微流控注射泵的线性力介绍
泰初科技（天津）有限公司-
在为您的实验应用选择注射泵时，压力可能是一个重要的考虑因素，但是如何知道哪个泵可以满足要求呢？使用单个注射器或者多个注射器都会影响压力。要计算泵的Z终压力，我们需要知道泵的线性力，该线性力与注射器将要承受的压力直接相关。因此，本文将讨论线性力，如何计算线性力以及线性力为什么很重要。
我们将介绍线性力的基本原理，以了解注射泵背后的机理。我们还将通过示例计算力和压力。希望通过本文的介绍，您将对注射泵的工作方式有更深入的了解。
线性力基础
注射泵使用步进电机线性致动器，将旋转运动转换为线性运动，这意味着电动机的力将从扭矩传递到线性力。为了计算给定设备中的线性力，我们必须考虑4个因素：摩擦力、加速度力、重力和施加的作用力。线性力定义如下：
总线性力（TLF）=F（摩擦力）+F（加速度力）+F（重力）+F（施加的作用力）
施加的作用力是由步进电机提供的力，但是，净力由于摩擦而减小（在较高的速度下为较低的力）。实际上，摩擦力被当作校正效率方面反映电动机Z大力的一个因素。效率还受到执行器中使用的螺杆（长度和螺距）的影响，螺杆改变了移动注射器活塞的螺母的速度。考虑到这些特性，我们可以使用以下公式计算线性力。
线性力=（马达或电机的Z大力 × 2π × 效率）/螺距
Linear Force = (Maximum force of the motor × 2π × efficiency)/pitch
例如，具有0.5Nm的电机和1mm螺距的螺杆和1mm/s速度的0.8效率的线性致动器的线性力为：
线性力=（0.5Nm × 2×3.14× 0.8）/0.001m=2512 N=564.69 lbf
Linear force= (0.5 Nm × 2×3.14×0.8)/0.001 m = 2512 N = 564.69 lbf
如前所述，注射器中的压力与泵的线性力有关。回想一下，压力是在给定区域中施加的力的大小，例如，在这种情况下，如果我们使用直径为0.3-inch的注射器，则Z终压力将为：
压力=564.69 lbf/（π/4 × (0.3)^2）=7998.44 psi
Pressure = 564.69 lbf/(π/4 × (0.3)^2) = 7998.44 psi
由于压力与面积有关，因此，如果我们使用2个直径为0.3-inch的注射器，则每个注射器承受的力和压力是所计算压力的一半。注射泵的优点之一是，由于注射器中的面积小，我们可以承受高压，这使得使用高质量的注射器（用于高压的不锈钢）至关重要。
总之，我们可以说，了解注射泵的线性力对于实验应用选择正确的型号是非常重要的，例如，粘性液体需要更高的压力，或者您可能想要使用多个通道。
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热门问答
- 微流控注射泵的线性力介绍
在为您的实验应用选择注射泵时，压力可能是一个重要的考虑因素，但是如何知道哪个泵可以满足要求呢？使用单个注射器或者多个注射器都会影响压力。要计算泵的Z终压力，我们需要知道泵的线性力，该线性力与注射器将要承受的压力直接相关。因此，本文将讨论线性力，如何计算线性力以及线性力为什么很重要。
我们将介绍线性力的基本原理，以了解注射泵背后的机理。我们还将通过示例计算力和压力。希望通过本文的介绍，您将对注射泵的工作方式有更深入的了解。
线性力基础
注射泵使用步进电机线性致动器，将旋转运动转换为线性运动，这意味着电动机的力将从扭矩传递到线性力。为了计算给定设备中的线性力，我们必须考虑4个因素：摩擦力、加速度力、重力和施加的作用力。线性力定义如下：
总线性力（TLF）=F（摩擦力）+F（加速度力）+F（重力）+F（施加的作用力）
施加的作用力是由步进电机提供的力，但是，净力由于摩擦而减小（在较高的速度下为较低的力）。实际上，摩擦力被当作校正效率方面反映电动机Z大力的一个因素。效率还受到执行器中使用的螺杆（长度和螺距）的影响，螺杆改变了移动注射器活塞的螺母的速度。考虑到这些特性，我们可以使用以下公式计算线性力。
线性力=（马达或电机的Z大力 × 2π × 效率）/螺距
Linear Force = (Maximum force of the motor × 2π × efficiency)/pitch
例如，具有0.5Nm的电机和1mm螺距的螺杆和1mm/s速度的0.8效率的线性致动器的线性力为：
线性力=（0.5Nm × 2×3.14× 0.8）/0.001m=2512 N=564.69 lbf
Linear force= (0.5 Nm × 2×3.14×0.8)/0.001 m = 2512 N = 564.69 lbf
如前所述，注射器中的压力与泵的线性力有关。回想一下，压力是在给定区域中施加的力的大小，例如，在这种情况下，如果我们使用直径为0.3-inch的注射器，则Z终压力将为：
压力=564.69 lbf/（π/4 × (0.3)^2）=7998.44 psi
Pressure = 564.69 lbf/(π/4 × (0.3)^2) = 7998.44 psi
由于压力与面积有关，因此，如果我们使用2个直径为0.3-inch的注射器，则每个注射器承受的力和压力是所计算压力的一半。注射泵的优点之一是，由于注射器中的面积小，我们可以承受高压，这使得使用高质量的注射器（用于高压的不锈钢）至关重要。
总之，我们可以说，了解注射泵的线性力对于实验应用选择正确的型号是非常重要的，例如，粘性液体需要更高的压力，或者您可能想要使用多个通道。
- 微流控注射泵步进电机和微步长的介绍（Chemyx注射泵为例）
