пелтье элемент нь энэ температурыг тогтвортой байлгаж, температурын хэлбэлзлээс болж праймерын өвөрмөц бус холболтоос зайлсхийж, олшруулалтын өвөрмөц чанарыг мэдэгдэхүйц сайжруулж чадна.
3. Жижигрүүлсэн дизайн: Зөөврийн PCR-ийн хөгжлийг дэмжих
Зарчим: TEC модуль, Пелтиер элемент, Пелтиер төхөөрөмжийн эзэлхүүн нь хэдхэн хавтгай дөрвөлжин сантиметр (жишээлбэл, 10×10 мм TEC модуль, термоэлектрик хөргөлтийн модуль, Пелтиер модуль нь нэг дээжийн шаардлагыг хангаж чадна), механик хөдөлдөг эд ангигүй (компрессорын поршень эсвэл сэнсний ир гэх мэт) бөгөөд хөргөлтийн бодис шаарддаггүй.
Давуу талууд: Уламжлалт PCR багажууд нь хөргөлтийн хувьд компрессор ашигладаг үед тэдгээрийн эзэлхүүн нь ихэвчлэн 50л-ээс дээш байдаг. Гэсэн хэдий ч термоэлектрик хөргөлтийн модуль, термоэлектрик модуль, пелтье модуль, TEC модуль ашигладаг зөөврийн PCR багажуудыг 5л-ээс бага (гарын төхөөрөмж гэх мэт) болгон бууруулж болох бөгөөд энэ нь хээрийн туршилт (жишээлбэл, цар тахлын үед газар дээр нь үзлэг хийх), клиник орны дэргэдэх туршилт болон бусад тохиолдолд тохиромжтой болгодог.
4. Температурын жигд байдал: Төрөл бүрийн дээжүүдийн хоорондын тогтвортой байдлыг хангах
Зарчим: TEC массивын олон багцыг (жишээлбэл, 96 худагтай хавтантай тохирох 96 микро TEC гэх мэт) байрлуулах эсвэл дулаан хуваалцах металл блокуудтай (өндөр дулаан дамжуулалтын материал) хослуулан TEC-ийн бие даасан ялгаанаас үүдэлтэй температурын хазайлтыг нөхөж болно.
Давуу талууд: Дээжийн худгуудын хоорондох температурын зөрүүг ±0.3℃ дотор хянаж, захын худаг болон төвийн худгуудын хоорондох температурын тогтворгүй байдлаас үүдэлтэй олшруулалтын үр ашгийн зөрүүгээс зайлсхийж, дээжийн үр дүнгийн харьцуулалтыг (жишээлбэл, бодит цагийн флуоресценцийн тоон PCR дахь CT утгуудын тогтвортой байдал) хангах боломжтой.
5. Найдвартай байдал ба засвар үйлчилгээ: Урт хугацааны зардлыг бууруулна
Зарчим: TEC нь элэгдэлд ордог эд ангигүй, 100,000 цагаас дээш ашиглалтын хугацаатай бөгөөд хөргөлтийн бодисыг (компрессорын фреон гэх мэт) тогтмол солих шаардлагагүй.
Давуу талууд: Уламжлалт компрессороор хөргөдөг PCR багажны дундаж ашиглалтын хугацаа ойролцоогоор 5-8 жил байдаг бол TEC систем нь үүнийг 10 гаруй жил хүртэл сунгаж чаддаг. Түүнчлэн, засвар үйлчилгээ хийхэд зөвхөн дулаан шингээгчийг цэвэрлэх шаардлагатай бөгөөд энэ нь тоног төхөөрөмжийн ашиглалтын болон засвар үйлчилгээний зардлыг мэдэгдэхүйц бууруулдаг.
III. Хэрэглээний бэрхшээлүүд ба оновчлолууд
Хагас дамжуулагч хөргөлт нь PCR-д төгс биш бөгөөд зорилтот оновчлол шаарддаг:
Дулаан сарниулах саад тотгор: TEC хөргөх үед дулаан ялгаруулах төгсгөлд их хэмжээний дулаан хуримтлагддаг (жишээлбэл, температур 95℃-аас 55℃ хүртэл буурахад температурын зөрүү 40℃ хүрч, дулаан ялгаруулах хүч мэдэгдэхүйц нэмэгддэг). Үүнийг үр ашигтай дулаан ялгаруулах системтэй (зэс дулаан угаалтуур + турбины сэнс эсвэл шингэн хөргөлтийн модуль гэх мэт) хослуулах шаардлагатай бөгөөд эс тэгвээс хөргөлтийн үр ашиг буурах (тэр ч байтугай хэт халалтаас үүдэлтэй хохирол) үүснэ.
Эрчим хүчний хэрэглээний хяналт: Температурын зөрүү ихтэй үед TEC-ийн эрчим хүчний хэрэглээ харьцангуй өндөр байдаг (жишээлбэл, 96 худагтай PCR багажны TEC чадал 100-200Вт хүрч болно) бөгөөд ухаалаг алгоритмууд (урьдчилан таамаглах температурын хяналт гэх мэт)-аар дамжуулан үр ашиггүй эрчим хүчний хэрэглээг бууруулах шаардлагатай.
I. Практик хэрэглээний тохиолдлууд
Одоогийн байдлаар гол PCR багажууд (ялангуяа бодит цагийн флуоресценцийн тоон PCR багажууд) хагас дамжуулагч хөргөлтийн технологийг ерөнхийдөө ашиглаж байна, жишээлбэл:
Лабораторийн зэрэглэлийн тоног төхөөрөмж: Тодорхой брэндийн 96 худагтай флуоресценцийн тоон PCR багаж, TEC температурын хяналттай, 6℃/s хүртэл халаах, хөргөх хурдтай, ±0.05℃ температурын хяналтын нарийвчлалтай, 384 худагтай өндөр хүчин чадалтай илрүүлэлтийг дэмждэг.
Зөөврийн төхөөрөмж: TEC загварт суурилсан тодорхой гар PCR багаж (1кг-аас бага жинтэй) нь шинэ коронавирусыг 30 минутын дотор илрүүлэх боломжтой бөгөөд нисэх онгоцны буудал, орон нутгийн иргэд гэх мэт газар дээр нь ашиглахад тохиромжтой.
Хураангуй
Хурдан урвал, өндөр нарийвчлал, жижигрүүлэлт гэсэн гурван үндсэн давуу талтай термоэлектрик хөргөлт нь PCR технологийн үр ашиг, өвөрмөц байдал, үзэгдлийн дасан зохицох чадварын хувьд гол бэрхшээлийг шийдвэрлэж, орчин үеийн PCR багаж хэрэгслийн (ялангуяа хурдан бөгөөд зөөврийн төхөөрөмжүүдийн) стандарт технологи болж, лабораториос PCR-ийг клиник орны дэргэдэх болон газар дээр нь илрүүлэх зэрэг өргөн хэрэглээний салбарт сурталчилж байна.
PCR машинд зориулсан TES1-15809T200
Халуун талын температур: 30 C,
IMax: 9.2A
Умакс: 18.6V
Qmax：99.5 Вт
Дельта Т хамгийн ихдээ: 67 C
ACR：1.7 ±15% Ω (1.53-1.87 Ом)
Хэмжээ: 77×16.8×2.8мм
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 8-р сарын 13
