Пэлтиер хөргөх (Пелтиер эффект дээр суурилсан дулаан цахилгаан хөргөх технологи) нь ПГУ-ын үр ашиг, нарийвчлал, хэрэглээний хувилбарт гүнзгий нөлөөлсөн, хурдан хариу үйлдэл, температурыг нарийн хянах, авсаархан хэмжээтэй байдгаараа ПГУ (полимеразын гинжин урвал) төхөөрөмжүүдийн температурын хяналтын системийн үндсэн технологийн нэг болсон. Дараах нь ПГУ-ын үндсэн шаардлагаас эхлэн дулаан цахилгаан хөргөлтийн (пелтиер хөргөлтийн) тусгай хэрэглээ, давуу талуудын нарийвчилсан дүн шинжилгээ юм.
I. ПГУ-ын технологийн температурын хяналтын үндсэн шаардлага
ПГУ-ын гол үйл явц нь температурын хяналтын системд маш хатуу шаардлага тавьдаг денатураци (90-95 ℃), задралт (50-60 ℃), өргөтгөл (72 ℃) зэрэг давтагдах мөчлөг юм.
Температурын огцом өсөлт, бууралт: Нэг мөчлөгийн хугацааг богиносгох (жишээлбэл, 95 хэмээс 55 хэм хүртэл буурахад хэдхэн секунд шаардлагатай), урвалын үр ашгийг нэмэгдүүлэх;
Температурын өндөр нарийвчлалтай хяналт: Хатаах температурын ± 0.5 ℃ хазайлт нь өвөрмөц бус өсгөлтөд хүргэж болзошгүй бөгөөд үүнийг ± 0.1 ℃ дотор хянах шаардлагатай.
Температурын жигд байдал: Олон дээж нэгэн зэрэг урвалд ороход үр дүнгийн хазайлтаас зайлсхийхийн тулд дээжийн худгийн хоорондох температурын зөрүү ≤0.5℃ байх ёстой.
Жижигжүүлэх дасан зохицох: Зөөврийн ПГУ (газар дээрх туршилтын POCT хувилбар гэх мэт) авсаархан хэмжээтэй, механик элэгдлийн хэсгүүдгүй байх ёстой.
II. ПГУ-д дулаан цахилгаан хөргөлтийн үндсэн хэрэглээ
Thermoelectric Cooler TEC, Thermoelectric cooling module, peltier модуль нь ПГУ-ын температурын хяналтын шаардлагад бүрэн нийцэж, шууд гүйдлээр "халаалт ба хөргөлтийн хоёр чиглэлтэй шилжих" боломжийг олгодог. Түүний тусгай хэрэглээг дараахь чиглэлээр тусгасан болно.
1. Температурын огцом өсөлт, бууралт: Урвалын хугацааг богиносгох
Зарчим: Гүйдлийн чиглэлийг өөрчилснөөр TEC модуль, дулаан цахилгаан модуль, peltier төхөөрөмж нь "халаалт" (гүйдэл урагшлах үед TEC модулийн дулаан шингээгч төгсгөл, peltier модуль нь дулаан ялгаруулах төгсгөл болно) болон "хөргөх" (гүйдэл урвуу халах үед халаах төгсгөл) хооронд хурдан шилжих боломжтой. горимууд, хариу өгөх хугацаа нь ихэвчлэн 1 секундээс бага байдаг.
Давуу талууд: Хөргөлтийн уламжлалт аргууд (сэнс, компрессор гэх мэт) нь дулаан дамжуулалт эсвэл механик хөдөлгөөнд тулгуурладаг бөгөөд халаах болон хөргөх хурд нь ихэвчлэн 2℃/с-ээс бага байдаг. TEC-ийг өндөр дулаан дамжилтын металл блоктой (зэс, хөнгөн цагааны хайлш гэх мэт) хослуулсан тохиолдолд халаах, хөргөх хурд нь 5-10 ℃/с хүрч, ПГУ-ын нэг мөчлөгийн хугацааг 30 минутаас 10 минут хүртэл (түргэн ПГУ-ын хэрэгсэл гэх мэт) багасгадаг.