注射泵由于可实现高精度和无脉冲流动而被广泛应用于微流体领域，这主要得益于微型步进电机。
什么是微步长步进电机？
微型步进电机是无刷直流电动机，它以很小的步长移动以完成完整的旋转，因此，与常规电机不同，它能够提供精确的角运动并保持扭矩。
步进电机是如何工作的？
驱动微型步进电机有不同的结构和模式。混合同步步进电机是Z常用的，它结合了永磁体和可变磁阻结构，可在小尺寸下实现Z大功率。在步进电机中，转子和定子的划分与齿轮中的齿类似，这些齿的对齐是控制转子运动的方式。Z直接的驱动模式是整步（全步长），但是在这种模式下，每步之间的振动和噪音是显而易见的。
步进电机如何控制精度？
通常，微型步进电机的角度精度约为每转±1.8°或200steps，但是，当需要更高的分辨率时，微步进或微步长（micro-stepping）是一种很好的解决方案。微步进是一种通过脉宽调制电压控制流向步进电机绕组（或定子）的电流的方法，这意味着流到绕组的电流具有正弦波形。这种控制方法允许每1.8度的步长划分多达64次，每转产生0.028°的角步长或12800微步长，从而提供了更平滑、更精确的操作。
步进电机如何控制分辨率？
尽管微步进增强了扭矩产生、低速运动和共振，但是，由于实际驱动器无法达到理想的微步进，因此仍然存在一些扭矩波动、振动和噪音。因此，至关重要的是要避免所谓的“空分辨率”，因为步长的划分要比电机限制要高。空分辨率意味着步长产生的扭矩不足以克服正在驱动的组件的摩擦，从而产生抖动的运动。
步进电机的应用
微型步进电机的主要优点是可精确重复的步长，精确的运动增量和低速下的更高扭矩。但是，这些电机的一些缺点是效率低，高速时扭矩有限，无反馈。步进电机的属性使其非常适合精密的应用，例如YL扫描仪、3D打印机、CNC、相机平台、绘图仪、机器人和自动化过程。在注射泵中，步进电机对于避免脉冲流和流量变化，对于确保稳定性和可靠性至关重要。
Chemyx注射泵
Chemyx注射泵使用微步进电机，可提供更高的准确度和精度，Fusion100，Fusion4000和NanoJet立体定位注射泵具有0.9°的微步进电机，对于Fusion4000来说，步进电机每步可提供0.0939 μm，这种出色的调谐运动可实现0.0001μL/min的流量。通过这种方式，Chemyx注射泵系统比DIY设备提供了更高的质量和性能。Chemyx步进电机的质量使生物技术、化学、生物化学和材料应用中的流体流动更加顺畅。
总结
通常，步进电机的角度精度约为±1.8°，Chemyx提供的0.9°步进电机要优于传统电机型号。
结束语
到目前为止，我们已经解决了步进电机的功能及其在Chemyx注射泵中的作用，微步长是Chemyx注射泵中包含的一种直接集成技术，它可以实现高准确度和高精度的调谐运动。
- 微流控注射泵无脉动的关键是分辨率
在我们的#CETONIacademy部分中，我们将开始定期讨论微流体的基础知识。该系列以“无脉动”一词开头，因为在微流体中，没有什么比恒定的流体流动更重要的了。
那么，什么是“无脉动”？
微流体领域的特点是应用涉及在同样小的腔体中的极少量流体。许多应用（例如在流动化学中发现的应用）需要稳定，无脉动的流体流动，以确保即使在很短的时间间隔内也能保持连续的混合比。在生物化学应用中分隔流的创建和操纵也需要这种流体流动的一致性。
在微流体中，术语“脉动”表示实际流量的振荡，否则其平均值可能是正确的。在微流体应用中经常出现的极小流速下（相对而言），脉动可能很强，并对小规模过程产生负面影响。即使机械组件无法提供完全无脉动的性能，也可以将脉动减小到不再能被现有的测量设备检测到的程度，或者不再对当前的实验应用过程产生影响。这种状态称为“无脉动”。
Pulsation characteristics (dosing of a fluid stream of 5μl/s with fluorescent colouring)
pictures Friedrich-Schiller-University Jena
拐弯处开车-闭上眼睛
注射泵允许使用自定义尺寸的活塞以一定速度移动并通过位移来进行流体的体积传输。为了用注射泵产生恒定的流量，活塞的横向运动必须保持极其一致。在这方面，通常常规的注射泵是很难实现的，因为其驱动部分的分辨率受到限制。反过来，这也导致脉动的产生。但是，泵的测量元件（编码器）的分辨率确是至关重要的。
活塞的横向运动必须由受控的驱动系统产生。通常，电动机的旋转通过主轴驱动器转换成线性运动。位置控制器以固定的小间隔检查实际位置或电动机的旋转角度，并将其与各自的目标位置进行比较。实际值与目标值之间的偏差决定了电机所需的控制量，这种偏差取决于操纵电机的电流。分辨率低的位置传感器会导致更长的测量间隔，特别是在速度较慢的情况下。因此，控制器以相对较长的间隔接收有关活塞的实际位置的信息，这会使控制校正变得复杂，并导致速度波动。
以下示例将使这一点更加清楚。 想象一下一个控制电路，该电路规定汽车驾驶员必须行驶一定距离，但是每两秒钟只能睁开眼睛以检查其位置并进行路线校正。 如果实验以20 km / h的速度在直线轨道上进行，那么它将很好地进行。 但是，如果驾驶员必须转弯，则成功的可能性就会大大降低。 车辆的路径可能类似于多边形的形状，而不是曲线的形状，因为当睁开眼睛时，驾驶员将被迫对其位置进行强有力的校正以保持在正轨上。
Z高分辨率–Z高质量
注射器驱动器中的低采样率会导致恒定的校正，这是通过增加或降低电动机电流来实现的。 这会阻止平滑且平稳的运行并导致脉动。
