漫谈体外诊断与科学分析仪器中的流体控制解决方案

流式细胞技术是基于"流体动力聚焦"原理 ，其实质是：样品液体被注入经调压的"层流态"液体（鞘液）中而形成一股"聚焦"于中轴线的液流，从而确保样品液流中的细胞排成单列流动。

为了深入理解上述过程以便工程化实现，我们可进一步深究。其实，之所以产生这种现象是由于"边界层表面效应"的存在，即"伯努利效应"：流体速度加快时，物体与流体接触的界面上的压力会减小，反之压力会增加。据此，可以得出这样的结论：只要能够实现样品液体的流速总是大于周围层流液体（鞘液）的流速，那么质量较大的细胞颗粒由于两侧出现明显的压强差就会被"吸"至中轴线，当满足一定数值条件时，必然会排成单列向前流动。

根据上述结论，我们可以构想这样的工程化方案：通过增加样品容器中的压力驱动样品液体和层流液体（鞘液）流动，为了满足两者间的流速关系（即V样>V鞘），则驱动两路液体流动的压力存在差值，且一定是P样>P鞘。

了解了工作原理， 可以如下实现：在鞘液容器的上游采用高精密减压阀，以保持恒定压力；在样品液体容器的上游采用高精度压力比例阀，再附以外周电路闭环控制可实现对压力的连续微调。

诺冠专业的生命科学工程化团队业已开发出适用于诊断和分析中"极低压力、极低流量"控制特点的全新"数字比例技术"。通过控制两只电磁阀（常开或常闭）的高频开合，以实现对压的调节。目前，这只可定制的名为Chipreg的微型数字减压阀已正式发布，广泛满足诊断、分析中的微量气体压力控制应用的需求；甚至，可以直接集成"蓝牙"通讯，满足特殊应用场合需求。

三、介质隔离阀的选择和应用

应用于气体控制的电磁阀如果应用于液体控制，甚至腐蚀性液体，其电磁线圈将由于液体的渗透性、腐蚀性而烧毁。因此，必须将液体流经阀体的内部通路和电磁线圈隔离以防止上述情况，因此将具有"介质隔离层"结构（通常由耐腐蚀性材料制成的膜片）的电磁阀特称为"介质隔离阀"。 在诊断、分析设备中，由于经常涉及去离子水、腐蚀性液体等的控制，因此大量使用"介质隔离阀"，也称为"膜片阀"。通常，国内的设计工程师一谈及电磁阀很多时候只关注："通径"多大？

实际上，除此之外在系统设计时还应综合考虑实际应用的状况来确定最切合实际需要的控制阀门，以达成预设的应用性能目标。涉及这些实际状况需要考虑的因素有： 内容积、死腔量、泵浦效应、Kv值或Cv值、功耗、尺寸大小、电气特性。

系统设计工程师在设计流体子系统时，应根据设定的研发目标来综合考量、评估上述这些因素，做出相应的取舍以获得各参数间的最佳"平衡点"。

四、流体控制的模块化集成方案

根据诊断、分析设备的流体系统的普遍性，按照实验方法学功能流程，可分成以下4个子系统：

液体处理子系统：主要完成液体的吸样、分配或部分稀释、混合等功能。
液体配比子系统：主要完成液体的稀释、分配、混合等功能。
液体分析子系统：主要完成对液体成分的分析，如采用光学检测、化学传感器检测、电阻抗法检测等。
废液处理子系统：主要完成废液中和、废液收集的功能。

现代流体控制系统已向高集成度、模块化发展，其带来的裨益甚多，如：1.减少系统元器件，如管路、接头等；2. 降低系统泄漏的可能性；3. 设备更紧凑、更易于携带；4.缩短售后服务现场维修时间；5. 提升系统整体性能；6. 提高生产效率和产能；7. 提升规模生产的质控；8.缩短供应链、降低生产运营成本。