ការធ្វើឱ្យត្រជាក់ Peltier (បច្ចេកវិទ្យានៃការធ្វើឱ្យត្រជាក់ដោយកំដៅដោយផ្អែកលើឥទ្ធិពល Peltier) បានក្លាយជាបច្ចេកវិទ្យាស្នូលមួយនៃប្រព័ន្ធត្រួតពិនិត្យសីតុណ្ហភាពសម្រាប់ឧបករណ៍ PCR (ប្រតិកម្មខ្សែសង្វាក់វត្ថុធាតុ polymerase) ដោយសារតែប្រតិកម្មរហ័ស ការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពច្បាស់លាស់ និងទំហំតូចរបស់វាមានឥទ្ធិពលយ៉ាងជ្រាលជ្រៅលើប្រសិទ្ធភាព ភាពត្រឹមត្រូវ និងសេណារីយ៉ូនៃការអនុវត្តរបស់ PCR ។ ខាងក្រោមនេះគឺជាការវិភាគលម្អិតនៃកម្មវិធីជាក់លាក់ និងអត្ថប្រយោជន៍នៃការត្រជាក់តាមកំដៅ (កំដៅ peltier cooling) ចាប់ផ្តើមពីតម្រូវការស្នូលនៃ PCR:
I. តម្រូវការស្នូលសម្រាប់ការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពក្នុងបច្ចេកវិទ្យា PCR
ដំណើរការស្នូលនៃ PCR គឺជាវដ្ដនៃ denaturation ដដែលៗ (90-95 ℃), annealing (50-60 ℃) និង extension (72 ℃) ដែលមានតម្រូវការតឹងរ៉ឹងបំផុតសម្រាប់ប្រព័ន្ធត្រួតពិនិត្យសីតុណ្ហភាព។
ការកើនឡើង និងធ្លាក់ចុះនៃសីតុណ្ហភាពយ៉ាងលឿន៖ កាត់បន្ថយពេលវេលានៃវដ្តតែមួយ (ឧទាហរណ៍ វាត្រូវការពេលពីរបីវិនាទីដើម្បីទម្លាក់ពី 95 ℃ទៅ 55 ℃) និងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពប្រតិកម្ម។
ការត្រួតពិនិត្យសីតុណ្ហភាពភាពជាក់លាក់ខ្ពស់៖ គម្លាតនៃ± 0.5 ℃ក្នុងសីតុណ្ហភាព annealing អាចនាំឱ្យមានការពង្រីកមិនជាក់លាក់ ហើយវាគួរតែត្រូវបានគ្រប់គ្រងក្នុងរង្វង់ ± 0.1 ℃។
ភាពស្មើគ្នានៃសីតុណ្ហភាព៖ នៅពេលដែលសំណាកច្រើនមានប្រតិកម្មក្នុងពេលដំណាលគ្នា ភាពខុសគ្នានៃសីតុណ្ហភាពរវាងអណ្តូងគំរូគួរតែមាន ≤0.5 ℃ ដើម្បីជៀសវាងគម្លាតលទ្ធផល។
ការសម្របខ្លួនខ្នាតតូច៖ PCR ចល័ត (ដូចជាសេណារីយ៉ូ POCT សាកល្បងនៅនឹងកន្លែង) គួរតែមានទំហំតូច ហើយមិនមានផ្នែកពាក់មេកានិចទេ។
II. កម្មវិធីស្នូលនៃកំដៅត្រជាក់នៅក្នុង PCR
Thermoelectric Cooler TEC, Thermoelectric cooling module, peltier module សម្រេចបាន "ការប្តូរពីរទិសនៃកំដៅ និងត្រជាក់" តាមរយៈចរន្តផ្ទាល់ ដែលផ្គូផ្គងយ៉ាងល្អឥតខ្ចោះនូវតម្រូវការត្រួតពិនិត្យសីតុណ្ហភាពរបស់ PCR ។ កម្មវិធីជាក់លាក់របស់វាត្រូវបានឆ្លុះបញ្ចាំងនៅក្នុងទិដ្ឋភាពដូចខាងក្រោមៈ
1. សីតុណ្ហភាពកើនឡើង និងធ្លាក់ចុះយ៉ាងឆាប់រហ័ស៖ កាត់បន្ថយពេលវេលាប្រតិកម្ម
គោលការណ៍៖ តាមរយៈការផ្លាស់ប្តូរទិសដៅនៃចរន្ត ម៉ូឌុល TEC ម៉ូឌុល thermoelectric ឧបករណ៍ peltier អាចប្តូរបានយ៉ាងរហ័សរវាង "កំដៅ" (នៅពេលដែលចរន្តឆ្ពោះទៅមុខ ចុងស្រូបយកកំដៅនៃម៉ូឌុល TEC ម៉ូឌុល peltier ក្លាយជាចុងបញ្ចេញកំដៅ) និង "ត្រជាក់" (នៅពេលដែលចរន្តបញ្ច្រាស់ ចុងបញ្ចេញកំដៅ ជាធម្មតាក្លាយជាការបញ្ចប់កំដៅ 1 វិនាទី)។
