微流控流量控制系統(tǒng)之微量注射泵

微量注射泵在微流控領(lǐng)域是最經(jīng)常使用的一種流量控制系統(tǒng)，微流注射泵的參考圖片如下圖所示。微量注射泵可分為兩類：經(jīng)典注射泵—價(jià)格便宜但是會(huì)產(chǎn)生流量振蕩；無(wú)脈動(dòng)的微流控微量注射泵—價(jià)格偏貴但是可以提供更高的流量穩(wěn)定性。本文中，僅關(guān)注無(wú)脈動(dòng)的微量注射泵。如果您決定使用常規(guī)或經(jīng)典的注射泵，本文提供的信息將會(huì)對(duì)您有所幫助，但是請(qǐng)時(shí)刻記住一個(gè)事實(shí)是：在低流速下，您實(shí)驗(yàn)中的液體流動(dòng)會(huì)不太穩(wěn)定即會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)振蕩。
微量注射泵的主要優(yōu)勢(shì)是易于使用。無(wú)脈沖注射泵的主要弱點(diǎn)是響應(yīng)性（時(shí)間響應(yīng)的快慢），因?yàn)樗Q于微流控的實(shí)驗(yàn)設(shè)置。微流控芯片內(nèi)的流量變化需要幾秒到幾個(gè)小時(shí)后才能達(dá)到穩(wěn)定的流速即液體的流量變化會(huì)持續(xù)數(shù)秒到幾個(gè)小時(shí)。這種響應(yīng)性的弊端也是微量注射泵在數(shù)個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域如微液滴的制備內(nèi)應(yīng)用的主要限制因素。
不過(guò)，從2013年和2014年之后，可以采用新的解決方案來(lái)解決這些問(wèn)題如使用更加精密的電動(dòng)馬達(dá)（馬達(dá)的電機(jī)步進(jìn)非常小，達(dá)到微米或者納米的步長(zhǎng)。），增加注射泵微機(jī)械部件接觸的精密度，注射泵機(jī)械部件的生產(chǎn)質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)裝置的流阻，實(shí)驗(yàn)用導(dǎo)管和芯片的彈性與高流阻特性等。

汶顥分體式微量注射泵

微量注射泵的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：
（1）允許快速設(shè)置微流控實(shí)驗(yàn)裝置；
（2）新型無(wú)脈沖的注射泵產(chǎn)生的流動(dòng)穩(wěn)定性低于1%；
（3）注射液體量對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)來(lái)講是可知的；
（4）微量注射泵產(chǎn)生的最大壓力在幾百個(gè)bar左右；
（5）器件內(nèi)的平均流量不會(huì)因器件流阻的實(shí)際變化而發(fā)生變化（注射泵因高壓而發(fā)生停止運(yùn)動(dòng)除外）。
缺點(diǎn)：
（1）流量的響應(yīng)時(shí)間在幾秒到幾小時(shí)內(nèi)變化，這依賴于流體的阻力。響應(yīng)時(shí)間的快慢可通過(guò)使用特定的微流體導(dǎo)管來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)；
（2）沒(méi)有流量計(jì)，在暫態(tài)過(guò)程（幾秒到幾個(gè)小時(shí)）中，用戶不知道實(shí)際的液體流量；
（3）如果器件的流阻增加（如因通道堵塞或灰塵產(chǎn)生），微量注射泵產(chǎn)生的壓力會(huì)無(wú)限制的增加。產(chǎn)生的壓力增加到一定程度便會(huì)反過(guò)來(lái)?yè)p壞器件；
（4）微量注射泵無(wú)法實(shí)現(xiàn)死端通道（類似集成微流控閥）內(nèi)流體的流量控制；
（5）注射泵驅(qū)動(dòng)的液體體積總量是有限制的，而不是無(wú)限的；
（6）如果需要知道流體系統(tǒng)內(nèi)部的壓力，那么需要壓力傳感器；
（7）即使是使用無(wú)脈沖的微量注射泵，也需要根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)條件來(lái)仔細(xì)的選擇注射器的大小，以此來(lái)避免注射泵的步進(jìn)電機(jī)造成的液體流量的周期性脈動(dòng)；
（8）流量的脈沖振蕩效應(yīng)可以通過(guò)使用一致性的微流體導(dǎo)管來(lái)進(jìn)行降低。
蘇州汶顥自主研發(fā)的高度精度流體控制設(shè)備，多種規(guī)格型號(hào)齊全，可以滿足客戶的多種工作模式 ，具有精密、穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，同時(shí)操作簡(jiǎn)單，可對(duì)流體控制的參數(shù)設(shè)定、修改和查看等優(yōu)點(diǎn)。
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審核編輯 黃宇