因此，CETONI使用Z高质量的组件，并将其注射泵与分辨率在亚微米范围内的驱动器配合使用。 结果，我们驱动器的脉动是如此微小，以至于在当今的微流体应用中微不足道。 因此，neMESYS注射泵适合具有Z高精确度要求的微流体应用。
- 如何把OB1压力控制器当做微流控注射泵使用？
- 摘要本应用描述了如何使用Elveflow压力和流量控制器以及流量传感器来设置和监控确定的液体流速并为您的微流体实验执行流量控制。新版本的Elveflow智能软件可以将您的压力控制器虚拟转变为注射泵，以便保持这两种液体驱动方法的优势（高性能，易用性，直观性等）。
把Elveflow微流控OB1压力控制器当做微流控注射泵使用的设置方法视频，链接地址： http://www.yiqi.com/zt10926/video_302.html
组件清单（1）Elveflow压力和流量控制器OB1（2）样品池（小型、中型和大型微流体样品池）（3）Elveflow液体流量传感器（4）用于实验装置连接的微流体导管（5）微流体配件和连接器（6）微流体芯片本实验中使用的软件版本是Elveflow智能界面软件ESI V2版。实验装置图下图显示了本应用的微流体实验装置本实验中使用的Elveflow压力控制器仪表是OB1 Mk3压力控制器，但我们也可以很容易地使用AF1 Premium压力发生器来完成这项任务。尽可能避免使用软性导管如Tygon管，因为软性导管会增加系统的响应时间。如果您对微流体导管不太熟悉，那么可以阅读 微流体导管基础介绍的博客。下图显示了本应用实验中涉及的完整的实验组件连接，您需要按照该连接示意图组装上述列出的微流体仪器部件。微流体仪器部件组装完成后再进行实验。实验协议使用Elveflow智能界面软件ESI监控确定液体的质量流量。确保所有仪器电缆和导管都与Elveflow设备（USB线、24V直流电压适配器等）连接良好。在开始实验之前进行泄露测试并去除任何气泡，以确保良好的流量调节。了解哪种配件Z适合您的需求是迈向成功的diyi步。如果您对微流体配件不太熟悉，请阅读我们写作的 微流体配件基础知识的博客。流量传感器对振动和运动扰动非常敏感，因此建议您尽可能地经常将流量传感器固定在稳定的表面上。在微流体智能界面软件ESI上监控微流体系统的恒定流速比如50 μL/min，有必要按照以下步骤操作：Step 1-在电脑上打开ESI软件，然后选择将要使用的仪器（示例中为OB1mix01）。Step 2-单击“flow sensor”按钮，选择将在相应通道上使用的传感器范围。（在示例情况下，channel 1上为50 μL/min）。Step 3-选择储液池尺寸（示例情况下为Eppendorf 1.5 mL）和样品量（示例情况下也为1.5 mL）。Step 4-返回main window，激活相关通道上的flow button（示例情况下为channel 1），并设置流速值，单位为μL/min（示例中为30 μL/min）。请注意，在开始时，储液池的颜色是红色，但当流速稳定时，储液池颜色会变成蓝色。Step 5（可选）-如果需要，可以通过单击“open graph display”按钮查看图形显示。在显示窗口上设置所需的Z大和Z小显示参数以获得压力和流速，然后按“play”按钮以启动压力和流速曲线显示。勾选通道（channel）显示选择块上的相应框就可以显示所勾选通道（channel）的曲线。恭喜您！您已使用Elveflow流量传感器和Elveflow压力控制器OB1实现了液体流量的控制！更加详细的内容介绍，请查看如下链接：http://blog.sina.com.cn/fangdzxx
也可以随时关注我们的微信公众号：信号测量与微流控系统
- 改善微流控注射泵和压力泵的液体流量控制的技巧和窍门
- 改善您的微流体注射泵注射泵是微流体中Z常用的流量控制系统。尽管注射泵具有坚固性和简单性，但是在微流体中通常存在一些问题，比如依赖于微流体装置的流体顺应性，流体的振荡流动和响应时间的急剧变化可以从几秒到几个小时。微流体中注射泵的优势和弱点优势（1）实验装置的快速完成（2）易于测量分配的液体量（3）可以产生多达数百bars的压力（4）平均流量没有变化弱点（1）稳定时间长（2）难以知道瞬态的实际流速（3）产生的压力无限制地增加（4）不可能控制死端通道中的流体流动（5）在没有压力计的情况下，难以确定微流体器件内的压力。（6）必须根据实验条件仔细选择注射器类型有关微流体应用的注射泵的优点和缺点的更多详细信息，请参见：如何选择合适的微流体控制系统教程。实时监控来自您的注射泵的流量您想知道注射泵的实际流量吗？——添加流量传感器流量传感器将为您提供芯片内的实时流量。您将会知道芯片内的液体何时达到稳定状态。提高您的注射泵的稳定时间您想加快注射泵的流量变化吗？——添加带有反馈回路的流量传感器反馈回路将调节注射泵电机的速度，以便尽快达到所需要的液体流速。提高您的注射泵的流量稳定性您想稳定注射泵的流量吗？——添加一个流体RC滤波器RC滤波器是校准的弹性电容，其与流体阻力耦合。请注意，RC滤波器将为您提供更流畅的流动，但它也会减慢您的流量响应。提高您的注射泵的速度和稳定性您想要更快更顺畅的注射泵流量吗？——添加一个流体RC滤波器和反馈回路RC滤波器将使芯片内的液体流动平滑，反馈回路将加速您的流量响应。使用注射泵时监控管路上的压力您想将注射泵用作压力泵吗？——添加压力传感器和反馈回路当您想要在微流体装置中保持给定压力的同时使用注射泵时，这是一个方便的解决方案。改善您的压力泵当您需要快速的流量变化和无脉冲流动时，您可以使用压力控制器。由于压力控制器不涉及活动部件，无论液体流速如何，压力驱动的液体流动都更加平滑。压力以声速传播液体，并实现非常快速的流量变化。