微流控在廣義上包括用于操作和監(jiān)測微尺度上的流體的工具和技術(shù)。可以說，微流控體系最不可缺少的兩個部分就是微流控芯片和用于驅(qū)動控制芯片內(nèi)流體流動的設(shè)備。根據(jù)不同的用途，不同的微流體控制系統(tǒng)都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)。本文概述了一些最普遍的微流體控制設(shè)備，包括它們的相對優(yōu)缺點(diǎn)和它們最合適的應(yīng)用場景。 ? 1. 注射泵 注射泵是最常用的微流體控制系統(tǒng)，與其他流體控制方法相比，其具有簡便和成本低的優(yōu)勢，在微流控體系中已有很長的運(yùn)行時間。注射泵通?？梢苑譃閮煞N：經(jīng)典注射泵和無脈沖注射泵。經(jīng)典注射泵成本極低，但會在低流速時產(chǎn)生流體的振蕩。而無脈沖注射泵極大地改善了流體的穩(wěn)定性。由于無脈沖注射泵更適用于微流體的控制，因此下文將主要介紹無脈沖注射泵的優(yōu)缺點(diǎn)，但許多基本原理還是與經(jīng)典注射泵相同。注射泵最大的優(yōu)點(diǎn)是簡便性，即使沒有專業(yè)常識背景，注射泵也能在幾分鐘內(nèi)安裝完成并泵送微流體。將注射泵進(jìn)行程序化設(shè)置，用戶不僅可以對流體進(jìn)行簡單的注入和回吸，而且可以進(jìn)行個性化定制實現(xiàn)由簡單到復(fù)雜的微流體流動控制，為流動控制方法增加更多的通用性。但是無脈沖注射泵的主要缺點(diǎn)是響應(yīng)性。注射泵的響應(yīng)速度相當(dāng)緩慢，根據(jù)微流體的設(shè)置從幾秒到幾小時不等。 優(yōu)勢 （1）根據(jù)微流體實驗的目的可以快速搭建并應(yīng)用； （2）無脈沖注射器泵的不穩(wěn)定性小于1% （3）允許用戶定義微流控實驗中使用的流體總量 （4）可以產(chǎn)生幾百巴的高壓 （5）在實驗中即使遇到不同的微流體阻力，平均流速仍保持不變（除非由于泵堵塞而產(chǎn)生過度壓強(qiáng)）。 ? 不足 ?（1）對微流體阻力的流速響應(yīng)時間從秒到小時不等。 ?（2）沒有流速傳感器不可觀測到瞬時的流速變化。 ?（3）過度微流體阻力(如通道或?qū)Ч芏氯?的會造成壓力積累而使注射失敗。 ?（4）注射器的體積有限，限制了微流體的總體積，對于長時間的實驗也比較難于實現(xiàn)。 ? 2. 蠕動泵 微流控蠕動精密泵的工作原理是：在圓形泵殼內(nèi)，有幾個附著在轉(zhuǎn)子上的滾子，通過中心滾軸滾動，這些滾子擠壓硅膠管，迫使流體沿指定方向蠕動。他們可以使微流體進(jìn)行連續(xù)不斷的循環(huán)，同時可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的脈沖式流速，這非常適合于周期較長的微流控實驗。蠕動泵的另一優(yōu)勢是非流體接觸操作，即泵的微流體和泵機(jī)構(gòu)本身是被硅膠管完全隔離的。這對于必須密切控制污染風(fēng)險或使用危險介質(zhì)的應(yīng)用來說是非常關(guān)鍵的。 ???????????? ?????????????????? 優(yōu)勢 （1）易組裝 （2）連續(xù)循環(huán)流體不限制流體總體積。 （3）可以在一個封閉的循環(huán)系統(tǒng)中對同一樣本進(jìn)行再循環(huán)。 （4）并行多個通道可以獨(dú)立操作。 （5）適應(yīng)高粘度液體。 ? 不足 （1）流體流速振蕩大。 （2）有較大的振動和噪音產(chǎn)生。 （3）微流體管必須不定期更換。 ? 3. 程控壓力泵 程控壓力泵的工作原理是通過給密閉的溶液存儲器內(nèi)施加壓力，使液體從儲液器中泵出并通過連接管線進(jìn)入微流控芯片。因為壓力控制可以在極短時間內(nèi)(100ms)形成無脈沖微流體，因此該類設(shè)備主要應(yīng)用在需要微流體壓力快速響應(yīng)和穩(wěn)定流體流速的實驗中。不同于注射泵，系統(tǒng)中沒有機(jī)械部件來驅(qū)動流體，使得流體在任何流速保持平穩(wěn)。而且，在壓力驅(qū)動下，流體流速的響應(yīng)在整個系統(tǒng)中沒有延遲性。通過結(jié)合相關(guān)壓力傳感器或則流速傳感器的反饋，用戶可以精確地控制微流控芯片中流體的壓力和流速。 ? ????????? ? ? 優(yōu)勢 （1）壓力驅(qū)動確保無脈沖流體； （2）樣本體積可以達(dá)到幾升； （3）超短壓力響應(yīng)時間（約100毫秒）； （4）多通道獨(dú)立控制； （5）根據(jù)流量傳感器的反饋，易于對流速的控制。 ? 不足 （1）壓力控制器的壓力不可過高（10巴）。 （2）壓力失衡會造成流體回流。 （3）相對于其他壓力控制的方法，成本較高。 ? 如果您是微流控系統(tǒng)的使用者，正在尋找流體控制的解決方案，建議您花時間與我們討論您的應(yīng)用，我們可以為您提供最適合您的微流控制系統(tǒng)。