គុណសម្បត្តិ៖ វិធីសាស្រ្តទូរទឹកកកបែបប្រពៃណី (ដូចជាកង្ហារ និងម៉ាស៊ីនបង្ហាប់) ពឹងផ្អែកលើចរន្តកំដៅ ឬចលនាមេកានិក ហើយអត្រាកំដៅ និងត្រជាក់ជាធម្មតាតិចជាង 2 ℃/s។ នៅពេលដែល TEC ត្រូវបានផ្សំជាមួយដុំដែកដែលមានចរន្តកំដៅខ្ពស់ (ដូចជាទង់ដែង និងអាលុយមីញ៉ូម) វាអាចសម្រេចបាននូវអត្រាកំដៅ និងត្រជាក់ 5-10 ℃/s ដោយកាត់បន្ថយពេលវេលាវដ្ត PCR តែមួយពី 30 នាទីទៅតិចជាង 10 នាទី (ដូចជានៅក្នុងឧបករណ៍ PCR រហ័ស) ។
2. ការត្រួតពិនិត្យសីតុណ្ហភាពភាពជាក់លាក់ខ្ពស់៖ ធានាបាននូវភាពជាក់លាក់នៃការពង្រីក
គោលការណ៍៖ ថាមពលទិន្នផល (អាំងតង់ស៊ីតេកំដៅ/ត្រជាក់) នៃម៉ូឌុល TEC, ម៉ូឌុលត្រជាក់កំដៅ, ម៉ូឌុល thermoelectric គឺជាប់ទាក់ទងគ្នាជាមួយអាំងតង់ស៊ីតេបច្ចុប្បន្ន។ រួមបញ្ចូលគ្នាជាមួយឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាសីតុណ្ហភាពដែលមានភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ (ដូចជាភាពធន់នឹងប្លាទីន ទែម៉ូគូបល) និងប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងមតិត្រឡប់ PID ចរន្តអាចត្រូវបានកែតម្រូវក្នុងពេលជាក់ស្តែង ដើម្បីសម្រេចបាននូវការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពច្បាស់លាស់។
គុណសម្បត្តិ៖ ភាពត្រឹមត្រូវនៃការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពអាចឡើងដល់ ± 0.1 ℃ ដែលខ្ពស់ជាងការងូតទឹករាវបែបប្រពៃណី ឬម៉ាស៊ីនត្រជាក់ម៉ាស៊ីនត្រជាក់ (± 0.5 ℃) ។ ឧទាហរណ៍ ប្រសិនបើសីតុណ្ហភាពគោលដៅក្នុងដំណាក់កាល annealing គឺ 58 ℃ ម៉ូឌុល TEC ម៉ូឌុល thermoelectric ត្រជាក់ peltier ធាតុ peltier អាចរក្សាសីតុណ្ហភាពនេះឱ្យស្ថិតស្ថេរ ជៀសវាងការចងមិនជាក់លាក់នៃ primers ដោយសារតែការប្រែប្រួលសីតុណ្ហភាព និងបង្កើនភាពជាក់លាក់នៃ amplification យ៉ាងខ្លាំង។
3. ការរចនាខ្នាតតូច៖ ការលើកកម្ពស់ការអភិវឌ្ឍន៍ PCR ចល័ត
គោលការណ៍៖ បរិមាណនៃម៉ូឌុល TEC ធាតុ peltier ឧបករណ៍ peltier គឺត្រឹមតែពីរបីសង់ទីម៉ែត្រការ៉េប៉ុណ្ណោះ (ឧទាហរណ៍ ម៉ូឌុល TEC 10 × 10mm ម៉ូឌុលត្រជាក់ thermoelectric ម៉ូឌុល peltier អាចបំពេញតាមតម្រូវការនៃគំរូតែមួយ) វាមិនមានផ្នែកផ្លាស់ទីមេកានិច (ដូចជា piston នៃ compressor ឬ fan blades) ហើយមិនត្រូវការទូរទឹកកកទេ។
