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如何選擇微流體導管?

Tips: 汶顥提供微流控導管接頭(如:PEEK/PTFE/PE/石英毛細管、不銹鋼/PEEK各種類型接頭及堵頭等)。

微流控芯片導管接頭產品

在選擇微流體管路時必須考慮幾個參數。根據您的應用,為您的微流控實驗選擇合適的管道可以大大提高流量控制設置的效率和科學結果的質量。在與微流體研究人員討論時,似乎大多數人沒有花時間為他們的特定應用正確選擇最佳的管道和配件。出于這個原因,我們決定創建本教程,以幫助研究人員在為其實驗選擇正確的微流體管道時節省寶貴的時間。

微流體管中的死體積

微流體導管中的死體積

管道或連接器中的高死體積可能有四個缺點:

1  由于管內液體速度拋物線分布,完全更換液體的時間可能比您想象的要長,管內液體的完全更換需要通過一定量的液體,管的體積。傳輸時間可近似如下:  t = V /φ  其中V是管死體積,φ是流量。在這種情況下,將1體積的管子轉移,但出口處液體的組成仍然具有?30%的先前液體的剩余量。轉移時間(和液體量)必須乘以系數6,以消除先前的液體> 95%。

2流體沿管道的高轉移時間: 在實驗開始時,更換管道中的液體的時間或填充管道的時間。

3如果試管必須裝滿昂貴或稀有的樣品,則需要消耗大量樣品。死體積可以計算如下:V = L *π*ID?/ 4其中ID是內徑,L是管的長度。

4如果管子在操作過程中移動,或者由于流體慣性停止流動,管子的內部容積可能因其變形而發生變化。對于低流量應用,這些體積變化會導致微流體芯片中出現意外的流動或振蕩。這些問題很大程度上取決于設置的配置,并且難以預測,但總的來說,為了限制這些效應,對于低流量應用,必須避免使用大型管道。

微流體管的流暢性

微流體導管的流暢性

對于非常低的流量應用,壓力會使管變形,導致其內部容積發生變化。這種體積變化通常導致使用死端管路時壓力平衡下降。由內部壓力引起的管的變形可以使用以下關系粗略地近似:dV / V = 2P / E(對于厚壁管)或dV / V = P * R /(E * t)(對于薄壁管),其中P是壓力變化值,E是管材的楊氏模量,R是管半徑,t是管的厚度(常用管的值在下面給出)。為了限制管子的順應效應,小管子和剛管是首選,可以使用注射泵流量穩定器微流控套件但有時軟管的高柔順性也可以以復雜的方式用于使用注射泵時經常觀察到的  注射泵流量穩定器微流體套件。

微流體管道中的壓力下降

對于薄毛細管,與微流控芯片中的壓降相比,沿著管的壓降可以變得不可忽略和/或占優勢。由管的流體阻力引起的這種壓降可以通過使用Poiseuille low來近似如下:dP =8Lη.Q/ pi.R ^ 4。其中L是管長,Q是管中的流速,η是流體的粘度。典型數字在下表中給出。 流體阻力通常用于微流體裝置中,以消除由液滴產生造成的流速不穩定性和壓力變化,或使低流阻設置在低流速下工作。 標準微流控導管的優點和缺點 	5/32管	1/16管材	1/32管道	1/16毛細管 導管套件	?Luer Lock 7/32管件套件	?1/16 TYGON油管套件 ?1/16 PTFE TEFLON管件套件	?1/32 PTFE管材套件	??1/16 Peek流動阻力套件 外徑 尺寸(mm)	5/32(4)	1/16(1.6)	1/32(0.8)	1/16(1.6) 內徑 尺寸(mm)	1/8(3.2)	500微米	300微米	65μm 死體積 (1)	450μL	20μL	7μL	0.33μL 壓強 (2)	0.12Pa /(μL/ min)	65Pa /(μL/ min)	500Pa /(μL/ min)	17000Pa /(μL/ min) 合規因素 (3)	18%/ MPa(8.1μL)	11%/ MPa(220 nL)	0.4%/ MPa(2.8nL)	0.05%/ MPa(16μL) 最大 工作壓力	2.5bar	> 10bar*	> 100bar*	> 100bar* 油管類型	Tygon R3603	Tygon S54HL或PTFE	PTFE	PEEK 優點	?兼容各種直徑。 ?使用方便。 ? 對于大多數應用而言,流體阻力可忽略不計。	?易于處理。 ?適用于大多數 應用。	?合規性很低。 ?耐高壓。	?合規性很低。 ?耐高壓。 缺點	?軟管(低流量高順應性)。 ?高死體積。 ?如果管道移動,則容量變化很大。 ?中等壓力。	?高流體阻力。	?套圈是強制性的。 ?高流體阻力。	?套圈是強制性的。 ?高流體阻力。 典型 應用	?大流量連接  (壓力控制器 - 儲液器連接), ?流體轉移。	?流體運輸。 ?注射泵流量穩定器微流控套件 ?注射泵流量穩定器微流控套件	?液滴。 ?分離科學。	?分離科學。 ?微流體流動阻力。 (1)對于10cm長度的管,(2)對于10cm長度的管,給定每μL/ min的水流速,(3)對于10cm的管的體積變化和1bar的壓力變化,*取決于連接類型。