微流体中压力泵的优势和弱点优势（1）无脉冲流量控制（2）流量稳定性低至0.005%（3）分配的液体容量可达数升体积（4）稳定时间低至80 ms（5）控制死端通道中流体流动的可能性（6）一台仪器中实现压力和流量的控制弱点（1）Z大压力为8 bars（2）当进行多个入口的流量切换时，可能出现回流/倒流现象。有关微流体应用的注射泵的优点和缺点的更多详细信息，请参见：如何选择合适的微流体控制系统教程。使用压力控制器控制液体的流量您想控制压力和流量吗？——添加带有反馈回路的流量传感器软件自动调节压力直至达到所需的流速，因此，您可以将压力泵用作注射泵。使用压力控制器控制液体停止流入微流控芯片您想瞬间停止芯片内的液体流动吗？——添加流量开关矩阵MUX流量开关矩阵可用于在100 ms内阻止微流体装置中的液体流动，无残留流量。使用压力控制器改善流量切换您想快速切换样品而不进行任何回流吗？——添加流量开关矩阵或Rheodyne阀门阀门以及不可压缩的液体可以帮助您避免回流污染。使用压力控制器进行单细胞或液滴处理您想精确处理和定位细胞或液滴吗？——使用双真空和压力泵通过控制同一通道内的压力和真空来控制任何物体的位置。在您设备中的任何地方监控和控制压力您想控制器件给定点的压力吗？——添加压力传感器和反馈回路这也是一种有效的方法，可以补偿储液池内静水压力的漂移。改善您的微流体装置获得更好的Quake阀控制系统您想要精确控制Quake微型阀吗？——使用3:2流量开关/切换矩阵一种专用的微流体切换阀仪器，您可以在100 ms内打开或关闭阀门，位置分辨率为0.005%。监控和控制微液滴您想要准确监控微液滴的速度、大小和内容物吗？——添加OptoReader（光学读数器）OptoReader可以检测和记录液滴序列发出的任何可见光或荧光，从而监控它们的大小、速度和内容物。消除气泡您想消除实验中的气泡吗？——使用Injection Loop（注射回路）注射回路使您能够自动注射或切换芯片中的液体而不会产生任何气泡。使用没有流量传感器的压力控制器测量液体流量您想在不购买流量传感器的情况下测量流量吗？——添加流量和压力自动调整系统一种简单且零成本的方法来保持响应性和稳定性，同时跟踪通道中的实时流量。提高压力控制器的精度您想以2.5μbar的精度控制压力吗？——使用超精密模块此选项可以打开和关闭，以便在需要时覆盖整个范围。适用于膜片钳和更换高精度静水压力系统。增强您实验装置的自动化并节省时间
更加详细的内容介绍，请查看如下链接：http://blog.sina.com.cn/fangdzxx
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- 微流控流动化学-微流控OB1压力进样泵的微流体控制
- 流动化学（Flow Chemistry）又被称为微化学或连续流动化学，其为化学研究和发展提供了一个崭新的、高产且快速的手段。流动化学提供了一种在连续流动状态下而不是在传统的批量固定反应器中进行化学合成的新途径。在一个流动系统中，一个给定的化学反应发生在一个微反应器中，该微型系统集合了多个亚毫米的通道。反应物被不断的注入到微反应器中，在其中混合、发生化学反应，所产生的产品也被不断的收集。微反应器的内体积通常小于1毫升。此外，单个微反应器可按照一定的次序进行固定安排以形成有效的微流体化工厂。微反应器的小尺寸提供了高比表面积-体积，从而使其比传统的分批处理反应器能更有效地混合及高温、高质量的传递更多，从而Z终得到有着更高产量、更少杂质的质优制品。流动化学的优势1、精确的温度控制（-100℃ - 250℃）2、混合快速3、清洁的反应：产物完全与反应物分离，无过度反应。4、反应快速：通过加压、加热等条件可使反应速率提高多倍以上。5、安全的使用活性剂或有毒试剂：由于实际反应的体积很小（通常小于30mL），从而可以更安全的使用危险试剂。此外，良好的热转移优势可以对流体进行快速的散热，从而确保温度稳定。6、易于放大：可进行克级、百克级、千克级的连续放大反应。7、易于进行多相反应：固相、液相和气相均可作为反应物。8、可一次性完成多步反应：将反应器按照次序排列在一起，调节整个系统的流速和反应时间，可以一次性完成所有的反应。9、易于自动化与占用空间小本博文介绍的流动化学实验具有如下几个优势（1）无脉冲实验过程中完全稳定的流速。采用压电技术的OB1压力控制器可以快速、稳定的控制微反应器内的流体流动。（2）控制每个试剂的浓度改变每个样品的浓度（3）装置自动化数天内自动进行测试微流体作为化学合成工具的出现已经成熟，特别是在工业技术方面。与传统技术相比，它具有许多优点比如试剂消耗量小、提高选择性、反应易于清理、反应迅速及占用空间小等。流动化学的应用1、聚合物合成2、有机合成3、片内试剂混合4、绿色化学5、药物发现6、样品制备7、药物筛选流动化学装置（1）专用于流动化学的微流体系统Elveflow提供了专用于流动化学和样品制备的独特系统。这种完全集成的解决方案包括创建连续流量和监控流量所需的所有元素。（2）混合18种不同的试剂适用于需要以不同量混合不同组分的实验使用两个11 ports/10 positions valves，可以混合多达18种不同的试剂（洗涤顺序需要每个选择阀对应一个样品瓶）。微流体科里奥利力流量传感器BFS的使用确保了对质量注射的精细控制并精细调节注入的不同液体的比例。然后，芯片出口处使用微流体3/2 valve允许将混合芯片的输出引导至废物收集器中，以便对感兴趣的化合物组分进行后续的逐步清洗。（3）反应器-混合芯片Elveflow微流控OB1压力控制器快速、精确、稳定的流体控制视频介绍以上视频展示了控制器的稳定性。我们在通道内通入三种不同的液体，并wan美调节不同液体的比例。其对于前面提到的应用特别有用。实验优势1、用于昂贵样品的小样品瓶2、用于长期实验的大样品瓶3、一次性零件4、洗涤步骤（无交叉污染）5、模块化、可升级和可扩展6、流动注射精度为0.2%7、自动注射8、占用空间小9、高度化学兼容性（PEEK，Stainless steel）实验结论与流体化学和样品制备的常规技术相比，微流体具有许多优点，其为新应用和更好的控制铺平了道路。法国Elveflow高精密微流控仪器全家照，总有一款可以满足您的实验需求。此外，您还可以享受到更高端、更高级的本地化的应用技术服务，可确保您的实验畅通无阻。我们时刻与您在一起。
