如何選擇微流體導(dǎo)管？
Tips: 汶顥提供微流控導(dǎo)管接頭（如：PEEK/PTFE/PE/石英毛細(xì)管、不銹鋼/PEEK各種類型接頭及堵頭等）。
在選擇微流體管路時(shí)必須考慮幾個(gè)參數(shù)。根據(jù)您的應(yīng)用，為您的微流控實(shí)驗(yàn)選擇合適的管道可以大大提高流量控制設(shè)置的效率和科學(xué)結(jié)果的質(zhì)量。在與微流體研究人員討論時(shí)，似乎大多數(shù)人沒(méi)有花時(shí)間為他們的特定應(yīng)用正確選擇最佳的管道和配件。出于這個(gè)原因，我們決定創(chuàng)建本教程，以幫助研究人員在為其實(shí)驗(yàn)選擇正確的微流體管道時(shí)節(jié)省寶貴的時(shí)間。
微流體導(dǎo)管中的死體積
管道或連接器中的高死體積可能有四個(gè)缺點(diǎn)：
1 由于管內(nèi)液體速度呈拋物線分布，完全更換液體的時(shí)間可能比您想象的要長(zhǎng)，管內(nèi)液體的完全更換需要通過(guò)一定量的液體，管的體積。傳輸時(shí)間可近似如下： t = V /φ 其中V是管死體積，φ是流量。在這種情況下，將1體積的管子轉(zhuǎn)移，但出口處液體的組成仍然具有?30％的先前液體的剩余量。轉(zhuǎn)移時(shí)間（和液體量）必須乘以系數(shù)6，以消除先前的液體> 95％。
2流體沿管道的高轉(zhuǎn)移時(shí)間： 在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，更換管道中的液體的時(shí)間或填充管道的時(shí)間。
3如果試管必須裝滿昂貴或稀有的樣品，則需要消耗大量樣品。死體積可以計(jì)算如下：V = L *π*ID?/ 4其中ID是內(nèi)徑，L是管的長(zhǎng)度。
4如果管子在操作過(guò)程中移動(dòng)，或者由于流體慣性停止流動(dòng)，管子的內(nèi)部容積可能因其變形而發(fā)生變化。對(duì)于低流量應(yīng)用，這些體積變化會(huì)導(dǎo)致微流體芯片中出現(xiàn)意外的流動(dòng)或振蕩。這些問(wèn)題很大程度上取決于設(shè)置的配置，并且難以預(yù)測(cè)，但總的來(lái)說(shuō)，為了限制這些效應(yīng)，對(duì)于低流量應(yīng)用，必須避免使用大型管道。
微流體導(dǎo)管的流暢性
對(duì)于非常低的流量應(yīng)用，壓力會(huì)使管變形，導(dǎo)致其內(nèi)部容積發(fā)生變化。這種體積變化通常導(dǎo)致使用死端管路時(shí)壓力平衡下降。由內(nèi)部壓力引起的管的變形可以使用以下關(guān)系粗略地近似：dV / V = 2P / E（對(duì)于厚壁管）或dV / V = P * R /（E * t）（對(duì)于薄壁管），其中P是壓力變化值，E是管材的楊氏模量，R是管半徑，t是管的厚度（常用管的值在下面給出）。為了限制管子的順應(yīng)效應(yīng)，小管子和剛管是首選，可以使用注射泵流量穩(wěn)定器微流控套件但有時(shí)軟管的高柔順性也可以以復(fù)雜的方式用于使用注射泵時(shí)經(jīng)常觀察到的 注射泵流量穩(wěn)定器微流體套件。
微流體管道中的壓力下降
對(duì)于薄毛細(xì)管，與微流控芯片中的壓降相比，沿著管的壓降可以變得不可忽略和/或占優(yōu)勢(shì)。由管的流體阻力引起的這種壓降可以通過(guò)使用Poiseuille low來(lái)近似如下：dP =8Lη.Q/ pi.R ^ 4。其中L是管長(zhǎng)，Q是管中的流速，η是流體的粘度。典型數(shù)字在下表中給出。 流體阻力通常用于微流體裝置中，以消除由液滴產(chǎn)生造成的流速不穩(wěn)定性和壓力變化，或使低流阻設(shè)置在低流速下工作。
標(biāo)準(zhǔn)微流控導(dǎo)管的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
5/32管 | 1/16管材 | 1/32管道 | 1/16毛細(xì)管 | |
導(dǎo)管套件 | § Luer Lock 7/32管件套件 | § 1/16 TYGON油管套件 § 1/16 PTFE TEFLON管件套件 | § 1/32 PTFE管材套件 | |
外徑 尺寸（mm） | 5/32（4） | 1/16（1.6） | 1/32（0.8） | 1/16（1.6） |
內(nèi)徑 尺寸（mm） | 1/8（3.2） | 500微米 | 300微米 | 65μm |
死體積 （1） | 450μL | 20μL | 7μL | 0.33μL |
壓強(qiáng) （2） | 0.12Pa /（μL/ min） | 65Pa /（μL/ min） | 500Pa /（μL/ min） | 17000Pa /（μL/ min） |
合規(guī)因素 （3） | 18％/ MPa（8.1μL） | 11％/ MPa（220 nL） | 0.4％/ MPa（2.8nL） | 0.05％/ MPa（16μL） |
最大 | 2.5bar | > 10bar* | > 100bar* | > 100bar* |
油管類型 | Tygon R3603 | Tygon S54HL或PTFE | PTFE | PEEK |
優(yōu)點(diǎn) | § 兼容各種直徑。 § 使用方便。 § | § 易于處理。 § 適用于大多數(shù) | § 合規(guī)性很低。 § 耐高壓。 | § 合規(guī)性很低。 § 耐高壓。 |
缺點(diǎn) | § 軟管（低流量高順應(yīng)性）。 § 高死體積。 § 如果管道移動(dòng)，則容量變化很大。 § 中等壓力。 | § 高流體阻力。 | § 套圈是強(qiáng)制性的。 § 高流體阻力。 | § 套圈是強(qiáng)制性的。 § 高流體阻力。 |
典型 | § 大流量連接 （壓力控制器 - 儲(chǔ)液器連接）， § 流體轉(zhuǎn)移。 | § 流體運(yùn)輸。 § 注射泵流量穩(wěn)定器微流控套件 § 注射泵流量穩(wěn)定器微流控套件 | § 液滴。 § 分離科學(xué)。 | § 分離科學(xué)。 § 微流體流動(dòng)阻力。 |
（1）對(duì)于10cm長(zhǎng)度的管，（2）對(duì)于10cm長(zhǎng)度的管，給定每μL/ min的水流速，（3）對(duì)于10cm的管的體積變化和1bar的壓力變化，*取決于連接類型。