對于薄毛細管,與微流控芯片中的壓降相比,沿著管的壓降可以變得不可忽略和/或占優勢。由管的流體阻力引起的這種壓降可以通過使用Poiseuille low來近似如下:dP =8Lη.Q/ pi.R ^ 4。其中L是管長,Q是管中的流速,η是流體的粘度。典型數字在下表中給出。 流體阻力通常用于微流體裝置中,以消除由液滴產生造成的流速不穩定性和壓力變化,或使低流阻設置在低流速下工作。

標準微流控導管的優點和缺點


5/32管

1/16管材

1/32管道

1/16毛細管

導管套件

§ Luer Lock 7/32管件套件

§ 1/16 TYGON油管套件

§ 1/16 PTFE TEFLON管件套件

§ 1/32 PTFE管材套件

§ ?1/16 Peek流動阻力套件

外徑 尺寸(mm)

5/32(4)

1/16(1.6)

1/32(0.8)

1/16(1.6)

內徑 尺寸(mm)

1/8(3.2)

500微米

300微米

65μm

死體積 (1)

450μL

20μL

7μL

0.33μL

壓強 (2)

0.12Pa /(μL/ min)

65Pa /(μL/ min)

500Pa /(μL/ min)

17000Pa /(μL/ min)

合規因素 (3)

18%/ MPa(8.1μL)

11%/ MPa(220 nL)

0.4%/ MPa(2.8nL)

0.05%/ MPa(16μL)

最大
工作壓力

2.5bar

> 10bar*

> 100bar*

> 100bar*

油管類型

Tygon R3603

Tygon S54HL或PTFE

PTFE

PEEK

優點

§ 兼容各種直徑。

§ 使用方便。

§ 
對于大多數應用而言,流體阻力可忽略不計。

§ 易于處理。

§ 適用于大多數
應用。

§ 合規性很低。

§ 耐高壓。

§ 合規性很低。

§ 耐高壓。

缺點

§ 軟管(低流量高順應性)。

§ 高死體積。

§ 如果管道移動,則容量變化很大。

§ 中等壓力。

§ 高流體阻力。

§ 套圈是強制性的。

§ 高流體阻力。

§ 套圈是強制性的。

§ 高流體阻力。

典型
應用

§ 大流量連接  (壓力控制器 - 儲液器連接),

§ 流體轉移。

§ 流體運輸。

§ 注射泵流量穩定器微流控套件

§ 注射泵流量穩定器微流控套件

§ 液滴。

§ 分離科學。

§ 分離科學。

§ 微流體流動阻力。

1)對于10cm長度的管,(2)對于10cm長度的管,給定每μL/ min的水流速,(3)對于10cm的管的體積變化和1bar的壓力變化,*取決于連接類型。