பிசிஆர்-க்கான வெப்பமின் குளிர்விப்பு

பெல்டியர் குளிரூட்டல் (பெல்டியர் விளைவை அடிப்படையாகக் கொண்ட வெப்பமின்னியல் குளிரூட்டும் தொழில்நுட்பம்), அதன் விரைவான வினைத்திறன், துல்லியமான வெப்பநிலைக் கட்டுப்பாடு மற்றும் சிறிய அளவு ஆகியவற்றின் காரணமாக, PCR (பாலிமரேஸ் சங்கிலி வினை) கருவிகளுக்கான வெப்பநிலைக் கட்டுப்பாட்டு அமைப்பின் முக்கிய தொழில்நுட்பங்களில் ஒன்றாக உருவெடுத்துள்ளது. இது PCR-இன் செயல்திறன், துல்லியம் மற்றும் பயன்பாட்டுச் சூழல்களில் ஆழமான தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. PCR-இன் முக்கியத் தேவைகளிலிருந்து தொடங்கி, வெப்பமின்னியல் குளிரூட்டலின் (பெல்டியர் குளிரூட்டல்) குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகள் மற்றும் நன்மைகள் குறித்த விரிவான பகுப்பாய்வு பின்வருமாறு:

I. PCR தொழில்நுட்பத்தில் வெப்பநிலைக் கட்டுப்பாட்டிற்கான முக்கியத் தேவைகள்

பிசிஆர்-இன் மையச் செயல்முறையானது, இயல்புமாற்றம் (90-95℃), பிணைப்பு (50-60℃) மற்றும் நீட்டிப்பு (72℃) ஆகியவற்றின் தொடர்ச்சியான சுழற்சியாகும், இதற்கு வெப்பநிலை கட்டுப்பாட்டு அமைப்பில் மிகவும் கடுமையான தேவைகள் உள்ளன.

விரைவான வெப்பநிலை ஏற்றமும் இறக்கமும்: ஒரு சுழற்சியின் நேரத்தைக் குறைத்து (எடுத்துக்காட்டாக, 95℃-இலிருந்து 55℃-க்குக் குறைய சில வினாடிகளே ஆகும்), வினைத்திறனை மேம்படுத்துகிறது;

உயர்-துல்லிய வெப்பநிலை கட்டுப்பாடு: பதப்படுத்தும் வெப்பநிலையில் ஏற்படும் ±0.5℃ அளவு விலகல், குறிப்பிட்டல்லாத பெருக்கத்திற்கு வழிவகுக்கக்கூடும், எனவே அது ±0.1℃ வரம்பிற்குள் கட்டுப்படுத்தப்பட வேண்டும்.

வெப்பநிலைச் சீர்மை: பல மாதிரிகள் ஒரே நேரத்தில் வினைபுரியும்போது, ​​முடிவுகளில் விலகல் ஏற்படுவதைத் தவிர்க்க, மாதிரிக் கிணறுகளுக்கு இடையேயான வெப்பநிலை வேறுபாடு ≤0.5℃ ஆக இருக்க வேண்டும்.

குறுக்கமாக்கல் தழுவல்: கையடக்க PCR (எடுத்துக்காட்டாக, களச் சோதனை (POCT) சூழல்கள்) அளவில் சிறியதாகவும், இயந்திரத் தேய்மானப் பாகங்கள் அற்றதாகவும் இருக்க வேண்டும்.

II. PCR-இல் வெப்பமின் குளிர்வித்தலின் முக்கியப் பயன்பாடுகள்

தெர்மோஎலக்ட்ரிக் கூலர் (TEC), தெர்மோஎலக்ட்ரிக் குளிரூட்டும் தொகுதி, பெல்டியர் தொகுதி ஆகியவை நேர் மின்னோட்டத்தின் மூலம் "வெப்பமூட்டல் மற்றும் குளிரூட்டலின் இருதிசை நிலைமாற்றத்தை" சாத்தியமாக்கி, PCR-இன் வெப்பநிலை கட்டுப்பாட்டுத் தேவைகளுக்குச் சரியாகப் பொருந்துகின்றன. அதன் குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகள் பின்வரும் அம்சங்களில் பிரதிபலிக்கின்றன:

1. விரைவான வெப்பநிலை உயர்வு மற்றும் வீழ்ச்சி: வினை நேரத்தைக் குறைக்கிறது.

