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微流体实验中注射泵的脉冲和振荡

发布时间:2019-03-14 17:00:29    查看次数:127

大多数的微流控实验研究中,很多研究人员采用注射泵或蠕动泵来泵送实验溶液,因为它们操作简单且易于设置,但是注射泵和蠕动泵都有个共同的问题,那就是流体流动时存在脉冲和振荡。
微流体实验中注射泵的脉冲和振荡
本文主要研究注射泵在微流体实验中产生流动振荡的原因以及如何克服这一问题。
蠕动泵通过挤压管道进行工作,棍子以旋转方式移动。因为流速和压力脉冲存在振荡,所以流体流动在时间上是不均匀的。有时,注射泵可以产生类似蠕动泵的结果,其中流速存在振荡,这会对实验结果产生影响。当注射器尺寸和目标流速的组合不充分时,或者当使用低流速时,会更容易观察到流速的振荡行为,这种振荡行为的原因是机械的或是由机械部件造成的。
在注射泵中,只有装置的机械部分负责这些振荡。为了移动注射器的活塞,电动机设置一个运动的环形螺杆,活塞支架设置在该螺杆上。在低流速下,电动机的步进运动是可以觉察到的,因为注射泵的活塞必须非常缓慢地移动以便提供所需要的液体流速。
微流体实验中注射泵的脉冲和振荡
如何限制微流体实验期间的流量振荡?
为您的实验选择正确的注射量。
最小注射体积与注射器直径成比例,这就是为什么较小的注射器直径改善了流速稳定性的原因。即使极限值取决于注射器直径和注射泵的质量,当预期的稳定性在0.1μL/min的数量级时,必须考虑液体流动振荡的问题。
微流体实验中注射泵的脉冲和振荡
增加您微流体系统的弹性或流体阻力
增加微流体系统的弹性可以使流速更平滑,这提高了流体的稳定性,但遗憾的是,降低了系统的响应性。您的流体系统充当地通道的RC滤波器,可以平滑流速。增加流体通路上的弹性或流体阻力将使您能够平滑液体流速并最大限度地减少流动振荡。导管的弹性可以以复杂的方式使用,以便平滑在使用注射泵时经常观察到的流速波动。
微流体实验中注射泵的脉冲和振荡
使用微流体无脉冲式注射泵
一些制造商针对微流体的应用而专门设计了他们自己的注射泵。这些注射泵是为低流速而加工的:电驱动部件被分解,使得步进运动不再被可察觉到,从而允许产生更平稳和更无脉冲的流动。这些泵还有高压范围的应用,但是可分配的液体量通常是非常有限的。
微流体实验中注射泵的脉冲和振荡


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