- 微流控OB1压力驱动流量控制的介绍
如何使用压力控制器进行超精确和响应的流量控制？
由于微流控刚开始出现时采用注射泵以及注射泵易于寻找、使用等方面的历史原因，使得注射泵是微流体实验应用中Z常用的系统。然而，由于压力控制独特的性能可以增强实验，很多研究人员开始转向压力控制系统。
本文中，我们将解释压力驱动的流量控制如何工作，不同驱动控制技术的优点/缺点以及如何根据您的要求在注射泵和压力控制之间进行选择。
组件列表
（1）微流体OB1 MK3流量控制器
（2）样品储液池（3）液体流量传感器
实验装置连接图：将您的系统转换为强大的注射泵
压力驱动的流量控制是取代注射泵的明智选择，它允许在毫秒响应时间内无脉冲流动，包括在样品储液池内使用气体输入压力，以便将液体从储液池流到您的微流体实验装置。流量控制原理
压力控制器对储液池如Eppendorf，Falcon或含有样品的瓶子等施加压力，然后，将液体平稳且准瞬间注入到微流体芯片中。
图3：样品储液池被加压，气体推动液体表面，流体将流过出口。因此，控制储液池的输入气体的压力将能够控制流出储液池的液体。由于采用压电技术的压电压力调节，Elveflow系统能够在40 ms内调节液体流量，稳定性为0.005%。压力驱动流量控制的一个优点在于能够处理数百mL的流体体积。因此，您可以将您的系统变成一个强大的注射泵。
通过将我们的压力控制器与流量传感器相结合，您可以实现超精确和快速响应的流量控制。您可以在Elveflow软件中设定液体流量值，并且由于可定制的PID反馈回路，压力控制器将自动调节压力以便达到所设定的液体流量值。
优点/弱点注射泵
压力控制
优势
优势
l 微流体实验的快速实验装置
l 响应时间快（低至40 ms）
l 可以知道长时间实验中液体的分配量
l 高稳定性和无脉冲流动
l 注射泵产生的Z大压力可以是几百bar
l 可以处理几升的液体量
l 可以控制死端通道中的流体
l 与流量计一起使用时，允许启动流量和压力控制。
弱点
弱点
l 响应时间（1）
l Z多8bar
l 了解实时流量（2）
l 可能的倒流（8）
l 受限液体体积的分配（3）
l 脉冲（4）
l 微流体器件破坏（5）
l 无压力测量（6）
l 死端通道（7）
注释：
（1）响应时间可以从几秒到几小时不等，具体取决于流体阻力和导管的合规性。
（2）没有流量计，用户无法知道瞬态期间（几秒到几小时）的实际流量。
（3）注射泵分配的流体体积量受到限制
（4）即使是无脉冲注射泵，也需要根据您的实验条件仔细选择注射器尺寸，以避免由于注射器的步进马达造成的流速周期性脉动。
（5）如果通道堵塞例如灰尘，压力会无限制地增加，并可能导致微流体器件损坏。
（6）了解微流体系统内的压力需要用到压力传感器
（7）使用注射泵不可能对死端通道如集成阀中的流体进行流量控制。
（8）当压力不平衡时，当进行多个输入的流量切换时，可能有回流（需要与阀相关联才能解决问题）。
性能：注射泵 VS 压力控制
注射器泵的主要优点是它们非常易于使用，并且微流体实验中使用注射泵的两个主要缺点是在设置新的液体流速时，由于电机步进而导致的流动振荡的响应时间较慢。芯片内部的流量变化可能需要几秒到几小时（请参见：为什么注射泵在微流体实验中具有较低的响应？博文），这种反应性的缺乏是注射泵对于许多应用的主要限制之一。
现代微流体压力控制器还可以通过将流量计与反馈回路集成来控制压力和流量。因为当微流体研究人员需要高流量响应性，高流动稳定性和准确度，以及当他们使用死端通道或需要大量的样品时，他们主要使用压力控制器。
响应时间和稳定性结论
如前所述，每个系统都有其缺点和优点。注射泵方便，并且已经使用了很长时间。然而，当设置复杂或需要精细控制时，性能受到限制（响应时间，振动等等），这在微流体实验中经常碰到这种情况。
压力控制越来越多地被使用，因为它是为微流体开发的，它完全满足用户的期望（响应性、稳定性、可重复性等等）。压力控制技术几乎涵盖了所有的微流体应用（97%以上），并开始进入其它相关领域，如生物学和化学。同时，配套压力控制器的可选配件如切换阀MUX、传感器等非常广泛，可以针对实验的需求而加以选择，同时这些选配件的价格下降使得其应用领域更加广泛。
Elveflow同时提供压力控制器OB1、液体流量传感器MFS和BFS、液体压力传感器MPS及微流体切换阀等，希望广大的研究人员凭借这些优异的微流控仪器取得丰富的研究成果。
- 网络课堂：模块化微流控应用于化学领域的介绍
微流控技术已经被应用于各个领域比如化学化工、材料、生命科学、食品科学等。采用微流控技术的各种应用必然会用到微流控芯片，如何解决微流控芯片沟道的多变性和灵活性是当前关注的一个热点。本次网络课堂介绍了模块化微流控化学的应用，通过模块化的组合，完成化工化学中各种不同微流体芯片的需求。这解决了微流控芯片的沟道灵活性和多变性的难题。此外，本次网络课堂还介绍了柔性热弹性荧光材料Fluoroflex，相比于PDMS材料，其具有更低的吸附性和更高的表面疏水性。
