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注射泵和微流体

注射泵和微流体

注射在微流体系统中的流体注射方面是一个很好的工具。在医疗领域广泛使用,用于长期持续注射药物,这个工具已经自然转变为流体注射研究。它现在是微流体研究中最常用的仪器

注射泵的工作原理

如其名称所示,注射泵的主要部件是注射器。几个世纪以来,这种工具已被广泛用于医疗机构。尽管如此,注射器本身涉及手动的活塞运动,其不适合于其内部物体的受控输送。因此,发明了注射泵以纠正这个问题。它包含一个简单的线性运动源,它控制着活塞的驱动速度。汶颢微流体压力注射泵中可以找到适用于微流体工作的不同型号的实验室注射泵。

如果注射器的直径已知,则仪器按照以下公式将其线速度调整为所需流量:

Q = vS(其中Q是流量,v是活塞的速度,S是其截面。)

注射泵的技术特性概述

注射泵的一个主要优点在于用户可以通过改变注射器的直径来轻松调整仪器的工作范围。小的注射器直径能够在低流量下更好地控制。相反,较大的直径使得体积较大,但在低流量下性能降低。注射泵的另一个主要优点是能够轻松知道流量。

市场上充满了提供基本性能并且适用于广泛应用的基本仪器。一些公司如哈佛仪器公司,Cellix等公司已经开发出了由微流体专家批准的高性能微流体注射泵

像其他注射系统一样,注射泵可以主要表征是响应时间和稳定性。注射泵的响应时间不仅取决于其力学性能,而且更重要的还取决于实验装置的流体阻力和流体顺畅性。芯片通道的弹性和高流体阻力是注射器在大多数微流体系统中获得稳定流速的重要参数。

当改变流量时,活塞推动注射器,流体系统中的压力增加并使其变形而不是使液体运动。根据系统的流体阻力和弹性,响应时间可以从具有低阻力的刚性流体系统中的百分之一毫秒变化到具有非常高流体阻力的柔性流体系统的几小时。

为了获得注射泵的最佳响应性,必须避免流体系统中的弹性,并且应尽量减少芯片的流体阻力。尽管如此,也可以使用附加工具提高注射泵的响应速度。

在处理微流体和注射泵以获得对实验条件下流速的响应性至关重要,因为微流体装置中实际流速的不确定性是实验失败的主要原因之一。

注射泵的流量稳定性取决于其电机的最小运动。由于活塞的位移和注射量是相关的,所以这个最小的运动导致最小的注射量。因此,看起来像振荡或脉冲的离散现象由于电机步进而以低流速出现。 请注意,最小注射量与注射器直径成正比。这就是为什么较小的注射器直径改善了低流量时流动的稳定性的原因。

但是,使用较小的注射器会限制您可以达到的流量范围,并且当预期稳定性达到0.1μL/ min的数量级时,注射器的质量就会变得非常重要。同时请记住,系统中的弹性可以实现更平稳的流速并增强其稳定性,但会降低响应速度。使用附加工具也可以提高注射泵的稳定性。

总而言之,注射泵的性能取决于其发动机质量和其运动部件的机械精度。该工具通常提供可靠的性能。我们已经看到,在低流量下会发生一些不稳定性。这可以通过增加系统的RC常数来提高,例如通过增加系统的弹性,但这会降低流速的响应性。在处理注射泵和微流体时,用户必须在稳定性和响应性之间找到适当的平衡点。