باعتبارها واحدة من التكنولوجيات المبتكرة المستخدمة على نطاق واسع في مجال الطب الحيوي ، والتحليل الكيميائي ، وتكنولوجيا النانو ، microfluidics هي واحدة من النوى . من خلال التحكم في تدفق السوائل على نطاق ميكرون ، فإنه يمكن إعداد العينة ، وتحليل رد الفعل . لأن التجارب ميكروفلويديك غالبا ما تتطلب دقة عالية والاستقرار ، وضمان الدقة والاستقرار ليس فقط تحديا تقنيا ، ولكن أيضا ضمان النجاح في التطبيق العملي .
متطلبات الدقة الدقيقة التحكم في التدفق
جوهر تجربة ميكروفلويديك هو السيطرة على تدفق السوائل . الدقة هي أساسا المتجسدة في التحكم في التدفق ، وتنظيم درجة الحرارة ، وقت رد الفعل ، وهلم جرا . في العديد من التجارب ، حتى الأخطاء الصغيرة يمكن أن يؤدي إلى انحراف كبير في النتائج التجريبية . ولذلك ، فإن متطلبات الدقة يمكن وصفها في الجوانب التالية .
1 . تدفق الدقة : تدفق الدقة هي واحدة من مؤشرات الأداء الرئيسية . من الضروري السيطرة على سرعة تدفق السوائل المختلفة في متناهية في التجربة ، و تقلب طفيف في معدل التدفق قد يؤدي إلى حالة رد فعل غير متناسقة ، مما يؤثر على النتائج التجريبية . وخاصة في بعض التجارب الطبية الحيوية ، والسيطرة على تدفق الجسيمات الدقيقة مثل الخلايا والأدوية أمر بالغ الأهمية من أجل التكرار والاعتمادية . طرق التحكم في التدفق المشترك تشمل مضخة تدفق مستمر ، كهرضغطية القيادة ، وما إلى ذلك هذه الأساليب يمكن أن توفر دقة عالية التحكم في التدفق في الدقيقة fluidic نظام التحكم .
2 - دقة التحكم في درجة الحرارة : في بعض التجارب ميكروفلويديك ، درجة الحرارة له تأثير حاسم على نتائج التفاعل . نظام التحكم في درجة الحرارة يجب أن تكون قادرة على ضبط والحفاظ على درجة الحرارة المطلوبة بدقة ، وتجنب الأخطاء التجريبية الناجمة عن الفرق في درجة الحرارة كبيرة جدا أو درجة الحرارة تقلب سريع جدا . التحكم في درجة الحرارة مهم جدا في العديد من التجارب ، مثل التفاعلات الكيميائية والبيولوجية ، خلية ثقافة . من أجل ضمان استقرار درجة الحرارة ، وعادة ما تكون مجهزة الحرارية مبردات وأنظمة التدفئة لضمان أن النظام يمكن الحفاظ على درجة حرارة ثابتة في مختلف الظروف التجريبية .
3 - الضغط و التحكم في التدفق : الضغط و سرعة التدفق هي اثنين من المعالم الهامة في نظام ميكروفلويديك . . . . . . . إعداد الصك يجب أن تكون قادرة على السيطرة على ضغط السائل ، وخاصة في التعامل مع السوائل عالية اللزوجة أو عالية الدقة التفاعلات الكيميائية ، ومراقبة الضغط مهم جدا . تغيير الضغط ليس فقط يؤثر على سرعة التدفق ، ولكن أيضا قد تؤثر على عملية الخلط ، رد فعل وفصل مختلف السوائل في التجربة .
متطلبات الاستقرار الجزئي التحكم في التدفق
بالإضافة إلى الدقة والاستقرار هو المفتاح لضمان نجاح التجربة . الاستقرار ليس فقط يشير إلى اتساق المعدات في عملية طويلة ، ولكن أيضا موثوقية المعدات في مختلف الظروف التجريبية . المعدات مع ضعف الاستقرار قد تعاني من مشاكل مثل الانجراف ، خطأ ، وما إلى ذلك ، مما يؤدي إلى عدم تكرار أو حتى الانتهاء من التجربة .
