PCR కోసం థర్మోఎలెక్ట్రిక్ శీతలీకరణ

పెల్టియర్ కూలింగ్ (పెల్టియర్ ప్రభావం ఆధారంగా థర్మోఎలక్ట్రిక్ కూలింగ్ టెక్నాలజీ) దాని వేగవంతమైన ప్రతిచర్య, ఖచ్చితమైన ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ మరియు కాంపాక్ట్ పరిమాణం కారణంగా PCR (పాలిమరేస్ చైన్ రియాక్షన్) పరికరాల కోసం ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ వ్యవస్థ యొక్క ప్రధాన సాంకేతికతలలో ఒకటిగా మారింది, ఇది PCR యొక్క సామర్థ్యం, ​​ఖచ్చితత్వం మరియు అప్లికేషన్ దృశ్యాలను తీవ్రంగా ప్రభావితం చేస్తుంది. PCR యొక్క ప్రధాన అవసరాల నుండి ప్రారంభమయ్యే థర్మోఎలక్ట్రిక్ కూలింగ్ (పెల్టియర్ కూలింగ్) యొక్క నిర్దిష్ట అప్లికేషన్లు మరియు ప్రయోజనాల యొక్క వివరణాత్మక విశ్లేషణ క్రిందిది:

I. PCR టెక్నాలజీలో ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణకు ప్రధాన అవసరాలు

PCR యొక్క ప్రధాన ప్రక్రియ డీనాటరేషన్ (90-95℃), ఎనియలింగ్ (50-60℃) మరియు పొడిగింపు (72℃) యొక్క పునరావృత చక్రం, ఇది ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ వ్యవస్థకు చాలా కఠినమైన అవసరాలను కలిగి ఉంటుంది.

వేగవంతమైన ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల మరియు తగ్గుదల: ఒకే చక్రం యొక్క సమయాన్ని తగ్గించండి (ఉదాహరణకు, 95℃ నుండి 55℃కి తగ్గడానికి కొన్ని సెకన్లు మాత్రమే పడుతుంది), మరియు ప్రతిచర్య సామర్థ్యాన్ని పెంచుతుంది;

అధిక-ఖచ్చితమైన ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ: ఎనియలింగ్ ఉష్ణోగ్రతలో ±0.5℃ విచలనం నిర్దిష్ట-కాని విస్తరణకు దారితీయవచ్చు మరియు దానిని ±0.1℃ లోపల నియంత్రించాలి.

ఉష్ణోగ్రత ఏకరూపత: బహుళ నమూనాలు ఒకేసారి చర్య జరిపినప్పుడు, ఫలిత విచలనాన్ని నివారించడానికి నమూనా బావుల మధ్య ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం ≤0.5℃ ఉండాలి.

సూక్ష్మీకరణ అనుసరణ: పోర్టబుల్ PCR (ఆన్-సైట్ టెస్టింగ్ POCT దృశ్యాలు వంటివి) పరిమాణంలో కాంపాక్ట్‌గా ఉండాలి మరియు యాంత్రిక దుస్తులు లేని భాగాలు ఉండాలి.

II. PCRలో థర్మోఎలెక్ట్రిక్ శీతలీకరణ యొక్క ప్రధాన అనువర్తనాలు

థర్మోఎలెక్ట్రిక్ కూలర్ TEC, థర్మోఎలెక్ట్రిక్ కూలింగ్ మాడ్యూల్, పెల్టియర్ మాడ్యూల్ డైరెక్ట్ కరెంట్ ద్వారా "తాపన మరియు శీతలీకరణ యొక్క ద్వి దిశాత్మక మార్పిడి"ని సాధిస్తాయి, PCR యొక్క ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ అవసరాలకు సరిగ్గా సరిపోతాయి. దీని నిర్దిష్ట అనువర్తనాలు ఈ క్రింది అంశాలలో ప్రతిబింబిస్తాయి:

1. వేగవంతమైన ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల మరియు తగ్గుదల: ప్రతిచర్య సమయాన్ని తగ్గించండి

సూత్రం: కరెంట్ దిశను మార్చడం ద్వారా, TEC మాడ్యూల్, థర్మోఎలెక్ట్రిక్ మాడ్యూల్, పెల్టియర్ పరికరం త్వరగా “తాపన” (కరెంట్ ముందుకు ఉన్నప్పుడు, TEC మాడ్యూల్ యొక్క ఉష్ణ-శోషక ముగింపు, పెల్టియర్ మాడ్యూల్ వేడి-విడుదల ముగింపు అవుతుంది) మరియు “శీతలీకరణ” (కరెంట్ రివర్స్ అయినప్పుడు, ఉష్ణ-విడుదల ముగింపు వేడి-శోషక ముగింపు అవుతుంది) మోడ్‌ల మధ్య మారవచ్చు, ప్రతిస్పందన సమయం సాధారణంగా 1 సెకను కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.

