使用压力驱动的数字微流控

使用压力驱动流动的数字微流控介绍
在毛细管或微流体装置内产生液滴通常会遇到两个问题：
（1）液滴需要平衡时间才能变得稳定
（2）液滴尺寸根据施加的流速和所用材料而振荡

这些影响取决于流速驱动的流量和材料的弹性（导管、注射器、器件等）之间的结合。这些问题可以通过使用压力驱动流而不是注射泵来克服，因为压力驱动流不会瞬间振荡和移动。

大多数研究人员实际使用注射泵，是因为压力控制器需要安装压缩空气管路或空气压缩机。出于这个原因，我们现在提出了直观且独立的仪器，它们既能产生压力又能以低至100 μbar的精度进行压力调节。

例如，下面的介质显示了使用 压力驱动流 的简单液滴发生器装置：

Elveflow压力源产生的微流体液滴。
时间响应的演示

液滴尺寸对压力驱动流指令变化的快速响应
压力指令变化6秒后（Pwater从80mbar到90mbar），液滴尺寸发生变化并形成另一个均匀的液滴序列：

为什么在使用注射泵来控制流量时，液滴尺寸和流速会变小？
允许注射泵的无限旋转的步进电机产生周期性的振动，这些振动传递到注射器活塞平移，然后产生流速的周期性变化。这些流速的周期性变化引起液滴尺寸和位移速度的变化。

与注射泵相反，压力发生器不会产生振动，因为压力通过压力控制器进行调节。

为什么在改变注射泵的流量时，液滴产生需要一些平衡时间才能成为稳定的？
更改注射泵的流速时，器件中的压力会缓慢变化。压力的增加部分地被流体系统（注射器，导管，器件等等）的变形所吸收。然后，毛细管中的流速仅在流体系统完全变形后才稳定。根据系统弹性和流速，稳定可能需要几分钟或几小时。

利用压力驱动的流动，压力几乎是瞬间在整个流体系统中变化，从而导致流速和液滴均匀性几乎是瞬时稳定。

当使用注射泵时，减少流动的稳定时间的另一种解决方案是降低流体系统的弹性。例如，您可以使用玻璃注射器和玻璃毛细管。由于流体系统具有较低的弹性，该方法减少了流速的稳定时间，但增加了注射泵对流速的振荡效应，因为流体系统不再作为注射泵流动稳定剂微流体套件起作用。

Form’s authors: F. Bertholle, G. Velvé Casquillas

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