கொள்கை: மின்னோட்டத்தின் திசையை மாற்றுவதன் மூலம், TEC மாட்யூல், தெர்மோஎலக்ட்ரிக் மாட்யூல், பெல்டியர் சாதனம் ஆகியவை “வெப்பமூட்டும்” (மின்னோட்டம் முன்னோக்கிச் செல்லும்போது, ​​TEC மாட்யூல், பெல்டியர் மாட்யூலின் வெப்பத்தை உறிஞ்சும் முனை, வெப்பத்தை வெளியிடும் முனையாக மாறும்) மற்றும் “குளிரூட்டும்” (மின்னோட்டம் எதிர் திசையில் செல்லும்போது, ​​வெப்பத்தை வெளியிடும் முனை, வெப்பத்தை உறிஞ்சும் முனையாக மாறும்) முறைகளுக்கு இடையில், பொதுவாக 1 வினாடிக்கும் குறைவான பதிலளிப்பு நேரத்தில் விரைவாக மாற முடியும்.

நன்மைகள்: பாரம்பரிய குளிர்பதன முறைகள் (விசிறிகள் மற்றும் அமுக்கிகள் போன்றவை) வெப்பக் கடத்தல் அல்லது இயந்திர இயக்கத்தைச் சார்ந்துள்ளன, மேலும் அவற்றின் வெப்பமூட்டும் மற்றும் குளிர்விக்கும் விகிதங்கள் பொதுவாக வினாடிக்கு 2℃-க்கும் குறைவாகவே இருக்கும். TEC-ஐ அதிக வெப்பக் கடத்துத்திறன் கொண்ட உலோகத் தொகுதிகளுடன் (செம்பு மற்றும் அலுமினியக் கலவை போன்றவை) இணைக்கும்போது, ​​அது வினாடிக்கு 5-10℃ என்ற வெப்பமூட்டும் மற்றும் குளிர்விக்கும் விகிதத்தை அடைய முடியும். இதன்மூலம், ஒரு PCR சுழற்சியின் நேரத்தை 30 நிமிடங்களிலிருந்து 10 நிமிடங்களுக்கும் குறைவாகக் குறைக்கலாம் (விரைவான PCR கருவிகளில் உள்ளது போல).

2. உயர் துல்லிய வெப்பநிலை கட்டுப்பாடு: பெருக்கத்தின் தனித்தன்மையை உறுதி செய்தல்

கொள்கை: TEC மாட்யூல், தெர்மோஎலக்ட்ரிக் கூலிங் மாட்யூல் ஆகியவற்றின் வெளியீட்டுத் திறன் (வெப்பமூட்டும்/குளிரூட்டும் செறிவு) மின்னோட்டச் செறிவுடன் நேரியல் ரீதியாகத் தொடர்புடையது. பிளாட்டினம் மின்தடை, தெர்மோகப்பிள் போன்ற உயர்-துல்லிய வெப்பநிலை சென்சார்கள் மற்றும் ஒரு PID பின்னூட்டக் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புடன் இணைக்கப்படும்போது, ​​துல்லியமான வெப்பநிலைக் கட்டுப்பாட்டை அடைவதற்காக மின்னோட்டத்தை நிகழ் நேரத்தில் சரிசெய்ய முடியும்.

நன்மைகள்: வெப்பநிலை கட்டுப்பாட்டுத் துல்லியம் ±0.1℃ வரை அடையலாம், இது பாரம்பரிய திரவக் குளியல் அல்லது அமுக்கி குளிரூட்டலை (±0.5℃) விட மிகவும் அதிகம். உதாரணமாக, பதப்படுத்தும் கட்டத்தின் போது இலக்கு வெப்பநிலை 58℃ ஆக இருந்தால், TEC தொகுதி, வெப்பமின்னியல் தொகுதி, பெல்டியர் குளிரூட்டி, பெல்டியர் உறுப்பு ஆகியவை இந்த வெப்பநிலையை நிலையாகப் பராமரிக்க முடியும். இதனால், வெப்பநிலை ஏற்ற இறக்கங்களால் பிரைமர்கள் குறிப்பிட்ட பிணைப்புக்கு உட்படாமல் பிணைவது தவிர்க்கப்பட்டு, பெருக்கத்தின் தனித்தன்மை கணிசமாக மேம்படுத்தப்படுகிறது.

3. சிறிய வடிவமைப்பு: கையடக்க PCR-இன் வளர்ச்சியை ஊக்குவித்தல்

கொள்கை: TEC மாட்யூல், பெல்டியர் எலிமென்ட், பெல்டியர் சாதனம் ஆகியவற்றின் கன அளவு சில சதுர சென்டிமீட்டர்கள் மட்டுமே (உதாரணமாக, ஒரு 10×10 மிமீ TEC மாட்யூல், தெர்மோஎலக்ட்ரிக் கூலிங் மாட்யூல், பெல்டியர் மாட்யூல் ஆகியவை ஒரு தனி மாதிரியின் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய முடியும்), இதில் (கம்ப்ரசரின் பிஸ்டன் அல்லது விசிறி இதழ்கள் போன்ற) இயந்திர ரீதியாக நகரும் பாகங்கள் இல்லை, மேலும் இதற்கு குளிரூட்டி தேவைப்படாது.

