使用F-OEM打造适用于微流控应用的阀自动化
流控阀自动化在工业生产过程中的优势
微流控阀有助于控制少量流体的流动。借助这种控制技术，微流控设备可以设计得更加复杂，并具有更高的自动化程度，具体取决于应用的需求。例如，在分析和诊断设备中，这些阀控制中性和腐蚀性流体（例如血液、化学品和缓冲液）的流动。
使用F-OEM启动流体自动化和阀管理
下面的视频演示了不同染色溶液流体的快速、自动顺序注射，此操作可使用F-OEM实现。图2显示了随时间变化测得的流速和施加的压力。
所有的切换事件也会显示出来并与流控管路上的峰值相对应。在切换事件期间，所施加的压力会自动调节，以在整个方案期间使流体流速保持在500 µL/min。阀切换过程中的固有峰值取决于各自的内部体积。
目标流速500 µL/min在整个方案期间保持不变，峰值< 5 秒，这是流控系统的固有峰值并与各个流控开关相对应。在没有峰值的区域，预估流速平均值、标准偏差和相关精度分别为500.5 µL/min、+/- 1.5 µL/min和0.3%。通过集成到F-OEM中的Fluigent压力控制器，可以实现快速加压和减压。
从样本制备到细胞分选
- 电动旋转阀用于顺序注射流体或将流体分流到多个路径中。
这些阀可用于高精度荧光显微镜，将有大量的标签在其中进行处理。另一个示例是基于微流控的分析设备，包括光谱仪、光度测定仪、分离器和反应器。这些应用通常需要精确的样本制备，并且能够自动从分析样本切换到缓冲液，同时最大限度地减少试剂的使用量。 - 两位两通阀或两位三通阀用于进行流体分离。这两种阀在细胞分选应用中非常有用，在这类应用中，可将包含检测到的细胞或目标分析物的样本从主流动路径中分离出来以进行进一步研究。这种方法还广泛用于分析设备的清洁和废液处理。
图3：使用流控阀自动化的应用示例。细胞分选（上）和样本制备（下）。
如何高效集成微流控模块？
组件集成和上市时间
开发流控系统和集成阀自动化需要流体处理组件（压力控制器、注射泵等）、流控阀以及用于通信和自动化的相关电子设备和软件。为了确保流控系统的正常运行和应用的成功实现，需要所有流控组件之间的无缝配合。接口的自动化和创建可能成本高昂、耗时且依赖于资源，这最终会影响上市时间和最终系统的可靠性。
F-OEM：适用于高效原型设计和集成的交钥匙解决方案
Fluigent开发并提供交钥匙流体管理系统，包括压力源、压力式流量控制器和微流控专用的流控电子阀。如果使用Fluigent系统，用户将获得以下优势：
- 由于我们的阀包含与其他Fluigent组件通信所需的电子设备，因此可以缩短开发时间并获得可靠性
- 通过Fluigent的OxyGEN软件和SDK，可以体验快速的原型设计和集成
- 由于我们的阀模块已集成到F-OEM压力控制器中，因此可提高紧凑性
下面使用的系统包含以下组件：
- F-OEM及其子组件（集成板、OEM压力控制器、阀模块）
- Fluigent M-X：旋转多端口OEM微流控阀
- Fluigent 2-X：两位三通双向OEM微流控阀
- FS系列流控OEM流量传感器
下面是典型的流体处理装置，可用于样本制备、多重分析、移液和分选等应用。一个压力控制器用于对装有特定溶液的3个储液瓶加压，将顺序注射这些溶液并使用M-X和2-X阀进行分选。
图 4：Fluigent的微流控OEM系统专门用于流控阀自动化，包含F-OEM压力控制器以及2-X和M-X阀
用于实现完全自动化的Fluigent软件
使用OxyGEN软件进行快速测试
为了立即开始原型测试，Fluigent的OxyGEN软件可用于流体管理。所有组件都可以使用“实时控制”选项卡进行驱动，并且可以在“方案”选项卡上计算更加复杂的方案以启动流体自动化（图5）。
对于典型的阀自动化，在样本制备、分选或清洁等方案中，将顺序注射多种流体，同时可以切换主流控管路以收集样本或管理废液。
在下图中，我们注射来自3个独立储液瓶的3种染色溶液，从而模拟典型的顺序流体注射方案。
图5显示了在OxyGEN上实现的方案。整个实验期间实现的流速为500 µL/min。我们执行了以下顺序：
图5显示了在OxyGEN上实现的方案。整个实验期间实现的流速为500 µL/min。我们执行了以下顺序：
- 重置所有压力
- 流速为500 µL/min
- 将2-X设置在位置1（确保方案启动时定位正确）
- 将M-X设置在位置1，等待30秒
- 将M-X设置在位置2，等待30秒
- 将M-X设置在位置 3，等待30秒
- 将2-X设置在位置2
- 将2-X设置在位置1
- 将M-X设置在位置1，等待30秒
- 将压力设置为0 mbar
视频显示方案正在运行。可以在整个过程中监控方案。OxyGEN软件的“实时控制”选项卡上提供有关流速、压力和阀位置的实时信息。
通过Fluigent SDK进行无缝集成
如果方案已经过充分验证，则用户可以使用Fluigent SDK，其中整合了OxyGEN中可用的所有功能。这使外部应用能够集成Fluigent设备。
SDK支持多种语言（包括LabVIEW、C++、C#.NET、Python和MATLAB）设计。下面是在我们的OxyGEN软件中实现的上述方案的Python等效版本。
我们的流控模块可以实现流体任务自动化，适用于毫流控和微流控应用
上述结果证明了F-OEM与Fluigent M-X和2-X阀相结合的功能。这些设备组合使用可以产生毫流控和微流控应用（例如样本制备、细胞分选和常规流体处理）所需的高性能流体自动化。