Включение подходящего насоса в вашу систему обработки жидкостей

Jul 26, 2023

Брандок Кук, доктор философии, научный писатель-фрилансер. С ним можно связаться по адресу: [email protected].

Автоматизированная обработка жидкостей незаменима в биомедицинских рабочих процессах. Требуются развивающиеся технологии, такие как секвенирование нового поколения, проточная цитометрия и поверхностный плазмонный резонанс. Способность переносить широкий диапазон объемов и включать жидкости с разными химическими и физическими свойствами, обеспечивая при этом повторяемость, точность и воспроизводимость. Человеческие руки не могут достичь такой точности и постоянства, поэтому манипуляторы для жидкостей необходимы в современной лаборатории.

Однако шприцевые насосы являются наиболее универсальными и обычно используются в качестве OEM-компонентов в системах перекачки жидкостей.

Рассматривая покупку нового устройства для обработки жидкостей, покупатель часто видит полностью интегрированную и безупречную машину. Однако, помимо коробки с окном и руки робота, компоненты, составляющие его внутреннюю часть — насосы, клапаны, фитинги, трубки — часто поставляются несколькими разными производителями и собираются как продукция производителя оригинального оборудования (OEM). Потенциальная несовместимость между этими компонентами означает, что покупатели должны оценить свои потребности и найти подходящие детали для своего применения. Ниже приводится краткое руководство по выбору рабочей лошадки перекачивателя жидкостей: насоса.

Поскольку жидкость несжимаема, многие насосы используют положительное вытеснение для ее перемещения. Это позволяет расходу оставаться постоянным независимо от колебаний давления в системе, поверхностного натяжения, вязкости жидкости и внешней влажности. Поскольку манипуляторы могут перекачивать тысячи жидкостей небольшого объема в день, во многих насосах используются микрошаговые двигатели, которые при каждом шаге совершают небольшие частичные углы вращения, непрерывно подавая наноразмерные жидкости сотни раз за полный оборот.

Этим условиям могут удовлетворять шприцевые, поршневые и перистальтические насосы. Однако шприцевые насосы являются наиболее универсальными и обычно используются в качестве OEM-компонентов в системах перекачки жидкостей. Это связано с их способностью обрабатывать несколько источников закачки жидкости или положительного давления в рамках одного рабочего процесса, сохраняя при этом воспроизводимые и постоянные скорости потока. Эти параметры хорошо соответствуют точным рабочим процессам небольшого объема для микрофлюидики, проточной цитометрии и хроматографии.

Поршневой насос часто является лучшим вариантом для рабочих процессов с одной жидкостью, в которых материал конструкции насоса может быть оптимально подобран к солености, кислотности и/или едкости жидкости. Эти ограничения могут лучше всего относиться к рабочим процессам, которые также имеют постоянные скорости потока, но с меньшей изменчивостью, такие как перфузия, микродиализ и некоторые скрининги с высокой пропускной способностью.

Помимо рассмотрения технологии насосов, покупатели также должны оценить детали ожидаемых рабочих процессов, чтобы выбрать лучшие материалы для изготовления насосов.

Перистальтический насос действует аналогично физиологическому пищеварению. В этих насосах используются ролики для циклического сжатия гибких трубок и обеспечения потока жидкости после высвобождения, подобно тому, как люди глотают. Жидкость контактирует только с внутренней частью трубки, что позволяет избежать проблем совместимости с клапанами, уплотнительными кольцами и другими разъемами. Однако требование, чтобы эластомерные трубки оставались гибкими в течение миллионов циклов, ограничивает выбор приемлемого материала трубок и химически совместимых жидкостей. По отдельности мембранные или диафрагменные насосы могут быстро дозировать сотни миллилитров сыпучих жидкостей в минуту через фиксированные наконечники, что делает их более подходящими для заливки и промывки планшетов перед экспериментальными рабочими процессами или после них.

Помимо рассмотрения технологии насосов, покупатели также должны оценить детали ожидаемых рабочих процессов, чтобы выбрать лучшие материалы для изготовления насосов. Это выходит за рамки химических свойств жидкостей, их конкретных составов, молярности, растворителей, в которых растворяются химические вещества, и условий эксплуатации, включая температуру и давление, при которых они будут дозироваться или всасываться. Все эти факторы влияют на функционирование, эффективность и срок службы насосов и их вспомогательных клапанов и фитингов. Например, керамика лучше переносит моющие средства при повышенных температурах, чем нержавеющая сталь, а дополнительный молибден в нержавеющей стали 316 обеспечивает лучшую устойчивость к высоким солям по сравнению с нержавеющей сталью 304. Хорошее место для начала процесса открытия — это руководство по химической совместимости.