நன்மைகள்: பாரம்பரிய PCR கருவிகள் குளிர்விப்பதற்காக அமுக்கிகளைச் சார்ந்திருக்கும்போது, ​​அவற்றின் கொள்ளளவு பொதுவாக 50 லிட்டருக்கும் அதிகமாக இருக்கும். இருப்பினும், தெர்மோஎலக்ட்ரிக் குளிரூட்டும் தொகுதி, பெல்டியர் தொகுதி, TEC தொகுதி ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தும் கையடக்க PCR கருவிகளை 5 லிட்டருக்கும் குறைவாகக் குறைக்க முடியும் (கையில் எடுத்துச்செல்லும் கருவிகள் போன்றவை). இதனால், அவை களப் பரிசோதனைகள் (தொற்றுநோய்களின் போது சம்பவ இடத்திலேயே பரிசோதனை செய்தல் போன்றவை), மருத்துவமனையில் படுக்கையருகே செய்யப்படும் பரிசோதனைகள் மற்றும் பிற சூழல்களுக்கு ஏற்றதாக அமைகின்றன.

4. வெப்பநிலைச் சீர்மை: பல்வேறு மாதிரிகளிடையே நிலைத்தன்மையை உறுதிசெய்யவும்.

கொள்கை: பல TEC வரிசைத் தொகுப்புகளை (உதாரணமாக, ஒரு 96-குழித் தட்டுக்கு இணையான 96 நுண் TEC-கள்) அமைப்பதன் மூலமாகவோ, அல்லது வெப்பப் பகிர்வு உலோகத் தொகுதிகளுடன் (அதிக வெப்பக் கடத்துத்திறன் கொண்ட பொருட்கள்) இணைப்பதன் மூலமாகவோ, TEC-களில் உள்ள தனிப்பட்ட வேறுபாடுகளால் ஏற்படும் வெப்பநிலை விலகல்களை ஈடுசெய்ய முடியும்.

நன்மைகள்: மாதிரிக் கிணறுகளுக்கு இடையேயான வெப்பநிலை வேறுபாட்டை ±0.3℃ வரம்பிற்குள் கட்டுப்படுத்த முடியும். இது, விளிம்புக் கிணறுகளுக்கும் மையக் கிணறுகளுக்கும் இடையே உள்ள சீரற்ற வெப்பநிலையால் ஏற்படும் பெருக்கத் திறன் வேறுபாடுகளைத் தவிர்த்து, மாதிரி முடிவுகளின் ஒப்பீட்டுத்தன்மையை உறுதி செய்கிறது (எடுத்துக்காட்டாக, நிகழ்நேர ஒளிர்தல் அளவுசார் PCR-இல் CT மதிப்புகளின் நிலைத்தன்மை).

5. நம்பகத்தன்மை மற்றும் பராமரிப்புத்திறன்: நீண்டகாலச் செலவுகளைக் குறைத்தல்

கொள்கை: TEC-இல் தேய்மான பாகங்கள் இல்லை, இதன் ஆயுட்காலம் 100,000 மணி நேரத்திற்கும் மேலானது, மேலும் (கம்ப்ரஸர்களில் உள்ள ஃப்ரீயான் போன்ற) குளிரூட்டிகளைத் தவறாமல் மாற்ற வேண்டிய அவசியம் இல்லை.

நன்மைகள்: ஒரு பாரம்பரிய கம்ப்ரசர் மூலம் குளிர்விக்கப்படும் PCR கருவியின் சராசரி ஆயுட்காலம் சுமார் 5 முதல் 8 ஆண்டுகள் ஆகும், ஆனால் TEC அமைப்பானது அதன் ஆயுட்காலத்தை 10 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக நீட்டிக்க முடியும். மேலும், பராமரிப்பிற்கு வெப்பத் தணிப்பானை (heat sink) சுத்தம் செய்தால் மட்டும் போதும் என்பதால், உபகரணத்தின் செயல்பாடு மற்றும் பராமரிப்புச் செலவுகள் கணிசமாகக் குறைகின்றன.

