Skausmo taškas

Šiuolaikiniuose analitiniuose prietaisuose, automatizuotose siurbimo sistemose ir vaistų tiekimo įrenginiuose skysčių kapiliarai atlieka svarbiausią užduotį transportuoti kraują, reagentus, dujas ar vaistus. Tačiau esami skysčių pernešimo sprendimai yra kupini paslėptų skausmo taškų. Po ilgo naudojimo polimeriniai vamzdeliai „šliaužia“, todėl jungiamosios detalės atsilaisvina ir nuteka; plastikinės medžiagos sugeria lipiduose-tirpius vaistus ar reagentus ir vėliau juos desorbuoja, išeikvodamos brangų produktą ir sukeldamos kryžminį-užteršimą. Įrenginiams, kuriems reikalingas autoklavavimas, polimeriniai vamzdeliai sensta ir trapūs.

Kita vertus, nors metaliniai vamzdžiai išsprendžia cheminį suderinamumą ir matmenų stabilumą, tradiciniai metaliniai vamzdžiai yra standūs ir negali prisitaikyti prie sudėtingų kelių{0}}matmenų išdėstymo automatinėje įrangoje. Inžinieriai turi naudoti daugybę alkūnių ir jungiamųjų detalių, didindami tuščią tūrį, nuotėkio taškus ir įvesdami nenuspėjamą skysčių atitiktį. Kai siurbliai ir vožtuvai veikia greitai, dėl šio atitikimo atsispindi slėgio -bangos ir sutrinka skysčio impulso stabilumas. Atliekant didelio našumo{5}}atranką, mikro-burbuliukų gaudyklė arba slėgio svyravimai gali sugadinti visą partiją. Pramonei skubiai reikia skysčių kapiliaro, kuriame metalo cheminis inertiškumas būtų suderintas su polimeriniu -lankstumu.

Principas

Skysčio kapiliaro dizaino esmė slypi tametikslus atitikties paskirstymas. Jame naudojamos metaliniams vamzdeliams būdingos savybės kaip patikima kliūtis skysčiams transportuoti, o pjovimo lazeriu metu sienoje sukuriamos valdomos lanksčios zonos, leidžiančios lenkti trimatėje erdvėje be papildomų jungčių.

Veikimo principas pagrįstas įtempių pasiskirstymu plonasieniuose{0}}cilindruose. Kai vamzdis lenkiasi, išorinė sienelė yra įtempta, o vidinė - suspaudžiama. Iškirpdami 0,012 mm pločio plyšius, lokaliai pakeičiame ruožo inercijos momentą. Nuolatiniai spiraliniai pjūviai paverčia vamzdį nuosekliais lankstymo vyriais, leidžiančiais lenkti įvairiomis kryptimis; pertraukiami spiraliniai pjūviai suteikia galimybę lenkti, išlaikant ištisines ašines metalines juostas, kad būtų išvengta pailgėjimo veikiant vidiniam slėgiui ar išorinei įtampai. Kapiliarams, kurie veikia kaip siurblio galvutės arba vožtuvo pavaros, 17-7PH kritulių-grūdintas nerūdijantis plienas pasižymi spyruokliniu{11}}kaip atsparumu nuovargiui, o L605 kobalto ir chromo lydinys užtikrina itin aukštą takumo ribą, kad būtų atsparus išsipūtimui esant aukštam slėgiui. Dėl šios konstrukcijos skysčio kapiliaras tampa aktyviu „skysčio jungtimi“, prisitaikančiu prie prietaiso mechaninio judesio, o ne pasyviu kanalu.