2. Өндөр нарийвчлалтай температурын хяналт: Олшруулалтын өвөрмөц байдлыг хангах
Зарчим: TEC модуль, дулаан цахилгаан хөргөлтийн модуль, термоэлектрик модулийн гаралтын чадал (халаалтын/хөргөлтийн эрчим) нь гүйдлийн эрчимтэй шугаман хамааралтай байна. Өндөр нарийвчлалтай температур мэдрэгч (цагаан алтны эсэргүүцэл, термопар гэх мэт) болон PID санал хүсэлтийн хяналтын системтэй хослуулан гүйдлийг бодит цаг хугацаанд тохируулж, температурыг нарийн хянах боломжтой.
Давуу тал: Температурын хяналтын нарийвчлал нь ± 0.1 ℃ хүрэх боломжтой бөгөөд энэ нь уламжлалт шингэн банн эсвэл компрессор хөргөгчөөс (± 0.5 ℃) хамаагүй өндөр юм. Жишээлбэл, халаах үе шатанд зорилтот температур нь 58℃ бол TEC модуль, термоэлектрик модуль, пельтиер хөргөгч, peltier элемент нь энэ температурыг тогтвортой барьж, температурын хэлбэлзлээс шалтгаалж праймеруудын өвөрмөц бус холболтоос зайлсхийж, олшруулалтын өвөрмөц байдлыг ихээхэн сайжруулдаг.
3. Жижигрүүлсэн загвар: Зөөврийн ПГУ-ын хөгжлийг дэмжих
Зарчим: TEC модуль, peltier элемент, peltier төхөөрөмжийн эзэлхүүн нь хэдхэн квадрат см (жишээлбэл, 10 × 10 мм TEC модуль, термоэлектрик хөргөлтийн модуль, peltier модуль нь нэг дээжийн шаардлагыг хангаж чадна), механик хөдөлгөөнт эд ангигүй (компрессорын поршений хэсэг гэх мэт), сэнс, сэнс шаарддаггүй.
Давуу тал: Уламжлалт ПГУ-ын хэрэгслүүд компрессороор хөргөх үед эзэлхүүн нь ихэвчлэн 50 л-ээс их байдаг. Гэсэн хэдий ч дулааны цахилгаан хөргөлтийн модуль, термоэлектрик модуль, пельтиер модуль, TEC модулийг ашигладаг зөөврийн ПГУ-ын багажуудыг 5 литрээс бага (гарын төхөөрөмж гэх мэт) болгон бууруулж, хээрийн туршилт (эпидемийн үед газар дээр нь илрүүлэх гэх мэт), эмнэлзүйн орны дэргэдэх шинжилгээ болон бусад хувилбаруудад тохиромжтой болгодог.
4. Температурын жигд байдал: Төрөл бүрийн дээжүүдийн хоорондын уялдааг хангана
Зарчим: Олон багц TEC массивыг (жишээ нь 96 цооногтой хавтанд тохирох 96 микро TEC) эсвэл дулаан хуваалцдаг металл блокуудтай (дулаан дамжуулалт өндөртэй материал) хослуулснаар TEC-ийн бие даасан ялгаанаас үүссэн температурын хазайлтыг нөхөж болно.
Давуу тал: Дээжний худгийн хоорондох температурын зөрүүг ±0.3℃ дотор хянаж, захын худаг ба төв худгийн хоорондох температурын зөрүүтэй байдлаас үүдэн олшруулалтын үр ашгийн зөрүүгээс зайлсхийх, дээжийн үр дүнг харьцуулах боломжтой (жишээлбэл, бодит цагийн флюресценцийн тоон ПГУ-д CT утгын нийцтэй байдал).
5. Найдвартай байдал, засвар үйлчилгээ: Урт хугацааны зардлыг бууруулна
Зарчим: TEC нь элэгдлийн эд ангигүй, 100,000 гаруй цаг ажиллах хугацаатай, хөргөлтийн бодисыг тогтмол солих шаардлагагүй (компрессор дахь фреон гэх мэт).