គុណសម្បត្តិ៖ នៅពេលដែលឧបករណ៍ PCR ប្រពៃណីពឹងផ្អែកលើម៉ាស៊ីនបង្ហាប់សម្រាប់ត្រជាក់ បរិមាណរបស់វាជាធម្មតាលើសពី 50L ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ឧបករណ៍ PCR ចល័តដោយប្រើប្រាស់ម៉ូឌុលកម្តៅកម្តៅ ម៉ូឌុលកំដៅ ម៉ូឌុល peltier ម៉ូឌុល TEC អាចត្រូវបានកាត់បន្ថយឱ្យតិចជាង 5L (ដូចជាឧបករណ៍ដៃ) ដែលធ្វើឱ្យវាសមស្របសម្រាប់ការធ្វើតេស្តវាល (ដូចជាការពិនិត្យនៅនឹងកន្លែងអំឡុងពេលមានរោគរាតត្បាត) ការធ្វើតេស្តលើគ្រែព្យាបាល និងសេណារីយ៉ូផ្សេងទៀត។
4. ឯកសណ្ឋានសីតុណ្ហភាព៖ ធានាបាននូវភាពស៊ីសង្វាក់គ្នាក្នុងចំណោមគំរូផ្សេងៗ
គោលការណ៍៖ តាមរយៈការរៀបចំបណ្តុំនៃអារេ TEC ជាច្រើន (ដូចជា 96 micro TECs ដែលត្រូវគ្នានឹងចាន 96 អណ្តូង) ឬរួមបញ្ចូលគ្នាជាមួយដុំដែកចែករំលែកកំដៅ (សមា្ភារៈដែលមានចរន្តកំដៅខ្ពស់) គម្លាតសីតុណ្ហភាពដែលបណ្តាលមកពីភាពខុសគ្នាបុគ្គលនៅក្នុង TEC អាចត្រូវបានទូទាត់។
គុណសម្បត្តិ៖ ភាពខុសគ្នានៃសីតុណ្ហភាពរវាងអណ្តូងគំរូអាចត្រូវបានគ្រប់គ្រងក្នុងរង្វង់± 0.3 ℃ ជៀសវាងភាពខុសគ្នានៃប្រសិទ្ធភាពពង្រីកដែលបណ្តាលមកពីសីតុណ្ហភាពមិនស៊ីសង្វាក់គ្នារវាងគែមអណ្តូង និងអណ្តូងកណ្តាល និងធានាការប្រៀបធៀបនៃលទ្ធផលគំរូ (ដូចជាភាពស៊ីសង្វាក់នៃតម្លៃ CT ក្នុងបរិមាណ fluorescence PCR ពេលវេលាជាក់ស្តែង)។
5. ភាពអាចជឿជាក់បាន និងការថែរក្សា៖ កាត់បន្ថយការចំណាយរយៈពេលវែង
គោលការណ៍៖ TEC មិនមានផ្នែកពាក់ទេ អាយុកាលលើសពី 100,000 ម៉ោង និងមិនតម្រូវឱ្យមានការជំនួសម៉ាស៊ីនត្រជាក់ជាប្រចាំ (ដូចជា Freon នៅក្នុងម៉ាស៊ីនបង្ហាប់)។
គុណសម្បត្តិ៖ អាយុកាលជាមធ្យមនៃឧបករណ៍ PCR ត្រជាក់ដោយម៉ាស៊ីនបង្ហាប់ប្រពៃណីគឺប្រហែល 5 ទៅ 8 ឆ្នាំ ខណៈពេលដែលប្រព័ន្ធ TEC អាចពន្យារវាដល់ជាង 10 ឆ្នាំ។ ជាងនេះទៅទៀត ការថែទាំត្រូវការតែការសម្អាតឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅប៉ុណ្ណោះ ដោយកាត់បន្ថយប្រតិបត្តិការ និងថ្លៃថែទាំឧបករណ៍យ៉ាងសំខាន់។
III. បញ្ហាប្រឈម និងការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពក្នុងកម្មវិធី
ការធ្វើឱ្យត្រជាក់របស់ semiconductor មិនល្អឥតខ្ចោះនៅក្នុង PCR ហើយតម្រូវឱ្យមានការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពគោលដៅ៖
ឧបសគ្គនៃការបញ្ចេញកំដៅ៖ នៅពេលដែល TEC កំពុងត្រជាក់ បរិមាណកំដៅដ៏ច្រើនកកកុញនៅចុងការបញ្ចេញកំដៅ (ឧទាហរណ៍ នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពធ្លាក់ចុះពី 95 ℃ ទៅ 55 ℃ ភាពខុសគ្នានៃសីតុណ្ហភាពឡើងដល់ 40 ℃ ហើយថាមពលបញ្ចេញកំដៅកើនឡើងយ៉ាងខ្លាំង) ។ វាចាំបាច់ក្នុងការផ្គូផ្គងវាជាមួយនឹងប្រព័ន្ធបញ្ចេញកំដៅប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព (ដូចជាឧបករណ៍កម្តៅទង់ដែង + កង្ហារទួរប៊ីន ឬម៉ូឌុលត្រជាក់រាវ) បើមិនដូច្នេះទេវានឹងនាំឱ្យមានការថយចុះនៃប្រសិទ្ធភាពនៃការត្រជាក់ (និងសូម្បីតែការខូចខាតកម្ដៅ) ។
