一種高精度流體分布控制技術
什么是高精度流體分配？
當準確度要求為99.xx%且標準偏差在納升（NL）以內時，要分配的液體量以微升（μ50）為單位時，大多數泵和流量計不足以處理該任務。高精度流體分布技術用于此類微流控應用。微流控應用在用例中使用相關的泵送技術和補充運動控制技術。
精密泵的類型：
1.活塞泵或注射泵
活塞泵或注射泵是最常用的高精度流體分配設備。如圖所示，注射器的柱塞通過絲杠與電機相連。電機可以順時針和逆時針移動。根據電機的旋轉方向，可將流體注入或吸入注射器。
注射泵可分配的最大液體量等于注射器的體積。一旦液體完全噴出，就需要重新加注以分配更多的液體。如果需要連續流動的液體體積大于單個注射泵的體積，則可以同時使用多個泵。
當一個注射器為空時，另一個開始分配液體，第一個開始吸入液體。當第二個注射器為空時，它們切換角色。這將確保流體平穩、連續流動。在這種配置中，止回閥可用于管理流向并確保平穩和連續流動。
2.隔膜泵
隔膜泵是注射泵的一種變體。在這里，用于機械裝置的活塞來回移動，就像汽車發動機中的活塞一樣。這將置換腔室中的液體。可與止回閥配合使用，確保單向流動。
3.蠕動泵
另一種精確置換液的設計是蠕動泵。當要分配的液體對污染物高度敏感時使用。
在蠕動泵中，滾筒擠壓軟管中的液體，如上圖所示，并沿滾筒的移動方向移動液體。在注射泵和隔膜泵中，柱塞與要更換的液體接觸，可能污染液體。這種可能性在蠕動泵中被消除。由于這一優勢，它被廣泛應用于醫療和化工領域。
運動控制：
用于精密流體分配的所有類型的泵都使用伺服或步進電機。對于注射泵和隔膜泵，液體通過柱塞分配，對于蠕動泵，液體通過滾筒分配。這些泵的精度直接關系到電機定位的分辨率。所用電機的定位分辨率越高，泵的精度越高。位置控制通過編碼器和PID控制器（當使用伺服電機時）進行轉換。
對于從電機的一個位置到另一個位置的運動，應選擇使加速度最小的運動曲線。選擇運動曲線的另一個原因是，電機的恒定轉速不會直接轉換為流體的分布恒定體積。在活塞泵和隔膜泵處于活塞運動極值時，排出的流體體積為零，中間最大。它不會在活塞運動的不同位置顯示線性模式。如果沒有運動曲線，分布液體的輸出和速度將不穩定。
作為一般解決方案，可以使用梯形曲線或S曲線（速度和時間）等運動曲線來減少輸出的可變性。與其他曲線相比，S曲線和速度曲線在運行期間引起的抖動較小。與梯形曲線相比，速度過渡也變得平滑。
對于特定情況，最好使用凸輪輪廓來控制運動。在校準和設置具有比密度、粘度和其他物理特性的液體的電機期間，計算電機位置和速度，以確保液體流動平穩。該信息編碼為cam的查找表。根據查找表檢查來自編碼器的數據，電機使用相應的速度。
高精度流體分配的應用：
高精度流體分配廣泛應用于醫療、化工、實驗室和制造領域。
藥物輸注、透析和血小板提取是高精度液體分配技術中最常用的步驟。上述人工心臟等醫療設備使用啟用運動控制的泵。
自動化液體處理在實驗室應用中也越來越流行。生物技術和各種生命科學實驗室活動依賴于精確的流體分布。對于DNA測序、基因分析、細胞分類、樣品制備、稀釋和轉移，采用精密液體處理以獲得高度準確的測試和結果。
流體分配技術也用于制造業。各種制造工藝中使用的粘合劑均采用這些技術進行處理，以確保準確應用。冷卻液和焊膏在電子組裝和制造中的應用也可以通過精密流體分配完成。高精度分布的導電油墨可用于快速繪制定制電路。
