在為您的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用選擇注射泵時(shí)，壓力可能是一個(gè)重要的考慮因素，但是如何知道哪個(gè)泵可以滿足要求呢？使用單個(gè)注射器或者多個(gè)注射器都會(huì)影響壓力。要計(jì)算泵的Z終壓力，我們需要知道泵的線性力，該線性力與注射器將要承受的壓力直接相關(guān)。因此，本文將討論線性力，如何計(jì)算線性力以及線性力為什么很重要。

我們將介紹線性力的基本原理，以了解注射泵背后的機(jī)理。我們還將通過(guò)示例計(jì)算力和壓力。希望通過(guò)本文的介紹，您將對(duì)注射泵的工作方式有更深入的了解。

線性力基礎(chǔ)
注射泵使用步進(jìn)電機(jī)線性致動(dòng)器，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為線性運(yùn)動(dòng)，這意味著電動(dòng)機(jī)的力將從扭矩傳遞到線性力。為了計(jì)算給定設(shè)備中的線性力，我們必須考慮4個(gè)因素：摩擦力、加速度力、重力和施加的作用力。線性力定義如下：

總線性力（TLF）=F（摩擦力）+F（加速度力）+F（重力）+F（施加的作用力）

施加的作用力是由步進(jìn)電機(jī)提供的力，但是，凈力由于摩擦而減?。ㄔ谳^高的速度下為較低的力）。實(shí)際上，摩擦力被當(dāng)作校正效率方面反映電動(dòng)機(jī)Z大力的一個(gè)因素。效率還受到執(zhí)行器中使用的螺桿（長(zhǎng)度和螺距）的影響，螺桿改變了移動(dòng)注射器活塞的螺母的速度?？紤]到這些特性，我們可以使用以下公式計(jì)算線性力。

線性力=（馬達(dá)或電機(jī)的Z大力 × 2π × 效率）/螺距

Linear Force = (Maximum force of the motor × 2π × efficiency)/pitch

例如，具有0.5Nm的電機(jī)和1mm螺距的螺桿和1mm/s速度的0.8效率的線性致動(dòng)器的線性力為：

線性力=（0.5Nm × 2×3.14× 0.8）/0.001m=2512 N=564.69 lbf

Linear force= (0.5 Nm × 2×3.14×0.8)/0.001 m = 2512 N = 564.69 lbf

如前所述，注射器中的壓力與泵的線性力有關(guān)?；叵胍幌?，壓力是在給定區(qū)域中施加的力的大小，例如，在這種情況下，如果我們使用直徑為0.3-inch的注射器，則Z終壓力將為：

壓力=564.69 lbf/（π/4 × (0.3)^2）=7998.44 psi

Pressure = 564.69 lbf/(π/4 × (0.3)^2) = 7998.44 psi

由于壓力與面積有關(guān)，因此，如果我們使用2個(gè)直徑為0.3-inch的注射器，則每個(gè)注射器承受的力和壓力是所計(jì)算壓力的一半。注射泵的優(yōu)點(diǎn)之一是，由于注射器中的面積小，我們可以承受高壓，這使得使用高質(zhì)量的注射器（用于高壓的不銹鋼）至關(guān)重要。

總之，我們可以說(shuō)，了解注射泵的線性力對(duì)于實(shí)驗(yàn)應(yīng)用選擇正確的型號(hào)是非常重要的，例如，粘性液體需要更高的壓力，或者您可能想要使用多個(gè)通道。

微流控液滴技術(shù)是近年來(lái)在微流控芯片上發(fā)展起來(lái)的一種研究幾微米至幾百微米尺度范圍內(nèi)微液滴的生成、操控及應(yīng)用的新技術(shù)。微液滴常作為微反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)生化反應(yīng)、試劑快速混合以及微顆粒合成等，極大地強(qiáng)化了微流控芯片的低消耗、自動(dòng)化和高通量等優(yōu)點(diǎn)。本次網(wǎng)絡(luò)課堂主要介紹了液滴微流控的發(fā)展歷程、微液滴產(chǎn)生方式、液滴微流控的應(yīng)用領(lǐng)域、液滴產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)裝置、雙乳液滴產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)等知識(shí)。

如何使用壓力控制器進(jìn)行超精確和響應(yīng)的流量控制？

由于微流控剛開始出現(xiàn)時(shí)采用注射泵以及注射泵易于尋找、使用等方面的歷史原因，使得注射泵是微流體實(shí)驗(yàn)應(yīng)用中Z常用的系統(tǒng)。然而，由于壓力控制獨(dú)特的性能可以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)，很多研究人員開始轉(zhuǎn)向壓力控制系統(tǒng)。