III. பயன்பாடுகளில் உள்ள சவால்களும் உகப்பாக்கங்களும்

PCR-இல் குறைக்கடத்தி குளிர்வித்தல் முழுமையானது அல்ல, மேலும் இதற்கு இலக்கு சார்ந்த உகப்பாக்கம் தேவைப்படுகிறது:

வெப்பச் சிதறல் முட்டுக்கட்டை: TEC குளிர்விக்கப்படும்போது, ​​வெப்ப வெளியீட்டு முனையில் அதிக அளவு வெப்பம் குவிகிறது (உதாரணமாக, வெப்பநிலை 95℃-லிருந்து 55℃-ஆகக் குறையும்போது, ​​வெப்பநிலை வேறுபாடு 40℃-ஐ அடைகிறது, மேலும் வெப்ப வெளியீட்டுத் திறன் கணிசமாக அதிகரிக்கிறது). இதை ஒரு திறமையான வெப்பச் சிதறல் அமைப்புடன் (செப்பு வெப்பத் தணிப்பான்கள் + டர்பைன் விசிறிகள், அல்லது திரவக் குளிர்விப்புத் தொகுதிகள் போன்றவை) இணைப்பது அவசியம், இல்லையெனில் அது குளிர்விப்புத் திறனைக் குறைத்துவிடும் (மேலும் அதிக வெப்பத்தால் சேதத்தையும் ஏற்படுத்தக்கூடும்).

ஆற்றல் நுகர்வுக் கட்டுப்பாடு: பெரிய வெப்பநிலை வேறுபாடுகளின் கீழ், TEC ஆற்றல் நுகர்வு ஒப்பீட்டளவில் அதிகமாக உள்ளது (எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு 96-குழி PCR கருவியின் TEC திறன் 100-200W வரை அடையலாம்), மேலும் (முன்கணிப்பு வெப்பநிலை கட்டுப்பாடு போன்ற) அறிவார்ந்த வழிமுறைகள் மூலம் பயனற்ற ஆற்றல் நுகர்வைக் குறைப்பது அவசியமாகிறது.

IV. நடைமுறைப் பயன்பாட்டு வழக்குகள்

தற்போது, ​​பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் PCR கருவிகள் (குறிப்பாக நிகழ்நேர ஒளிர்தல் அளவுசார் PCR கருவிகள்) பொதுவாக குறைக்கடத்தி குளிரூட்டும் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன, எடுத்துக்காட்டாக:

ஆய்வகத் தரத்திலான உபகரணம்: ஒரு குறிப்பிட்ட பிராண்டைச் சேர்ந்த 96-கிணறு ஃபுளோரசன்ஸ் அளவுசார் PCR கருவி, TEC வெப்பநிலை கட்டுப்பாட்டு அம்சம், வினாடிக்கு 6℃ வரையிலான வெப்பமூட்டும் மற்றும் குளிர்விக்கும் வேகம், ±0.05℃ வெப்பநிலை கட்டுப்பாட்டுத் துல்லியம், மற்றும் 384-கிணறு உயர்-செயல்திறன் கண்டறிதலை ஆதரிக்கும் திறன் ஆகியவற்றைக் கொண்டது.

கையடக்க சாதனம்: TEC வடிவமைப்பை அடிப்படையாகக் கொண்ட, 1 கிலோவிற்கும் குறைவான எடையுள்ள ஒரு குறிப்பிட்ட கையடக்க PCR கருவியானது, புதிய கொரோனா வைரஸை 30 நிமிடங்களுக்குள் கண்டறியும் திறன் கொண்டது. மேலும் இது விமான நிலையங்கள் மற்றும் சமூகங்கள் போன்ற களச் சூழல்களுக்கு ஏற்றதாகும்.

சுருக்கம்

விரைவான வினை, உயர் துல்லியம் மற்றும் நுண்மயமாக்கல் ஆகிய மூன்று முக்கிய நன்மைகளைக் கொண்ட வெப்பமின் குளிர்விப்புத் தொழில்நுட்பம், செயல்திறன், தனித்தன்மை மற்றும் சூழலுக்கு ஏற்ப தகவமைத்துக் கொள்ளும் தன்மை ஆகியவற்றில் PCR தொழில்நுட்பத்தின் முக்கியச் சிக்கல்களைத் தீர்த்து, நவீன PCR கருவிகளுக்கான (குறிப்பாக வேகமான மற்றும் கையடக்க சாதனங்களுக்கான) ஒரு தரமான தொழில்நுட்பமாக உருவெடுத்துள்ளது. மேலும், இது PCR-ஐ ஆய்வகத்திலிருந்து மருத்துவமனைப் படுக்கை மற்றும் கள ஆய்வு போன்ற பரந்த பயன்பாட்டுத் துறைகளுக்கும் கொண்டு செல்கிறது.

PCR இயந்திரத்திற்கான TES1-15809T200

சூடான பகுதியின் வெப்பநிலை: 30°C

ஐமேக்ஸ்: 9.2A

Umax: 18.6V

Qmax: 99.5 W

டெல்டா டி அதிகபட்சம்: 67 C

ACR：1.7 ±15% Ω （1.53 முதல் 1.87 ஓம் வரை）

அளவு ： 77×16.8×2.8மிமீ