Давуу тал: Уламжлалт компрессороор хөргөх ПГУ-ын дундаж ашиглалтын хугацаа ойролцоогоор 5-8 жил байдаг бол TEC систем нь 10 гаруй жил хүртэл сунгах боломжтой. Түүнээс гадна засвар үйлчилгээ нь зөвхөн дулаан шингээгчийг цэвэрлэхийг шаарддаг бөгөөд энэ нь төхөөрөмжийн ашиглалт, засвар үйлчилгээний зардлыг мэдэгдэхүйц бууруулдаг.
III. Хэрэглээний сорилтууд ба оновчлолууд
Хагас дамжуулагч хөргөлт нь ПГУ-ын хувьд төгс биш бөгөөд зорилтот оновчлолыг шаарддаг:
Дулаан ялгаруулах саатал: TEC-ийг хөргөх үед дулаан ялгаруулах төгсгөлд их хэмжээний дулаан хуримтлагддаг (жишээлбэл, температур 95℃-аас 55℃ хүртэл буурах үед температурын зөрүү 40℃ хүрч, дулаан ялгаруулах хүч мэдэгдэхүйц нэмэгддэг). Үүнийг үр ашигтай дулаан ялгаруулах системтэй (зэсийн дулаан шингээгч + турбины сэнс эсвэл шингэн хөргөлтийн модуль гэх мэт) хослуулах шаардлагатай, эс тэгвээс энэ нь хөргөлтийн үр ашгийг бууруулна (тэр ч байтугай хэт халалтын гэмтэл).
Эрчим хүчний хэрэглээний хяналт: Температурын их зөрүүтэй үед TEC-ийн эрчим хүчний зарцуулалт харьцангуй өндөр байдаг (жишээлбэл, 96 худагтай ПГУ-ын төхөөрөмжийн TEC-ийн хүч 100-200 Вт хүрч чаддаг), ухаалаг алгоритмаар (урьдчилан таамаглах температурын хяналт гэх мэт) үр ашиггүй эрчим хүчний хэрэглээг багасгах шаардлагатай.
Iv. Хэрэглээний практик тохиолдлууд
Одоогийн байдлаар ПГУ-ын үндсэн хэрэгслүүд (ялангуяа бодит цагийн флюресценцийн тоон ПГУ-ын хэрэгслүүд) ерөнхийдөө хагас дамжуулагч хөргөлтийн технологийг ашигладаг, жишээлбэл:
Лабораторийн зэрэглэлийн тоног төхөөрөмж: TEC температурын хяналттай, 6℃/с хүртэл халаах болон хөргөх хурдтай, ±0.05℃ температурын хяналтын нарийвчлалтай, 384 цооногийн өндөр бүтээмжийг илрүүлэх чадвартай, тодорхой брэндийн 96 цооногийн флюресценцийн тоон ПГУ-ын хэрэгсэл.
Зөөврийн төхөөрөмж: TEC загварт суурилсан тодорхой гар ПГУ-ын багаж (1кг-аас бага жинтэй) нь шинэ төрлийн коронавирусыг 30 минутын дотор илрүүлж дуусгах бөгөөд онгоцны буудал, олон нийтийн газар гэх мэт нөхцөл байдалд тохиромжтой.
Дүгнэлт
Хурдан урвал, өндөр нарийвчлал, жижигрүүлэх гэсэн гурван үндсэн давуу тал бүхий дулаан цахилгаан хөргөлт нь ПГУ-ын технологийн гол бэрхшээлийг үр ашиг, өвөрмөц байдал, үзэгдэлд дасан зохицох чадварын хувьд шийдэж, орчин үеийн ПГУ-ын багажуудын (ялангуяа хурдан бөгөөд зөөврийн төхөөрөмжүүд) стандарт технологи болж, ПГУ-ыг лабораториос ор, газар дээр нь илрүүлэх гэх мэт өргөн хэрэглээний талбаруудад сурталчлав.
ПГУ-ын машинд зориулсан TES1-15809T200
Хажуугийн халуун температур: 30С,
Imax: 9.2A,
Umax: 18.6V
Qmax: 99.5 Вт
Delta T max: 67 C
ACR: 1.7 ±15% Ω (1.53-1.87 Ом)
Хэмжээ: 77×16.8×2.8мм
Шуудангийн цаг: 2025 оны 8-р сарын 13-ны хооронд
