基于热电制冷的微流体线性降温特性研究

目前,微流体的精确线性降温是微流控技术在医学和生命科学等领域发展应用过程中面临的难题。为实现微流控芯片目标区域的线性降温,本文设计了基于热电制冷的微流体芯片温度调控系统,通过数值模拟和实验测试,实现了电流、制冷量及微流体温度之间的线性耦合响应。结果表明:常规恒定电流驱动热电制冷器时,微流体样品池降温过程线性度仅为0.598,采用单一函数非稳态电流可显著提升微流体降温的线性度,但在不同时间段仍存在冷量盈余与缺口,无法满足线性降温的精度要求。因此,将多种电流波形耦合获得了实现热电冷却微流体线性降温的非稳态过渡电流机制,最终实现了微流体在-19~26℃与24~42℃/min之间的线性降温,线性度在0.9981以上,并通过实验验证了热电冷却微流体线性降温机制的准确性。