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如何选择微流体导管?

Tips: 汶颢提供微流控导管接头(如:PEEK/PTFE/PE/石英毛细管、不锈钢/PEEK各种类型接头及堵头等)。

微流控芯片导管接头产品

在选择微流体管路时必须考虑几个参数。根据您的应用,为您的微流控实验选择合适的管道可以大大提高流量控制设置的效率和科学结果的质量。在与微流体研究人员讨论时,似乎大多数人没有花时间为他们的特定应用正确选择最佳的管道和配件。出于这个原因,我们决定创建本教程,以帮助研究人员在为其实验选择正确的微流体管道时节省宝贵的时间。

微流体管中的死体积

微流体导管中的死体积

管道或连接器中的高死体积可能有四个缺点:

1  由于管内液体速度抛物线分布,完全更换液体的时间可能比您想象的要长,管内液体的完全更换需要通过一定量的液体,管的体积。传输时间可近似如下:  t = V /φ  其中V是管死体积,φ是流量。在这种情况下,将1体积的管子转移,但出口处液体的组成仍然具有〜30%的先前液体的剩余量。转移时间(和液体量)必须乘以系数6,以消除先前的液体> 95%。

2流体沿管道的高转移时间: 在实验开始时,更换管道中的液体的时间或填充管道的时间。

3如果试管必须装满昂贵或稀有的样品,则需要消耗大量样品。死体积可以计算如下:V = L *π*ID²/ 4其中ID是内径,L是管的长度。

4如果管子在操作过程中移动,或者由于流体惯性停止流动,管子的内部容积可能因其变形而发生变化。对于低流量应用,这些体积变化会导致微流体芯片中出现意外的流动或振荡。这些问题很大程度上取决于设置的配置,并且难以预测,但总的来说,为了限制这些效应,对于低流量应用,必须避免使用大型管道。

微流体管的流畅性

微流体导管的流畅性

对于非常低的流量应用,压力会使管变形,导致其内部容积发生变化。这种体积变化通常导致使用死端管路时压力平衡下降。由内部压力引起的管的变形可以使用以下关系粗略地近似:dV / V = 2P / E(对于厚壁管)或dV / V = P * R /(E * t)(对于薄壁管),其中P是压力变化值,E是管材的杨氏模量,R是管半径,t是管的厚度(常用管的值在下面给出)。为了限制管子的顺应效应,小管子和刚管是首选,可以使用注射流量稳定器微流控套件但有时软管的高柔顺性也可以以复杂的方式用于使用注射泵时经常观察到的  注射泵流量稳定器微流体套件。

微流体管道中的压力下降

对于薄毛细管,与微流控芯片中的压降相比,沿着管的压降可以变得不可忽略和/或占优势。由管的流体阻力引起的这种压降可以通过使用Poiseuille low来近似如下:dP =8Lη.Q/ pi.R ^ 4。其中L是管长,Q是管中的流速,η是流体的粘度。典型数字在下表中给出。 流体阻力通常用于微流体装置中,以消除由液滴产生造成的流速不稳定性和压力变化,或使低流阻设置在低流速下工作。 标准微流控导管的优点和缺点 	5/32管	1/16管材	1/32管道	1/16毛细管 导管套件	Luer Lock 7/32管件套件	1/16 TYGON油管套件 1/16 PTFE TEFLON管件套件	1/32 PTFE管材套件	 1/16 Peek流动阻力套件 外径 尺寸(mm)	5/32(4)	1/16(1.6)	1/32(0.8)	1/16(1.6) 内径 尺寸(mm)	1/8(3.2)	500微米	300微米	65μm 死体积 (1)	450μL	20μL	7μL	0.33μL 压强 (2)	0.12Pa /(μL/ min)	65Pa /(μL/ min)	500Pa /(μL/ min)	17000Pa /(μL/ min) 合规因素 (3)	18%/ MPa(8.1μL)	11%/ MPa(220 nL)	0.4%/ MPa(2.8nL)	0.05%/ MPa(16μL) 最大 工作压力	2.5bar	> 10bar*	> 100bar*	> 100bar* 油管类型	Tygon R3603	Tygon S54HL或PTFE	PTFE	PEEK 优点	兼容各种直径。 使用方便。  对于大多数应用而言,流体阻力可忽略不计。	易于处理。 适用于大多数 应用。	合规性很低。 耐高压。	合规性很低。 耐高压。 缺点	软管(低流量高顺应性)。 高死体积。 如果管道移动,则容量变化很大。 中等压力。	高流体阻力。	套圈是强制性的。 高流体阻力。	套圈是强制性的。 高流体阻力。 典型 应用	大流量连接  (压力控制器 - 储液器连接), 流体转移。	流体运输。 注射泵流量稳定器微流控套件 注射泵流量稳定器微流控套件	液滴。 分离科学。	分离科学。 微流体流动阻力。 (1)对于10cm长度的管,(2)对于10cm长度的管,给定每μL/ min的水流速,(3)对于10cm的管的体积变化和1bar的压力变化,*取决于连接类型。

对于薄毛细管,与微流控芯片中的压降相比,沿着管的压降可以变得不可忽略和/或占优势。由管的流体阻力引起的这种压降可以通过使用Poiseuille low来近似如下:dP =8Lη.Q/ pi.R ^ 4。其中L是管长,Q是管中的流速,η是流体的粘度。典型数字在下表中给出。 流体阻力通常用于微流体装置中,以消除由液滴产生造成的流速不稳定性和压力变化,或使低流阻设置在低流速下工作。

标准微流控导管的优点和缺点


5/32管

1/16管材

1/32管道

1/16毛细管

导管套件

§ Luer Lock 7/32管件套件

§ 1/16 TYGON油管套件

§ 1/16 PTFE TEFLON管件套件

§ 1/32 PTFE管材套件

§  1/16 Peek流动阻力套件

外径 尺寸(mm)

5/32(4)

1/16(1.6)

1/32(0.8)

1/16(1.6)

内径 尺寸(mm)

1/8(3.2)

500微米

300微米

65μm

死体积 (1)

450μL

20μL

7μL

0.33μL

压强 (2)

0.12Pa /(μL/ min)

65Pa /(μL/ min)

500Pa /(μL/ min)

17000Pa /(μL/ min)

合规因素 (3)

18%/ MPa(8.1μL)

11%/ MPa(220 nL)

0.4%/ MPa(2.8nL)

0.05%/ MPa(16μL)

最大
工作压力

2.5bar

> 10bar*

> 100bar*

> 100bar*

油管类型

Tygon R3603

Tygon S54HL或PTFE

PTFE

PEEK

优点

§ 兼容各种直径。

§ 使用方便。

§ 
对于大多数应用而言,流体阻力可忽略不计。

§ 易于处理。

§ 适用于大多数
应用。

§ 合规性很低。

§ 耐高压。

§ 合规性很低。

§ 耐高压。

缺点

§ 软管(低流量高顺应性)。

§ 高死体积。

§ 如果管道移动,则容量变化很大。

§ 中等压力。

§ 高流体阻力。

§ 套圈是强制性的。

§ 高流体阻力。

§ 套圈是强制性的。

§ 高流体阻力。

典型
应用

§ 大流量连接  (压力控制器 - 储液器连接),

§ 流体转移。

§ 流体运输。

§ 注射泵流量稳定器微流控套件

§ 注射泵流量稳定器微流控套件

§ 液滴。

§ 分离科学。

§ 分离科学。

§ 微流体流动阻力。

1)对于10cm长度的管,(2)对于10cm长度的管,给定每μL/ min的水流速,(3)对于10cm的管的体积变化和1bar的压力变化,*取决于连接类型。