- 微流控气压泵PneuWave – zhuo越的微流体流量控制
微流体的流体输送需要引起特别的注意。PneuWave泵是一款高性能的气压泵，具有流量传感和可追溯性。而且，这一切都是电动的！
微流体输送泵的新时代
内部压缩机对流体容器加压，导致流体从容器内流出。内部流量传感器测量通路上的流体流量。压力和流量数据由板载微处理器监控，微处理器在需要时会自动对压力系统进行调整。
PneuWave气压泵对流体容器加压，容器的体积范围可以从几个μL到大于1 L，容器采用安静、集成的微型压力调节系统加压。一旦容器加压，容器内的流体流入管道。在线流量传感器测量实际的流量。当在流量控制模式下操作时，流量传感器和压缩机调节系统都与微处理器连续通信。基于流量传感器读数，微处理器向压缩机调节系统发送命令，允许以nL分辨率进行高度精确的流量控制。通过这种方式，可以实现可编程的流动剖面。或者，PneuWave气压泵可以在压力控制模式下工作，其中压缩机调节系统设置在用户定义的值，并且不再进行基于流量传感器读数的任何调节。在流量控制模式和压力控制模式下记录流量和压力。
包含在PneuWave气压泵中：
l 集成内部流量传感器
l 集成内部压力传感器
l 集成内部压力调节系统
l 集成内部板载微处理器
l 超过用户定义的Z大压力时安全关闭
l 可选使用外部气源供应
l Falcon导管的压力帽
l PC软件
l LabVIEW VI
l 前面板显示控制
l 可在板上存储多个校准
PneuWave气压泵的可选件：
l 各种压力帽
l 压力室
l 导管/适配器/联合接头
l 带集成驱动电子设备的液体隔离阀
l 用于模拟输出，触发和报警的I/O模块
l 用于生成不同液体校准的软件
主要特点
l 内置一个安静的压缩机 – 全电动！无需外部压缩机！
l 精确、准确的流体流量控制
l 纳升分辨率
l 基于气动模式，带集成流量传感器的闭环
l 无脉冲流动
l 响应时间快，稳定性好
l 无限制的流体储液池容积
l 通过用户友好的控制软件实现可编程的流体输送
l 可以通过前显示器或PC软件（独立和LabVIEW）进行操作
l 可配置1到8个通道
l 独立控制或与PC同步
l 可以在流速或压力控制模式下运行
l 可以存储多个校准，以便对不同液体进行精确的流速控制
l 低死体积的流体路径
l 兼容多种化学品
l 高性能
l 非常适用于微流体应用
l 可选的扩展I/O功能
流量规格参数
Nano
Micro
Milli
Milli + 5
流量范围
0–7000 nL/min
0–50 μL/min
0–1100 μL/min
0–5.0 mL/min
标准校准流量范围
20–7000 nL/min
0.1–50 μL/min
10–1100 μL/min
0.2–5.0 mL/min
精度低于满量程（满量程的百分比）
0.3%
0.15%
0.2%
0.2%
满量程以下的重复性（满量程的百分比）
0.05%
0.01%
0.02%
0.02%
流量检测响应时间
40 ms
流量稳定性
低至0.1% CV*
工作温度
10到50℃
流体连接器类型
UNF 1/4 – 28 Flat Bottom
流量传感器材料
Quartz Glass, PEEK, Teflon, Tefzel
硼硅酸盐玻璃，PEEK, Teflon, Tefzel
流量传感器内径
150μm
430μm
1.0 mm
1.8 mm
流量传感器内部容积
1.5 μL
5.1μL
< 30μL
< 90μL
*相对于流体类型、导管和系统设置
想要更多了解微流控气压泵PneuWave的详细详细，请查看链接：http://www.yiqi.com/zt10926/product_294731.html
- Elveflow微流控智能界面控制软件ESI介绍
在微流控实验领域，压力驱动进样的压力泵/压力控制器因采用传感器测量方式而具有较高的压力分辨率和快速响应性，这些压力控制器由于外形体积小，故无法把操作按钮直接做在物理外壳上，而是采用电脑端的软件操作控制模式。也就是说在PC端安装操作软件，然后通过USB线连接压力控制器和PC来实现数据通信，由此便可通过PC端的操作软件实现压力控制器物理端的控制。
Elveflow微流控产品的智能界面控制软件ESI（Elveflow Smart Interface）可通过几次点击来直观的控制微流控仪器。由于采用了调度程序（scheduler），ESI可以方便的执行微流控实验的基本控制和复杂任务控制。ESI微流控软件可以轻松实现许多应用比如连续流流体的产生、体积计量、动态流动剖面的生成、光流体控制等等。
ESI微流控软件的特色和优势
1、易于流量控制ESI微流控软件流量控制直观界面允许用户友好的控制Elveflow的全部仪器。结合微流体流量传感器，其会成为用户友好的强大的流量控制器。
使用预定义模式可创建、监控和修改实时复杂的压力和流速曲线如正弦、方波、三角波、斜波或锯齿...或者是导入您的自定义曲线。
2、保存仪器配置创建仪器实验参数配置并保存和调用这些配置。使用仪器参数配置可以从一种仪器状态切换到另一种仪器状态。
播放/暂停按钮允许用户编辑不同的通道，同时保持控制器的当前状态并同时考虑修改。
3、自动化您的实验Scheduler提供了一种用户友好的方式来自动执行复杂的任务。
您可以创建或编辑仪器参数配置，控制实验时间，设置仪器触发。使用循环（for）和条件（if）语句来构建复杂的任务。
可以以.txt格式加载序列。
