Wo werden Miniatur-Ventilantriebe in Laborautomatisierungssystemen eingesetzt?
Miniaturisierte Ventilantriebe, wie beispielsweise Miniatur-Magnetventile und piezoelektrische Antriebe, sind in Laborautomatisierungssystemen weit verbreitet und werden in automatisierten Flüssigkeitshandhabungssystemen eingesetzt, um den Durchfluss präzise zu steuern und Reagenzien zu manipulieren. Diese Miniaturantriebe ermöglichen die genaue Dosierung und Mischung von Reagenzien und die Steuerung kleinster Flüssigkeitsmengen. Sie finden auch Anwendung in mikrofluidischen Geräten oder Lab-on-a-Chip-Systemen, wo sie kleinste Flüssigkeitsmengen steuern und durch winzige Kanäle für komplexe Analysen leiten.
- Miniatur-Ventilantriebe sind in Analysegeräte integriert, um den Probenfluss in der potenziellen Testsequenz zu steuern.
- Ihre Reaktionszeit ist schnell, was für präzise Flüssigkeitssteuerungssysteme entscheidend ist.
- Sie benötigen in der Regel wenig Strom, was ihre Effizienz für den automatisierten Betrieb maximiert, der unbegrenzt funktionieren kann.
- Diese Eigenschaften ermöglichen es Miniatur-Ventilantrieben, die für die Präzision und die automatisierte Flüssigkeitssteuerung in Laborautomatisierungsgeräten unerlässlich sind, diese Funktionen zu unterstützen.
Wie genau steuern sie kleine Flüssigkeitsmengen?
Miniatur-Ventilantriebe wurden entwickelt, um kleine Flüssigkeitsmengen in kompakten und reaktionsschnellen Systemen effektiv zu steuern. Sie gewährleisten Präzision und Reproduzierbarkeit in Probenhandhabungssystemen der Laborautomation. Diese Antriebe verwenden entweder einen piezoelektrischen Schalter oder einen Magnetventil-Schalter, um den Flüssigkeitsfluss präzise und zeitgenau zu steuern und gleichzeitig das Totvolumen zu minimieren. So trägt die präzise Ansteuerung zu einer hochgradig kontrollierten Ventil- und Flüssigkeitssteuerung in Laborautomatisierungsgeräten für geringe Volumina bei:
- Piezoelektrische Aktuatoren erzeugen präzise mechanische Bewegungen als Reaktion auf ein elektrisches Signal und ermöglichen so eine hochpräzise Ventilsteuerung zur exakten Dosierung von Flüssigkeitsmengen.
- Miniatur-Magnetventile erzeugen ein Magnetfeld und bewirken ein schnelles Schalten des Flüssigkeitsventils, wodurch eine schnelle binäre Öffnungs-/Schließsteuerung von Fluidsystemen ermöglicht wird.
- Mikrobewegungen könnten die Steuerung des Flüssigkeitsvolumens in kleinen Mengen von Mikrolitern bis hin zu Nanolitern ermöglichen.
- Die schnelle Schaltgeschwindigkeit ermöglicht einen hohen Durchsatz, der für automatisierte Pipettiervorgänge, die Dosierung von Materialien und/oder analytische Tests von entscheidender Bedeutung ist.
- Das geringe interne Totvolumen minimiert das Totvolumen von Flüssigkeitsabfällen und die Kreuzkontamination von Flüssigkeiten, was dazu beiträgt, die Sauberkeit in einer sauberen Laborumgebung aufrechtzuerhalten.
- Die präzise Steuerung von Timing und Impulsen ermöglicht einen vorhersehbaren Flüssigkeitsfluss bei zeitkritischen Analyseverfahren wie PCR oder Immunoassays.
- Die geringen Abmessungen eignen sich ideal für kompakte Lab-on-a-Chip-Systeme oder tragbare Analysegeräte.
- Energieeffiziente Aktuatoren eignen sich ideal für Laborprodukte, die eine kontinuierliche, unterbrechungsfreie Probenverarbeitung erfordern, oder für batteriebetriebene Laborgeräte, die wenig Wärme erzeugen.
Welche Vorteile bietet die Verwendung von Piezo- oder Solenoid-Technologie für die Ventilbetätigung in Laboren?
Der Einsatz von Piezo- oder Solenoid-Technologie zur Ventilbetätigung in Laboranwendungen bietet mehrere entscheidende Vorteile, insbesondere im Hinblick auf die präzise Flüssigkeitssteuerung in Analyse- und Diagnosegeräten:
- Präzise Steuerung: Piezoaktoren ermöglichen die Dosierung von Mengen im Submikroliterbereich und sind zu sehr präzisen Bewegungen fähig, wodurch sie sich besonders gut für Lab-on-a-Chip- und Mikrofluidiksysteme eignen.
- Schnelle Aktion: Sowohl Magnetventile als auch piezoelektrische Ventile können in Millisekunden öffnen und schließen. Diese Eigenschaft ermöglicht eine schnelle und wiederholbare Flüssigkeitshandhabung mit hohem Durchsatz.
- Geringer Stromverbrauch: Diese Aktuatoren verbrauchen wenig Strom. Daher können sie in Laboranwendungen eingesetzt werden, in denen Geräte kontinuierlich oder über längere Zeiträume laufen müssen, ohne dass die entstehende Wärme temperaturempfindliche Proben beeinträchtigt.
- Platzsparend: Aufgrund ihrer kompakten Bauweise kann diese Ventilkonstruktion eine vorteilhaftere Option für den Einsatz in engen Räumen von hochintegrierten Laborinstrumenten (z. B. Analysegeräten und tragbaren Diagnosegeräten) darstellen.
- Chemisch kompatibel: Viele Konstruktionen verfügen über chemisch inerte oder beständige Gehäuse, was einen kompatiblen und zuverlässigen Ansatz für die Verwendung einer Vielzahl von Reagenzien und Lösungsmitteln ermöglicht.
- Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit: Der minimale physische Kontakt führt zu minimalem Verschleiß und ermöglicht dadurch eine längere Nutzungsdauer ohne Wartung oder Wartungseingriffe sowie eine gleichmäßigere Leistung.
- Geräuschfrei: Piezoelektrische Ventile arbeiten insbesondere im Betrieb sehr leise, was in Klinik- oder Forschungslaborumgebungen eine besonders vorteilhafte Eigenschaft darstellt.