本文中，我們將解釋壓力驅(qū)動(dòng)的流量控制如何工作，不同驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)/缺點(diǎn)以及如何根據(jù)您的要求在注射泵和壓力控制之間進(jìn)行選擇。

組件列表
（1）微流體OB1 MK3流量控制器

（2）樣品儲(chǔ)液池

（3）液體流量傳感器

實(shí)驗(yàn)裝置連接圖：將您的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為強(qiáng)大的注射泵
壓力驅(qū)動(dòng)的流量控制是取代注射泵的明智選擇，它允許在毫秒響應(yīng)時(shí)間內(nèi)無(wú)脈沖流動(dòng)，包括在樣品儲(chǔ)液池內(nèi)使用氣體輸入壓力，以便將液體從儲(chǔ)液池流到您的微流體實(shí)驗(yàn)裝置。

流量控制原理
壓力控制器對(duì)儲(chǔ)液池如Eppendorf，F(xiàn)alcon或含有樣品的瓶子等施加壓力，然后，將液體平穩(wěn)且準(zhǔn)瞬間注入到微流體芯片中。

圖3：樣品儲(chǔ)液池被加壓，氣體推動(dòng)液體表面，流體將流過(guò)出口。因此，控制儲(chǔ)液池的輸入氣體的壓力將能夠控制流出儲(chǔ)液池的液體。由于采用壓電技術(shù)的壓電壓力調(diào)節(jié)，Elveflow系統(tǒng)能夠在40   ms內(nèi)調(diào)節(jié)液體流量，穩(wěn)定性為0.005%。壓力驅(qū)動(dòng)流量控制的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于能夠處理數(shù)百mL的流體體積。因此，您可以將您的系統(tǒng)變成一個(gè)強(qiáng)大的注射泵。

通過(guò)將我們的壓力控制器與流量傳感器相結(jié)合，您可以實(shí)現(xiàn)超精確和快速響應(yīng)的流量控制。您可以在Elveflow軟件中設(shè)定液體流量值，并且由于可定制的PID反饋回路，壓力控制器將自動(dòng)調(diào)節(jié)壓力以便達(dá)到所設(shè)定的液體流量值。

優(yōu)點(diǎn)/弱點(diǎn)

性能：注射泵 VS 壓力控制
注射器泵的主要優(yōu)點(diǎn)是它們非常易于使用，并且微流體實(shí)驗(yàn)中使用注射泵的兩個(gè)主要缺點(diǎn)是在設(shè)置新的液體流速時(shí)，由于電機(jī)步進(jìn)而導(dǎo)致的流動(dòng)振蕩的響應(yīng)時(shí)間較慢。芯片內(nèi)部的流量變化可能需要幾秒到幾小時(shí)（請(qǐng)參見：為什么注射泵在微流體實(shí)驗(yàn)中具有較低的響應(yīng)？博文），這種反應(yīng)性的缺乏是注射泵對(duì)于許多應(yīng)用的主要限制之一。

現(xiàn)代微流體壓力控制器還可以通過(guò)將流量計(jì)與反饋回路集成來(lái)控制壓力和流量。因?yàn)楫?dāng)微流體研究人員需要高流量響應(yīng)性，高流動(dòng)穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度，以及當(dāng)他們使用死端通道或需要大量的樣品時(shí)，他們主要使用壓力控制器。

響應(yīng)時(shí)間和穩(wěn)定性

結(jié)論
如前所述，每個(gè)系統(tǒng)都有其缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。注射泵方便，并且已經(jīng)使用了很長(zhǎng)時(shí)間。然而，當(dāng)設(shè)置復(fù)雜或需要精細(xì)控制時(shí)，性能受到限制（響應(yīng)時(shí)間，振動(dòng)等等），這在微流體實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常碰到這種情況。

壓力控制越來(lái)越多地被使用，因?yàn)樗菫槲⒘黧w開發(fā)的，它完全滿足用戶的期望（響應(yīng)性、穩(wěn)定性、可重復(fù)性等等）。壓力控制技術(shù)幾乎涵蓋了所有的微流體應(yīng)用（97%以上），并開始進(jìn)入其它相關(guān)領(lǐng)域，如生物學(xué)和化學(xué)。同時(shí)，配套壓力控制器的可選配件如切換閥MUX、傳感器等非常廣泛，可以針對(duì)實(shí)驗(yàn)的需求而加以選擇，同時(shí)這些選配件的價(jià)格下降使得其應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。

Elveflow同時(shí)提供壓力控制器OB1、液體流量傳感器MFS和BFS、液體壓力傳感器MPS及微流體切換閥等，希望廣大的研究人員憑借這些優(yōu)異的微流控儀器取得豐富的研究成果。