ప్రయోజనాలు: సాంప్రదాయ శీతలీకరణ పద్ధతులు (ఫ్యాన్లు మరియు కంప్రెసర్లు వంటివి) ఉష్ణ వాహకత లేదా యాంత్రిక కదలికపై ఆధారపడి ఉంటాయి మరియు తాపన మరియు శీతలీకరణ రేట్లు సాధారణంగా 2℃/s కంటే తక్కువగా ఉంటాయి. TECని అధిక ఉష్ణ వాహకత కలిగిన మెటల్ బ్లాక్‌లతో (రాగి మరియు అల్యూమినియం మిశ్రమం వంటివి) కలిపినప్పుడు, అది 5-10℃/s తాపన మరియు శీతలీకరణ రేటును సాధించగలదు, సింగిల్ PCR సైకిల్ సమయాన్ని 30 నిమిషాల నుండి 10 నిమిషాల కంటే తక్కువకు తగ్గిస్తుంది (వేగవంతమైన PCR సాధనాలలో వంటివి).

2. అధిక-ఖచ్చితమైన ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ: విస్తరణ విశిష్టతను నిర్ధారించడం

సూత్రం: TEC మాడ్యూల్, థర్మోఎలక్ట్రిక్ కూలింగ్ మాడ్యూల్, థర్మోఎలక్ట్రిక్ మాడ్యూల్ యొక్క అవుట్‌పుట్ పవర్ (తాపన/శీతలీకరణ తీవ్రత) కరెంట్ తీవ్రతతో సరళంగా సహసంబంధం కలిగి ఉంటుంది. అధిక-ఖచ్చితమైన ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్లు (ప్లాటినం రెసిస్టెన్స్, థర్మోకపుల్ వంటివి) మరియు PID ఫీడ్‌బ్యాక్ నియంత్రణ వ్యవస్థతో కలిపి, ఖచ్చితమైన ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణను సాధించడానికి కరెంట్‌ను నిజ సమయంలో సర్దుబాటు చేయవచ్చు.

ప్రయోజనాలు: ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ ఖచ్చితత్వం ±0.1℃కి చేరుకుంటుంది, ఇది సాంప్రదాయ ద్రవ స్నానం లేదా కంప్రెసర్ శీతలీకరణ (±0.5℃) కంటే చాలా ఎక్కువ. ఉదాహరణకు, ఎనియలింగ్ దశలో లక్ష్య ఉష్ణోగ్రత 58℃ అయితే, TEC మాడ్యూల్, థర్మోఎలెక్ట్రిక్ మాడ్యూల్, పెల్టియర్ కూలర్, పెల్టియర్ ఎలిమెంట్ ఈ ఉష్ణోగ్రతను స్థిరంగా నిర్వహించగలవు, ఉష్ణోగ్రత హెచ్చుతగ్గుల కారణంగా ప్రైమర్‌ల యొక్క నిర్దిష్ట-కాని బైండింగ్‌ను నివారించగలవు మరియు యాంప్లిఫికేషన్ విశిష్టతను గణనీయంగా పెంచుతాయి.

3. సూక్ష్మీకరించిన డిజైన్: పోర్టబుల్ PCR అభివృద్ధిని ప్రోత్సహించడం

సూత్రం: TEC మాడ్యూల్, పెల్టియర్ ఎలిమెంట్, పెల్టియర్ పరికరం యొక్క వాల్యూమ్ కొన్ని చదరపు సెంటీమీటర్లు మాత్రమే (ఉదాహరణకు, 10×10mm TEC మాడ్యూల్, థర్మోఎలెక్ట్రిక్ కూలింగ్ మాడ్యూల్, పెల్టియర్ మాడ్యూల్ ఒకే నమూనా అవసరాలను తీర్చగలవు), దీనికి యాంత్రిక కదిలే భాగాలు లేవు (కంప్రెసర్ యొక్క పిస్టన్ లేదా ఫ్యాన్ బ్లేడ్‌లు వంటివి), మరియు రిఫ్రిజెరాంట్ అవసరం లేదు.