Įrangos klasifikacija

• Analitinis skysčio kapiliaras: 316 l nerūdijantis plienas, ypač aukšta vidinio paviršiaus apdaila ir griežta ID tolerancija, naudojama IVD analizatoriuose mėginiams / reagentams transportuoti, užtikrinant minimalią adsorbciją ir nulinį kryžminį -užteršimą.
• Reagentas kapiliaras: vidinis paviršius pasyvuotas arba padengtas PTFE{0}}, koroziniams arba didelio{1}}klampumo reagentams; išorinės sienos lazerinis-pjovimas, skirtas lankstumui kompaktiškose instrumentų erdvėse.
• Suderinamas siurblio kapiliaras: 17-7PH arba pertraukiamas spiralinis raštas, veikiantis kaip lankstus elementas mikroperistaltiniuose siurbliuose arba diafragminiuose siurbliuose, pakeičiantis tradicinius guminius/silikono vamzdelius, kad būtų ilgesnis tarnavimo laikas.
• Aukšto{0}}slėgio skysčio kapiliaras: L605 kobalto -chromo lydinys, skirtas ypač aukštam skysčio slėgiui (pvz., aukšto-slėgio kontrastiniam įpurškimui).
• Pagal užsakymą pagamintas skysčių kelias: Integruoti lazeriu{0}}pjaustomi hibridiniai modeliai, leidžiantys infuzuoti, išvėdinti, maišyti arba padalinti viename vamzdyje.

Praktinis vadovas

1. Skysčių dinaminis modeliavimas: Prieš pasirinkdami medžiagą, atlikite CFD modeliavimą su tikrais skysčiais (atsižvelgdami į klampumą ir tankį). Netirkite tik vandeniu, nes vaisto reologija gali labai skirtis.
2. Venkite staigių posūkių: Net ir naudojant lazerinį{0}}pjūvį, venkite lenkimo spindulių, mažesnių nei 5 × vamzdžio OD, kad išvengtumėte vietinės įtampos koncentracijos ir nuovargio lūžių.
3. Lazerinis ventiliacijos dizainas: Įdėkite mikrolazeriu{0}}pjaunamas ventiliacijos angas sistemos aukštuose taškuose arba skysčio sąstingio kampuose, kad pašalintumėte oro-užraktą ir užtikrintumėte nuolatinius skysčio impulsus.
4. Paviršiaus pasyvavimas ir valymas: Visi 316L kapiliarai turi būti griežtai pasyvinti ir išvalyti ultragarsu 1000 ar aukštesnės klasės švariose patalpose, atliekant kietųjų dalelių bandymą, kad atitiktų ISO 10993 biologinį suderinamumą.
5. Sistemos{0}}lygio patvirtinimas: Kiekybiškai įvertinkite užpildymo tūrį ir pernešimą. Jei naudojate automatizuotus įrenginius, atlikite milijonus ciklo testų, kad patvirtintumėte pjovimo zonų nuovargį.

Tikra{0}}pasaulio patirtis

Garsi IVD įmonė, kurianti visiškai automatizuotą biocheminį analizatorių, susidūrė su dideliu reagento pernešimu. Likęs reagentas PTFE vamzdeliuose užteršė vėlesnius tyrimus, todėl padidėjo klaidingai teigiamų rezultatų rodiklis. Įvairūs praplovimo protokolai nepavyko. Perjungimas į 316 l skysčio kapiliarą su lazeriu{5}}pjaustytais lanksčiais segmentais ir giliu elektropoliravimu sumažino reagento adsorbciją. Itin mažas metalo šiurkštumas neleido prilipti, o lankstūs pjūviai leido laisvai jungtis-išvesti instrumento viduje, pašalinant negyvus kampus. Perkėlimas sumažėjo daugiau nei 90%, todėl buvo pasiektas precedento neturintis tikslumas. Pamoka: tiksliųjų skysčių sistemose vamzdžių paviršiaus chemija ir geometrija dažnai nusveria siurblio vožtuvo tikslumą.

Išvada

Skysčių kapiliarai jungia mikro{0}}skysčių pasaulį ir makro{1}}mechanines sistemas. Jie įrodo, kad dėl pažangios gamybos iš prigimties standus metalas gali atitikti ir lankstumą, konkuruojantį su biologiniais audiniais. Tiksliosios medicinos ir laboratorijų automatizavimo eroje skysčių kapiliarai nustato prietaisų veikimo ribas.

Outlook ir rekomendacijos

Ateityje skysčių kapiliarai taps „protingi“ ir „daugia{0}}funkciniai“. Kai mikrofluidikai susilieja su makro prietaisais, galime pamatyti lazeriu{2}}išpjautus kapiliarus, kuriuose integruoti optiniai langai, slėgio jutikliai arba mikro{3}}šildytuvai. Pirkėjai turėtų sutelkti dėmesį į tiekėjų medžiagų mokslo galimybes, lazerinio proceso stabilumą ir užbaigtą ISO 13485 sistemą nuo MTTP iki masinės gamybos.