微量注射泵在微流控領(lǐng)域的應(yīng)用

    微流控技術(shù)是指在微觀尺寸下控制、操作和檢測復(fù)雜流體的技術(shù)，是在微電子、微機(jī)械、生物工程和納米技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門全新交叉學(xué)科。近年來微流控技術(shù)的快速發(fā)展，已經(jīng)在化學(xué)、醫(yī)藥及生命科學(xué)等領(lǐng)域上造成革命性的沖擊。隨著微流控芯片技術(shù)的發(fā)展，微流體技術(shù)作為微流控芯片一項(xiàng)關(guān)鍵支撐技術(shù)也得到了人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。

在生物、化學(xué)、材料等科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常需要對(duì)流體進(jìn)行操作，如樣品DNA的制備、液相色譜、PCR反應(yīng)、電泳檢測等操作都是在液相環(huán)境中進(jìn)行。如果要將樣品制備、生化反應(yīng)、結(jié)果檢測等步驟集成到微流控芯片上，則實(shí)驗(yàn)所用流體的量就從毫升、微升級(jí)降至納升或皮升級(jí)，這時(shí)功能強(qiáng)大的微流體裝置就顯得非常重要了。微量注射泵做為微流控領(lǐng)域是最經(jīng)常使用的一種流量控制系統(tǒng)，可以提供無脈動(dòng)且持續(xù)穩(wěn)定的流量輸出。

微量注射泵的主要優(yōu)勢(shì)是易于使用，流量平穩(wěn)、無脈動(dòng)，主要弱點(diǎn)是響應(yīng)性（時(shí)間響應(yīng)的快慢），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。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，但可以使用特定的微流體導(dǎo)管及緩沖裝置來進(jìn)行調(diào)節(jié)。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）允許快速設(shè)置微流控實(shí)驗(yàn)裝置

（2）平滑精準(zhǔn)的流體控制，可低至皮升/分鐘，且流量穩(wěn)定性低于1%

（3）注射液體量對(duì)于長時(shí)間的實(shí)驗(yàn)來講是可知的

（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)間的快慢可通過使用特定的微流體導(dǎo)管及緩沖裝置來進(jìn)行調(diào)節(jié)

（2）沒有流量計(jì)，在暫態(tài)過程（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)無限制的增加。產(chǎn)生的壓力增加到一定程度便會(huì)反過來損壞器件

（4）微量注射泵無法實(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）需要根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)條件來仔細(xì)的選擇注射器的大小，以此來避免注射泵的步進(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)需要通過使用一致性的微流體導(dǎo)管來進(jìn)行降低

Acmer至方實(shí)驗(yàn)室注射泵LSP-U系列可提供高精度的微量注射，全觸摸屏界面，設(shè)置及操作便捷，兼容0.5uL至100mL注射器，同時(shí)允許客戶自定義設(shè)置注射器規(guī)格。行程控制精度高達(dá)0.0125um/微步，可實(shí)現(xiàn)0.1pL/min-21.827mL/min(60mL注射器)流量范圍，流量在線可調(diào)，同時(shí)具有流量校準(zhǔn)功能。