Принцип работы шприцевого насоса
Поршень подключен к источнику линейного движения, который управляет скоростью, с которой приводится в движение поршень, таким образом осуществляется контроль доставки содержимого.
Если диаметр шприца известен, прибор адаптирует его линейную скорость к требуемому расходу по следующей формуле: Q= vSQ – скорость потока, v - скорость поршня, S – сечение. |
Технические свойства шприцевого насоса
Одно из главных преимуществ шприцевых насосов заключается в том, что пользователь может легко адаптировать рабочий диапазон инструмента, изменяя диаметр шприца. Малый диаметр шприца обеспечивает лучший контроль при низких скоростях потока, но при меньших расходных объемах. Напротив, больший диаметр обеспечивает большие объемы, но снижает производительность при низких скоростях потока. Еще одним главным преимуществом шприцевых насосов является возможность легко узнать скорость потока.
Скорость потока на Вашем чипе
Шприцевой насос, как и другие инъекционные системы, в основном характеризуется временем стабилизации и стабильностью. Время стабилизации зависит от качества механики и жидкостного сопротивления и варьируется от долей мс до часов в разных системах при разных жидкостях. При изменении скорости потока поршень толкает шприц, давление в системе увеличивается, а шприц деформируется, вместо того чтобы привести жидкость в движение. Крайне важно получить оценку степени реакции скорости потока в Вашем эксперименте, поскольку незнание фактической скорости потока является одной из основных причин неудачи эксперимента.
Стабильность и скорость потока
Стабильность потока шприцевого насоса зависит от смещения поршня (шага двигателя) и диаметра шприца (меньший диаметр – большая стабильность). Нестабильный поток выглядит дискретным и имеет колебания на графике. Подводя итог, можно сказать, что производительность шприцевого насоса зависит от качества его двигателя и механической точности его движущихся частей. Этот инструмент, как правило, обеспечивает надежную работу. При низких скоростях потока может возникнуть некоторая нестабильность. Модернизация микрофлюидного шприцевой насосаЗа последние несколько лет появилось несколько решений, компенсирующих основные недостатки шприцевых насосов. |
Шприцевые насосы для стабильного потока
Высокоточные шприцевые насосы имеют модернизированный сердечник с двигателями с сотней тысяч ступеней, автоматические моторные шестерни для регулировки скорости в зависимости от скорости потока и точного механического контакта между движущимися механическими частями. Эти шприцевые насосы, как правило, дороги, но достаточно эффективны, чтобы свести к минимуму колебания потока для 90% микрофлюидных применений. Тем не менее, время отклика потока остается проблемой даже с такими шприцевыми насосами.
Датчики потока
В системе со шприцевым насосом можно контролировать поток в режиме реального времени благодаря использованию датчика потока. Скорость потока можно настроить вручную для получения нужного времени отклика. Это простой и эффективный способ преодолеть проблему неопределенной скорости потока.
Улучшите время отклика с датчиком потока с контуром обратной связи
Датчик потока с контуром обратной связи имеет программное обеспечение, которое регулирует скорость в зависимости от данных, полученных с датчика потока. Скорость может быть изменена за сотую долю миллисекунды. Вы можете самостоятельно запрограммировать контур обратной связи с помощью LabVIEW или MatLab, используя, нашу библиотеку или купить готовый шприцевой насос с контуром обратной связи. Этот метод позволит уменьшить время отклика, не влияя на стабильность потока.
Контур обратной связи по давлению
В некоторых случаях исследователи хотят обеспечить постоянное давление в своем микрофлюидном устройстве (независимо от сопротивления жидкости или других источников давления). Здесь вы также можете запрограммировать контур обратной связи самостоятельно, используя нашу библиотеку или купив шприцевой насос, который уже включает в себя контур обратной связи.
Ограничение колебаний фильтром для нижних частот
Фильтр нижних частот — это калиброванная упругая емкость, например, эластичная трубка, соединенная с жидкостным сопротивлением. Это дешевый способ ограничения колебаний, однако, он снижают быстродействие Вашей системы. Лучше заранее приобрести набор различных фильтров нижних частот для вашей лаборатории
Ограничьте колебания потока и уменьшите время отклика: добавьте датчик потока с контуром обратной связи и жидкостный фильтр
Эффективным способом преодоления двух основных недостатков шприцевых насосов является использование датчика потока с контуром обратной связи и жидкостного фильтра. В этом случае фильтр сгладит колебания потока, а контур обратной связи датчика потока отрегулирует его так, чтобы он как можно быстрее достиг желаемой скорости. Здесь вы также можете самостоятельно запрограммировать контур обратной связи, используя библиотеку микрофлюидных датчиков расхода Elveflow и фильтр низких частот, или купив шприцевой насос, который уже включает в себя контур обратной связи.