Là thiết bị cốt lõi trong lĩnh vực tự động hóa phòng thí nghiệm, các nguyên tắc công nghệ cốt lõi của nó xoay quanh việc điều khiển chính xác chất lỏng vi lượng và điều khiển chuyển động đa chiều. Thông qua sự kết hợp của công nghệ phun áp điện không tiếp xúc và hệ thống cơ khí chính xác, nó nhận ra sự phân phối tự động của các giọt chất lỏng nâng cấp vi mô.

Nguyên tắc công nghệ cốt lõi

Công nghệ phun Piezo

Dựa trên hiệu ứng áp điện ngược của gốm áp điện, khi điện áp được áp dụng cho gốm áp điện, biến dạng của nó dẫn đến uốn tấm silicon, làm cho thể tích khoang thay đổi nhanh chóng, do đó phun ra các giọt nâng cấp nạp. Ví dụ, công nghệ sciDROPNANO của SCIENION đảm bảo tính đồng nhất về thể tích giọt bằng cách tối ưu hóa cấu trúc đầu phun áp điện, kiểm soát hệ số biến thiên độ chính xác điểm trong vòng 2%.

Điều khiển cơ khí chính xác

Sử dụng động cơ bước chính xác cao hoặc động cơ servo để điều khiển đầu phun di chuyển trên ba trục X/Y/Z, độ chính xác vị trí có thể đạt đến cấp micron. Một số thiết bị chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động thẳng bằng vít bi, kết hợp với cấu trúc thanh trượt và thanh ngang để nhận ra chuyển động lên xuống thẳng đứng của thân kim. Cảm biến dịch chuyển phản hồi thông tin vị trí trong thời gian thực, tạo thành điều khiển vòng kín.

Thuật toán phần mềm thông minh

Bồi thường nhiễu môi trường và lỗi cơ học thông qua phản hồi thời gian thực và kiểm soát vòng kín. Ví dụ, mẫu điểm dựa trên STM32 kết hợp cảm biến quang điện định vị và kiểm soát hành trình, loại bỏ lỗi bước của động cơ bước và tăng độ lặp lại của mẫu điểm nâng cấp na.

Phân tích nút thắt hiệu suất

Giới hạn khối lượng mẫu tối thiểu

Theo công nghệ hiện tại, các mẫu điểm nâng cấp phụ thuộc vào sự tối ưu hóa hợp tác của vòi phun áp điện và hệ thống bơm, nhưng bị giới hạn bởi sức căng bề mặt giọt và thiết kế khoang, khối lượng tối thiểu khó vượt qua kích thước nâng cấp da (pL), hạn chế ứng dụng của các thí nghiệm siêu vi.

Thách thức ổn định hệ thống cơ khí

Dưới thời gian chạy dài, mô-đun điều khiển động cơ bước dễ dàng tạo ra nhiệt, dẫn đến biến dạng nhiệt của cấu trúc cơ học, ảnh hưởng đến độ chính xác của vị trí. Ngoài ra, vấn đề mài mòn của các cơ chế truyền dẫn có độ chính xác cao như vít bi vẫn cần được giải quyết bằng công nghệ tối ưu hóa vật liệu và bôi trơn.

Không đủ khả năng thích ứng mẫu phức tạp

Độ nhớt cao hoặc mẫu có hạt dễ dàng làm tắc vòi phun, mặc dù một số thiết bị sử dụng ống thép không gỉ rỗng để xuyên qua mẫu gioăng chai mẫu để hút mẫu, sự ổn định giống như điểm cho mẫu không đồng nhất vẫn cần được nâng lên.