4、使用传感器来表征您的实验ESI微流控软件可以表征您的实验（流量、压力、电平...）。MSR（Microfluidic Sensor Reader）或OB1可以读取传感器的输出。
您还可以使用我们的自定义传感器选项从任何传感器获取信息。
这些传感工具可以用来控制我们的压力控制器。
ESI微流控软件：一种旨在一次控制所有仪器的软件该软件可通过同一接口控制多达16台仪器。结合我们的National Instrument DAQ，其可以实现仪器之间的wan美同步。
ESI微流控软件提供了直观的界面，增强了从一台仪器到另一台仪器的导航。几分钟内熟悉该软件后，便可以利用我们强大的硬件。
Elveflow还提供了标准开发套件SDK，使用C++，Python，MATLAB或LabVIEW代码可以控制我们的仪器。SDK套件中提供了文档和示例程序。
使用阀来控制微流体通路
使用我们的阀系统和ESI微流控软件只需点击几下便可轻松的控制微流体通路。为此，Elveflow开发了一个适合我们几个阀门的直接操作界面。
通过界面上的配置，您只需单击一次便可从一种阀门配置切换到另一种阀门配置。
可视化和保存数据—100Hz采集以用户定义的时间间隔来记录任何数据，Z高可达100Hz。所记录的数据是存储文件，可以在您选择的应用中保存和分析。
数据可以被连续保存以优化计算机的活动内存以便进行长期实验。
使用图表显示实时数据（压力，流量...）
控制注射体积
精密压力调节器，流量传感器和ESI微流控软件（通过集成模块）的组合可实现精确的液体流量注入。
软件开发套件SDK我们的软件包允许开发人员将Elveflow系统集成到他们自己的程序中。这些库可以快速轻松地将我们的仪器集成到您的实验程序中。
我们提供了以下库（包含文档和示例代码）：
ESI微流控软件性能为了优化USB的使用并提供高性能数据采集，我们的合作伙伴National Instruments创建了NI信号流技术。信号流（Signal Streaming）结合了三种创新的硬件和软件级设计元素，可通过USB实现持续的高速和双向数据流。
同步 - 触发使用TTL连接器触发和同步Elveflow系统和您实验室中使用的任何其他仪器（显微镜或任何电子仪器...）。
适用于Windows系统Elveflow微流控智能界面软件 ESI视频介绍
- Elveflow微流控恒压泵OB1实验入门起始套装
微流控起始入门套装包含微流体实验需要的所有组件，可以满足您立即开始您的微流体控制实验。该起始套装基于Elveflow流行的OB1压力&真空流量控制且易于使用，满足70%的微流体研究人员的需求。此外，微流控起始套装与Elveflow其他产品如低流量流量计MFS/BFS、流体切换阀等完全兼容，满足您特定实验需求而逐步升级。
微流控起始套装中的压力驱动泵OB1是当前唯yi一款基于压电技术的流量控制器，主要优点是消除了任何液体流动振荡，并实现了非常快速的流量变化，同时保持了极其稳定的状态。
从简单的单通道微流体流动到多通道液滴实验，微流控起始套装均可满足这些应用需求。整个系统由功能强大的ESI操作软件控制，该软件可让您轻松设置压力并监控实验，甚至可以全自动运行实验。
微流控起始套装包含的组件
（1）4通道微流体压力&真空流量控制器（2）4个15mL样品储液池
（3）所有必需的配件：PTFE导管、接头连接器、过滤器等
（4）图形界面操作软件ESI
基本示例：微流控芯片的液体注入
为什么要使用微流控技术？
微流体学是处理和控制流体的科学，流体体积通常在微升到皮微升的范围内。微流控技术为多个学科的许多不同的应用领域带来了很多益处，例如：
—样品和试剂消耗极低
—高度可重复性
—控制实验条件（温度、混合、压力等）
—易于自动化
—连续过程控制
适用于所有Elveflow仪器的免费软件
——强大、模块化和多功能的实验装置控制的解决方案
ESI操作软件可以通过同一个接口控制多达16台仪器。借助TTL触发器，您可以将Elveflow系统与实验室中使用的任何其他仪器（光学显微镜或任何电子仪器等）同步。Scheduler是一种用户友好的使用工具，可自动执行实验和方案的复杂步骤，节省您的宝贵时间。
体积注入模块
输入目标液体体积，该模块将在合适的时间自动调整流速以将液体注入。
流体系统优化模块
微流体实验系统路径的自动诊断功能，并给出改善建议，从而提高实验系统的流体流动性。
气泡检测模块
不再经受气泡的危害了！
传感器校准模块
在校准协议过程中，不要浪费宝贵的时间。
微流控起始套装可升级选项
直接控制液体流量通过添加Elveflow的流量传感器MFS或BFS，您可以在ESI软件上从压力控制切换到流量控制。这些流量传感器与ESI软件及其内置的反馈回路控制相结合，可以实时监控液体的流量。此外，您还可以设定一个流量值，利用反馈控制回路，您的系统将通过调节系统压力来快速准确地达到所设定的流量。
升级您的OB1流量控制器OB1流量控制器是一款功能强大的仪器，可以根据您的需求量身定制。我们提供从-900mbar到8000mbar的不同压力通道，用于真空和/或压力的输出控制。您后续可以根据实验目标而升级OB1流量控制的通道。
添加芯片以制备液滴、细胞包裹等Elveflow提供了针对特定应用而设计的各种芯片，例如液滴发生器、流动聚焦芯片、细胞包裹芯片等。
- 微流控用于活细胞成像的细胞培养-Elveflow微流控灌注套
利用微流控技术在微流控芯片通道内进行实时的细胞培养对很多生物学、医学等领域的工作人员来讲是一个重大的挑战和机会，通过该技术可以大规模的降低实验耗材消耗，提高实验转化效率，模拟实际生物环境下的细胞生长行为等。在科学研究和工业应用中，活细胞成像的细胞培养都具有较大的应用前途，那么现在有没有一款或一套合适的仪器来做细胞培养实验呢？答案是有的，Elveflow微流控灌注套装（Perfusion Pack）结合ALine公司的Microslides便可以完成细胞培养实验。
