Konstruktionsingenjörer på OEM-företag som arbetar inom Life Science-sektorn börjar inse betydelsen av temperaturstyrning i strävan att skapa snabbare och mer exakt laboratorieutrustning. När allt kommer omkring, låt oss inte glömma att kemiska reaktionshastigheter i allmänhet är proportionella mot temperaturen, medan laboratorietekniker också kan öka arbetstiden eller hållbarheten för prover och reagenser genom att hålla ämnet inom sitt optimala temperaturområde. Naturligtvis är det den verkliga utmaningen att leverera denna förmåga på ett tillförlitligt och kostnadseffektivt sätt, vilket är anledningen till att företag i allt högre grad anlitar vårt expertteam av ingenjörer här på SMC.
Av Max Lemacon, Team Manager Life Science, SMC France
MARS 2022
Vi har mer än 40 års professionell expertis inom tillhandahållande av termoelektriska enheter till OEM-tillverkare som levererar till Life Science och medicinteknisk industri. Våra kunder berättar att deras köpbeslut beror på hög produkttillförlitlighet, bred produktportfölj, potential att skräddarsy produkter och omfattande support, både före och efter köpet.
Konstruktörer av utrustningar som analysatorer har ofta en bakgrund inom biologi eller biomedicinsk teknik, inte termisk hantering. Om det här stämmer in på dig och du vill implementera temperaturkontroll i din konstruktion, är det första du behöver expertstöd. För det andra skulle det helt klart vara idealiskt att köpa från en teknikpartner som också har expertis inom kompletterande områden, såsom mediahantering och automation, eftersom detta skulle förenkla affärsfunktioner som konstruktion, inköp och efterförsäljning. Du kan dessutom ha nytta av service och support under flera år efter försäljningen, på platser runt om i världen.
Spektrometerutmaning
Vi försåg nyligen en europeisk OEM, specialiserad på in vitro-diagnostikutrustning, med en lösning av temperaturstyrning för en gaskromatografispektrometer. Systemet separerar de kemiska komponenterna i en provblandning och detekterar dem för att bestämma deras närvaro eller frånvaro och/eller hur mycket som finns närvarande.
Vår kund använde sedan tidigare våra mediaventiler, men var inte medveten om vår produkt-portfölj inom temperaturstyrning eller vår kompetens. Det stod snart klart att vi kunde spela en nyckelroll i att definiera de mest lämpliga produkterna för applikationen.
Det finns fyra huvudkomponenter till de flesta spektrometrar: inloppssystem, jonkälla, massanalysator och detektor. I inloppsstadiet behövde kunden värma en sexkapillär nätverkskammare till 55°C. Här måste temperaturregleringen vara noggrann och repeterbar.
Enheten värmer och omvandlar olika vätskor till gas för kondensering, följt av separation och analys. Temperaturstabilitet är avgörande för att ge den noggrannhet som krävs för analysatoranvändare. Varje hemgjord lösning med Peltier-element skulle helt enkelt inte ge tillräcklig noggrannhet, och det finns även andra problem. Peltier-baserade kylsystem måste vara välbalanserade i tekniska termer. En otillräcklig kylfläns eller underdimensionerad Peltier-cell kan leda till hög energiförbrukning, hög värmestrålning och överdrivet buller.
En lösning som svarade mot kraven
Vi föreslog en termisk och flödesmässig studie för att bestämma de optimala nivåerna av termisk balans, värmekapacitet och luftflöde. Utifrån resultaten kunde vi identifiera en lösning centrerad på en kompakt, högpresterande termoelektrisk kylare med en luft-till-vatten-värmeväxlare. Baserat på noggranna beräkningar tillhandahöll vi också en flödesejektor som ger optimalt luftflöde.
Resultatet var en mycket framgångsrik lösning som levererade noggrannhet, repeterbarhet, kompakta dimensioner och programmerbar temperaturökning.
Nyckeln till detta projekts framgång var vår förmåga att erbjuda kunden vår kompetens inom värmehantering och tillhandahålla en komplett lösning. Kunden ser nu SMC som mycket mer än en komponentleverantör, utan som en pålitlig expert på temperatur- och vätskekontroll.
Fördelar med Peltier-effekten
Life science and medical device applications gain enormously from chiller systems based on the Peltier effect due to their high temperature stability, low noise, low vibration and compact physical dimensions.
SMC:s senaste Peltierkylare – Stora fördelar i mycket kompakt format
Enkelt definierat innebär Peltier-effekten kylning av en sida och uppvärmning av den andra när elektrisk ström (DC) flyter i en krets av material som består av alternerande lager av olika halvledare. Dessa halvledare är inklämda mellan keramiska lager vilka fungerar som värmeisolatorer, vilket skapar en Peltier-cell (även känd som en termoelektrisk enhet).
Utöver analysatorer återfinns termoelektriska enheter inom ekografiutrustning, röntgensystem, utrustning för kryoterapi och jonacceleratorer för cancerbehandling. Vidare applikationer inkluderar vatten- och gasbehandlingssystem för att rengöra laboratorie- eller kirurgiska verktyg, till exempel.
I samtliga fall kan SMC designa och tillverka produkter av Peltier-typ för att passa individuella applikationer. Med över fyra decennier av beprövad erfarenhet är företaget en etablerad teknologipartner för maskinbyggare inom biovetenskap och medicinsk utrustning över hela världen.