1 - على المدى الطويل الاستقرار التشغيلي : عادة ما يستغرق وقتا طويلا لتحقيق الاستقرار في العملية ، لا سيما في حاجة إلى إجراء العديد من التجارب أو الإنتاج الضخم . إذا كان الجهاز يظهر تدهور الأداء أو الفشل ، قد يؤدي إلى انحراف أو عدم اتساق النتائج التجريبية . من أجل تحسين الاستقرار على المدى الطويل من المعدات ، مصنعين عادة تصميم واختبار المكونات الأساسية للمعدات ، مثل المضخات ، وأجهزة الاستشعار ، وما إلى ذلك ، لضمان أنها لا تزال قادرة على الحفاظ على استقرار الانتاج على المدى الطويل استخدام .
2 - القدرة المضادة للتشويش : في تجربة ميكروفلويديك ، العوامل البيئية ، مثل تقلبات درجة الحرارة ، التداخل الكهرومغناطيسي ، وهلم جرا ، قد تؤثر على النتائج التجريبية . من أجل تحسين الاستقرار ، من الضروري النظر في القدرة المضادة للتشويش . على سبيل المثال ، وأجهزة الاستشعار يجب أن تكون قادرة على التكيف مع التغيرات في البيئة الخارجية ، وتجنب العوامل الخارجية على نتائج القياس .
3 - تصميم المعدات الزائدة عن الحاجة : من أجل ضمان الاستقرار ، بعض المعدات المستخدمة في تصميم زائدة عن الحاجة ، وهذا هو ، مزدوجة أو متعددة النسخ الاحتياطي من المكونات الرئيسية . على سبيل المثال ، قد تكون مجهزة المعدات مع مضخة احتياطية ، احتياطية نظام التدفئة ، وما إلى ذلك ، لضمان أن النظام لا يزال يعمل في حالة فشل المكونات الرئيسية ، وبالتالي تحسين الاستقرار العام والموثوقية .
طريقة لتحسين دقة واستقرار microfluidic تحكم
1 . تحسين دقة التحكم في التدفق : استخدام تكنولوجيا الضخ ، مثل محرك كهرضغطية مضخة ، مضخة محرك خطوة ، وما إلى ذلك ، يمكن تحسين دقة التحكم في التدفق . من أجل ضمان استقرار تدفق ، تدفق يمكن تعديلها في الوقت الحقيقي للقضاء على التدخل الخارجي من خلال الجمع بين نظام مراقبة ردود الفعل .
2 - تحسين نظام التحكم في درجة الحرارة : استخدام نظام التبريد والتدفئة الحرارية لضمان دقة التحكم في درجة الحرارة . تصميم معقول من أجهزة استشعار درجة الحرارة ، وتجنب توزيع درجات الحرارة غير موحدة .
3 - تعزيز اختبار ومعايرة المعدات : اختبار ومعايرة المعدات بانتظام لضمان دقة واستقرار تدفق ، درجة الحرارة ، الضغط وغيرها من المعالم الرئيسية . على وجه الخصوص ، بعد فترة طويلة من استخدام المعدات عرضة الشيخوخة ، لذلك ، والتفتيش والصيانة الدورية هو المفتاح لضمان أداء المعدات .
4 - اعتماد نظام مراقبة ذكي : إدخال نظام مراقبة ذكي ، والجمع بين بيانات الاستشعار لجعل التكيف الدينامي ، في الوقت الحقيقي رصد وتحسين تجربة ميكروفلويديك المعلمات ، وتحسين دقة واستقرار النظام .
دقة واستقرار جهاز التحكم في التدفق الجزئي يؤثر بشكل مباشر على نجاح التجربة . في ظل خلفية من التطور المستمر في تكنولوجيا التحكم في التدفق الجزئي ، وكيفية تحسين دقة واستقرار المعدات أصبحت مشكلة ملحة في البحث العلمي والتطبيقات الصناعية . من خلال الاستفادة المثلى من تصميم المعدات ، وتحسين نظام التحكم ، وتعزيز صيانة المعدات ، وما إلى ذلك ، دقة والاستقرار يمكن أن تحسن بشكل فعال ، وبالتالي تعزيز تطبيق تكنولوجيا التحكم في التدفق الجزئي في مختلف المجالات .