本文介绍的活细胞成像的细胞培养具有以下优势（1）不再有介质耗尽该系统使用连续灌注，为细胞创造稳定的环境，无需任何手动操作。（2）实时药物接触注入多达10种不同的液体。编程注射序列并自动化您的实验以便获得更好的重复性。适用于3D细胞培养和药物筛选。（3）没有剪切应力MicroSlides旨在避免对细胞施加剪切应力，细胞不直接进入流动。细胞培养可以兼容的生物
ADHERENT MAMMALIAN CELLS
YEASTS
WORM EMBRYOS细胞培养用的实验仪器组件细胞培养实验装置连接示意图Tip：介质或药物切换还可以进行培养基转换以使细胞暴露于不同的药物或条件。Tip：不再有气泡可以在MicroSlide之前添加气泡捕集器，以确保气泡不会进入芯片。（对于实验通路上气泡的产生和去除方法，可以点击 如何去除微流控实验通路上的气泡？这篇博文。）如何使用微流控活细胞灌注套装？1、在开始实验之前，用70%乙醇冲洗MicroSlide，储液器以及所有导管和连接器以确保无菌。请确保在生物安全罩下执行以下所有步骤以避免污染。2、用培养基填充储液器并将储液器连接到流量控制器3、将储液池连接到MicroSlide如何填充MicroSlide？1、将MicroSlide连接到Perfusion Pack后，如图所示倾斜设备。使用Elveflow智能界面软件ESI激活压力泵直到全部的三个储液槽都被填充1/4后再关闭压力泵。2、用微量移液管向每个孔中加入10-30μL样品3、从MicroSlide上取下粘合剂衬垫并用盖子密封，然后用拇指压下密封盖子。如何在芯片上进行细胞培养？在实验过程中，MicroSlide和储液器可放置在培养箱或环境室内，而OB1和流量传感器则留在室外。可以使用较长的导管将仪器放在培养箱的外面，如下图所示。Elveflow微流控OB1压力控制器的详细介绍：Elveflow微流控压力泵/压力控制器OB1（四通道）简要介绍
更加详细的内容介绍，请查看如下链接：http://blog.sina.com.cn/fangdzxx
也可以随时关注我们的微信公众号：信号测量与微流控系统
- 微流控单细胞计数/分选
电阻抗检测技术广泛应用于材料科学、生命科学、食品安全、疾病诊断等领域。在微流控领域，电阻抗检测技术可应用于单细胞或微液滴的检测与分析、生物组织分析、细胞计数、细胞分选、交流介电电泳（DEP）和生物阻抗测量等。实验室内的微流控电阻抗检测系统在一定程度上可以看成是由多个不同功能的模块经过有效的有机组合而成的。该检测系统主要包括五个模块：微流控电阻抗检测芯片、微流控芯片进样泵、流量计或压力计、电阻抗分析仪/锁相放大器、光学显微镜等，如下图所示。
对于以上四个模块的组合，我们仅仅给出一个微流控电阻抗检测系统的连接示例，如下图1所示。对于该系统中所用到的设备，可以使用其他的实验设备进行代替，但是总体的连接方式是相同的。MFCS或者OB1Mk3驱动泵把储液池内的液体推入到微流控芯片的通道内。MFLI或者HF2LI产生一个或多个不同频率的正弦电压信号，施加在电阻抗芯片的激励电极上，敏感电极测量到的电流信号经过跨阻放大器转化为电压信号并对信号进行放大。放大后的电压信号输送到MFLI或者HF2LI锁相放大器。MFLI或者HF2LI锁相放大器和MFCS或者OB1mk3驱动泵的参数调节和控制都在PC电脑上的LabOne软件和MAESFLO软件或者Elveflow Smart Interface上进行设置。
图1 微流控动态电阻抗检测系统连接图
HF2仪器与电阻抗芯片连接的实物图
如下以瑞士苏黎世仪器的MFLI锁相放大器连接电阻抗芯片为例介绍微流控动态电阻抗检测的原理。
MFLI锁相放大器与电阻抗芯片的连接图
动态电阻抗检测可用于测量微流体芯片通道内单个粒子的介电特性。以两对共面电极的微流控电阻抗芯片为例介绍动态电阻抗检测的过程，芯片结构示意图[8]如上图所示。在微流体芯片通道内加工两对金属微电极，一对微电极作为测量电极，用于测量介质溶液中单个粒子经过时的电流变化，而另一对电极作为参考电极，仅用于测量介质溶液的电流。当MFLI锁相放大器对两对电极同时施加一定幅值且具有一个频率或多个不同频率的交流信号时，微流体芯片通道内两对电极之间会产生电场。当粒子经过电极对之间的间隙时，电场会受到扰动而产生电流的变化，电流变化的幅度取决于粒子的尺寸、形状和介电性质。变化的电流经跨阻差分放大器进行放大并转换为差分电压信号。MFLI锁相放大器同时解调一个频率或多个不同频率的差分电压信号，从而给出每一个频率信号的同相分量和正交分量或者幅值和相位值，同时抵制所有其他频率信号的干扰。所测量的电阻抗的变化可在本地电脑上的LabOne软件里的Plotter进行实时观察且测量的数据可直接保存在本地电脑，方便后续使用MATLAB、Python等软件进行分析处理。
LabOne软件显示动态差分测量的显示曲线
带有共面金属电极的PDMS芯片中产生油包水微液滴，石蜡油为连续相（含span80表面活性剂），经过滤后的去离子水为分散相。产生的微液滴如下视频所示。
MFLI锁相放大器动态差分输入检测PDMS芯片中产生的微液滴视频如下所示。
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沪公网安备 31011502008050号
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