ការគ្រប់គ្រងការប្រើប្រាស់ថាមពល៖ នៅក្រោមភាពខុសគ្នានៃសីតុណ្ហភាពដ៏ធំ ការប្រើប្រាស់ថាមពល TEC គឺខ្ពស់គួរសម (ឧទាហរណ៍ ថាមពល TEC នៃឧបករណ៍ PCR 96 អណ្តូងអាចឡើងដល់ 100-200W) ហើយវាចាំបាច់ក្នុងការកាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់ថាមពលដែលមិនមានប្រសិទ្ធភាពតាមរយៈក្បួនដោះស្រាយឆ្លាតវៃ (ដូចជា ការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពព្យាករណ៍)។
អ៊ីវ ករណីអនុវត្តជាក់ស្តែង
នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ឧបករណ៍ PCR សំខាន់ៗ (ជាពិសេសឧបករណ៍ PCR បរិមាណ fluorescence ក្នុងពេលជាក់ស្តែង) ជាទូទៅបានទទួលយកបច្ចេកវិទ្យាត្រជាក់ semiconductor ឧទាហរណ៍៖
ឧបករណ៍ថ្នាក់មន្ទីរពិសោធន៍៖ ឧបករណ៍ PCR បរិមាណ fluorescence 96 អណ្តូងនៃម៉ាកជាក់លាក់មួយដែលមានការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាព TEC ជាមួយនឹងអត្រាកំដៅនិងត្រជាក់រហូតដល់ 6 ℃ / s ភាពត្រឹមត្រូវនៃការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាព ± 0.05 ℃ និងគាំទ្រការរកឃើញ 384 អណ្តូង។
ឧបករណ៍ចល័ត៖ ឧបករណ៍ PCR យួរដៃជាក់លាក់មួយ (មានទម្ងន់តិចជាង 1 គីឡូក្រាម) ដោយផ្អែកលើការរចនា TEC អាចបញ្ចប់ការរកឃើញមេរោគថ្មីក្នុងរយៈពេល 30 នាទី និងសមរម្យសម្រាប់សេណារីយ៉ូនៅនឹងកន្លែង ដូចជាព្រលានយន្តហោះ និងសហគមន៍ជាដើម។
សង្ខេប
ភាពត្រជាក់តាមកម្ដៅ ជាមួយនឹងគុណសម្បត្តិស្នូលចំនួនបីរបស់វា នៃប្រតិកម្មរហ័ស ភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ និងខ្នាតតូច បានដោះស្រាយចំណុចឈឺចាប់សំខាន់ៗនៃបច្ចេកវិទ្យា PCR ទាក់ទងនឹងប្រសិទ្ធភាព ភាពជាក់លាក់ និងការសម្របតាមកន្លែងកើតហេតុ ក្លាយជាបច្ចេកវិទ្យាស្ដង់ដារសម្រាប់ឧបករណ៍ PCR ទំនើប (ជាពិសេសឧបករណ៍រហ័ស និងចល័ត) និងការលើកកម្ពស់ PCR ពីមន្ទីរពិសោធន៍ទៅកាន់ផ្នែកកម្មវិធីទូលំទូលាយ ដូចជាការរកឃើញនៅគ្លីនិក និងនៅនឹងកន្លែង។
TES1-15809T200 សម្រាប់ម៉ាស៊ីន PCR
សីតុណ្ហភាពចំហៀងក្តៅ: 30C,
Imax: 9.2A,
Umax: 18.6V
Qmax: 99.5 W
Delta T អតិបរមា: 67 C
ACR: 1.7 ± 15% Ω (1.53 ទៅ 1.87 Ohm)
ទំហំ៖ ៧៧ × ១៦.៨ × ២.៨ ម។
ពេលវេលាផ្សាយ៖ សីហា-១៣-២០២៥