ప్రయోజనాలు: సాంప్రదాయ PCR పరికరాలు శీతలీకరణ కోసం కంప్రెసర్‌లపై ఆధారపడినప్పుడు, వాటి వాల్యూమ్ సాధారణంగా 50L కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. అయితే, థర్మోఎలెక్ట్రిక్ కూలింగ్ మాడ్యూల్, థర్మోఎలెక్ట్రిక్ మాడ్యూల్, పెల్టియర్ మాడ్యూల్, TEC మాడ్యూల్‌లను ఉపయోగించే పోర్టబుల్ PCR పరికరాలను 5L కంటే తక్కువకు (చేతిలో పట్టుకునే పరికరాలు వంటివి) తగ్గించవచ్చు, ఇవి ఫీల్డ్ టెస్టింగ్ (అంటువ్యాధుల సమయంలో ఆన్-సైట్ స్క్రీనింగ్ వంటివి), క్లినికల్ బెడ్‌సైడ్ టెస్టింగ్ మరియు ఇతర దృశ్యాలకు అనుకూలంగా ఉంటాయి.

4. ఉష్ణోగ్రత ఏకరూపత: వివిధ నమూనాల మధ్య స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించండి

సూత్రం: బహుళ TEC శ్రేణుల సెట్‌లను (96-బావి ప్లేట్‌కు సంబంధించిన 96 మైక్రో TECలు వంటివి) అమర్చడం ద్వారా లేదా ఉష్ణ-భాగస్వామ్య మెటల్ బ్లాక్‌లతో (అధిక ఉష్ణ వాహకత పదార్థాలు) కలిపి, TECలలో వ్యక్తిగత వ్యత్యాసాల వల్ల కలిగే ఉష్ణోగ్రత విచలనాలను భర్తీ చేయవచ్చు.

ప్రయోజనాలు: నమూనా బావుల మధ్య ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసాన్ని ±0.3℃ లోపల నియంత్రించవచ్చు, అంచు వెల్స్ మరియు సెంట్రల్ వెల్స్ మధ్య అస్థిరమైన ఉష్ణోగ్రతల వల్ల కలిగే విస్తరణ సామర్థ్య వ్యత్యాసాలను నివారించవచ్చు మరియు నమూనా ఫలితాల పోలికను నిర్ధారిస్తుంది (రియల్-టైమ్ ఫ్లోరోసెన్స్ క్వాంటిటేటివ్ PCRలో CT విలువల స్థిరత్వం వంటివి).

5. విశ్వసనీయత మరియు నిర్వహణ: దీర్ఘకాలిక ఖర్చులను తగ్గించండి

సూత్రం: TEC కి ధరించే భాగాలు లేవు, 100,000 గంటలకు పైగా జీవితకాలం ఉంటుంది మరియు రిఫ్రిజెరాంట్‌లను (కంప్రెసర్‌లలో ఫ్రీయాన్ వంటివి) క్రమం తప్పకుండా మార్చాల్సిన అవసరం లేదు.

ప్రయోజనాలు: సాంప్రదాయ కంప్రెసర్ ద్వారా చల్లబరిచిన PCR పరికరం యొక్క సగటు జీవితకాలం సుమారు 5 నుండి 8 సంవత్సరాలు, అయితే TEC వ్యవస్థ దానిని 10 సంవత్సరాలకు పైగా పొడిగించగలదు. అంతేకాకుండా, నిర్వహణకు హీట్ సింక్‌ను శుభ్రపరచడం మాత్రమే అవసరం, దీని వలన పరికరాల ఆపరేషన్ మరియు నిర్వహణ ఖర్చులు గణనీయంగా తగ్గుతాయి.

III. అప్లికేషన్లలో సవాళ్లు మరియు ఆప్టిమైజేషన్లు

PCRలో సెమీకండక్టర్ శీతలీకరణ పరిపూర్ణంగా ఉండదు మరియు లక్ష్య ఆప్టిమైజేషన్ అవసరం:

వేడి వెదజల్లే అడ్డంకి: TEC చల్లబరుస్తున్నప్పుడు, వేడి విడుదల చివరలో పెద్ద మొత్తంలో వేడి పేరుకుపోతుంది (ఉదాహరణకు, ఉష్ణోగ్రత 95℃ నుండి 55℃కి పడిపోయినప్పుడు, ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం 40℃కి చేరుకుంటుంది మరియు ఉష్ణ విడుదల శక్తి గణనీయంగా పెరుగుతుంది). దీనిని సమర్థవంతమైన ఉష్ణ వెదజల్లే వ్యవస్థతో (రాగి హీట్ సింక్‌లు + టర్బైన్ ఫ్యాన్‌లు లేదా ద్రవ శీతలీకరణ మాడ్యూల్స్ వంటివి) జత చేయడం అవసరం, లేకుంటే అది శీతలీకరణ సామర్థ్యంలో తగ్గుదలకు దారితీస్తుంది (మరియు వేడెక్కడం వల్ల నష్టం కూడా).

శక్తి వినియోగ నియంత్రణ: పెద్ద ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసాల కింద, TEC శక్తి వినియోగం సాపేక్షంగా ఎక్కువగా ఉంటుంది (ఉదాహరణకు, 96-బావి PCR పరికరం యొక్క TEC శక్తి 100-200Wకి చేరుకుంటుంది), మరియు తెలివైన అల్గోరిథంల ద్వారా (ప్రిడిక్టివ్ ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ వంటివి) అసమర్థ శక్తి వినియోగాన్ని తగ్గించడం అవసరం.

Iv. ప్రాక్టికల్ అప్లికేషన్ కేసులు

ప్రస్తుతం, ప్రధాన స్రవంతి PCR పరికరాలు (ముఖ్యంగా రియల్-టైమ్ ఫ్లోరోసెన్స్ క్వాంటిటేటివ్ PCR పరికరాలు) సాధారణంగా సెమీకండక్టర్ శీతలీకరణ సాంకేతికతను స్వీకరించాయి, ఉదాహరణకు:

ప్రయోగశాల-గ్రేడ్ పరికరాలు: ఒక నిర్దిష్ట బ్రాండ్ యొక్క 96-బావి ఫ్లోరోసెన్స్ పరిమాణాత్మక PCR పరికరం, TEC ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణను కలిగి ఉంటుంది, 6℃/s వరకు తాపన మరియు శీతలీకరణ రేటు, ±0.05℃ ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ ఖచ్చితత్వం మరియు 384-బావి హై-త్రూపుట్ గుర్తింపును సపోర్ట్ చేస్తుంది.

పోర్టబుల్ పరికరం: TEC డిజైన్ ఆధారంగా ఒక నిర్దిష్ట హ్యాండ్‌హెల్డ్ PCR పరికరం (1 కిలో కంటే తక్కువ బరువు), 30 నిమిషాల్లోనే నవల కరోనావైరస్ గుర్తింపును పూర్తి చేయగలదు మరియు విమానాశ్రయాలు మరియు కమ్యూనిటీలు వంటి ఆన్-సైట్ దృశ్యాలకు అనుకూలంగా ఉంటుంది.

సారాంశం

వేగవంతమైన ప్రతిచర్య, అధిక ఖచ్చితత్వం మరియు సూక్ష్మీకరణ అనే మూడు ప్రధాన ప్రయోజనాలతో కూడిన థర్మోఎలెక్ట్రిక్ కూలింగ్, సామర్థ్యం, ​​నిర్దిష్టత మరియు దృశ్య అనుకూలత పరంగా PCR సాంకేతికత యొక్క కీలకమైన సమస్యలను పరిష్కరించింది, ఆధునిక PCR పరికరాలకు (ముఖ్యంగా వేగవంతమైన మరియు పోర్టబుల్ పరికరాలు) ప్రామాణిక సాంకేతికతగా మారింది మరియు PCRను ప్రయోగశాల నుండి క్లినికల్ బెడ్‌సైడ్ మరియు ఆన్-సైట్ డిటెక్షన్ వంటి విస్తృత అప్లికేషన్ రంగాలకు ప్రోత్సహిస్తుంది.

PCR యంత్రం కోసం TES1-15809T200

వేడి వైపు ఉష్ణోగ్రత: 30 C,

ఐమాక్స్: 9.2ఎ,

గరిష్ట శక్తి: 18.6V

గరిష్టంగా: 99.5 W

డెల్టా T గరిష్టం: 67 C

ACR: 1.7 ±15% Ω (1.53 నుండి 1.87 ఓం)

పరిమాణం: 77×16.8×2.8మి.మీ