Hoe u uw resultaten bij Liquid Handling kan optimaliseren

De belangrijkste invloeden begrijpen en beheersen

Bij doseer- of pipetteertoepassingen in de laboratoriumautomatisering is het belangrijk betrouwbare resultaten te behalen, die worden geanalyseerd door de nauwkeurigheid en precisie te berekenen. Om deze resultaten te bereiken moet rekening worden gehouden met verschillende beïnvloedende factoren - van de meetapparatuur tot externe en interne invloeden.

Geschikte meetinstrumenten kiezen

Eerst en vooral hangen de resultaten van Liquid Handling af van betrouwbare meetresultaten. Als er bijvoorbeeld een groot verschil is tussen het geleverde volume en het gemeten volume als gevolg van slechte metingen, zal dit leiden tot misleidende prestatiecijfers. Daarom is het zeer belangrijk om geschikte meetapparatuur te gebruiken. ISO 8655 en ISO 23783 beschrijven verschillende meetmethoden en -voorwaarden, zoals een maximaal toelaatbare systematische en willekeurige meetfout voor verschillende volumebereiken. Een basisvereiste is echter dat de omgevingscondities zo constant mogelijk worden gehouden en dat zowel externe als interne invloeden worden uitgesloten.

Externe invloeden vermijden

Zelfs als de meetapparaatuur in orde is, kunnen zich onbevredigende resultaten voordoen die niet worden veroorzaakt door de doseer- of pipetteerkop. Enkele typische fouten en tegenmaatregelen zijn:

  • Lucht in het systeem
    • Mogelijke oorzaken: niet-ontgaste vloeistoffen, te veel componenten, splitsing van kanalen bij toenemende diameter, enz.
    • Tegenmaatregelen: Spoel het systeem door, vermijd vergroting van de kanaaldiameter van begin tot eind, verminder het aantal onderdelen
  • Deeltjes in het systeem en lekkende ventielen
    • Mogelijke oorzaken: verontreinigde producten, onvoldoende filtratie, verkeerde armaturen, beschadigde slangen, enz.
    • Tegenmaatregelen: Reinig producten vóór installatie, spoel systeem met hogere druk, gebruik speciale schroefkoppelingen voor vloeistoffen zoals NLFA, gebruik geschikte lucht- en vloeistoffilters
  • Slechte herhaalbaarheid
    • Mogelijke oorzaken: trage ventielbediening, drukval tussen kanalen, drukval door verminderd volume in de tank, toleranties van de onderdelen, enz.
    • Tegenmaatregelen: Gebruik van een snelle stuureenheid (bv. Festo VAEM-V), kalibratie van elk kanaal/ventiel, gebruik van een vloeistofdruksensor na het reservoir
  • Andere milieuomstandigheden
    • Mogelijke oorzaken: Inconsistente temperatuur, trillingen, lange slangverbindingen, enz.
    • Tegenmaatregelen: De omgevingscondities zo constant mogelijk houden, externe invloeden tot een minimum beperken, de lengte van de slangen tot een minimum beperken

Interne invloeden elimineren

Zoals reeds gezegd, kunnen externe invloeden de resultaten drastisch beïnvloeden. Niettemin kunnen zelfs kleine veranderingen aan een bepaalde doseer- en pipetteerkop de resultaten verbeteren - vooral voor kleine doelvolumes. Festo gebruikt een drukgestuurde doseer- en pipetteerbenadering. In dit geval is het absoluut noodzakelijk een ventiel te gebruiken met een goede herhaalbaarheid en reproduceerbaarheid zonder pauzetijdseffecten.In dit geval is het absoluut noodzakelijk een ventiel te gebruiken met een goede herhaalbaarheid en reproduceerbaarheid zonder pauzetijdseffecten. Bij doseertoepassingen is de keuze van de juiste naald ook zeer belangrijk.

Laten we dit gedrag controleren aan de hand van een voorbeeld met de Festo doseerkop VTOE. De doseerresultaten met verschillende naalddiameters laten twee belangrijke bevindingen zien:

  • Hoge lineariteit: Afhankelijk van de openingstijd en de naald ontstaat een lineair verloop van het gedoseerde volume.
  • Om met verschillende naalden dezelfde hoeveelheid afgegeven volume te bereiken, zijn verschillende pulstijden nodig.

Meetspecificaties

  • Druktoevoer 300 mbar
  • Kamertemperatuur 23 °C
  • Waterige oplossing (water)
  • 24 V zonder houdstroomverlaging

Als we de overeenkomstige kanaal-CV-waarden (ook wel intra-run of intra-assay CV genoemd) bekijken als functie van de doseerresultaten van een naald, worden nog twee belangrijke bevindingen direct zichtbaar:

  • De CV's zijn zeer laag - dit betekent dat het systeem zeer goede prestaties levert.
  • Wanneer de pulstijd kleiner wordt, worden de CV's hoger.

Meetspecificaties

  • Druktoevoer 300 mbar
  • Doseernaald binnendiameter 0,60 mm
  • Kamertemperatuur 23 °C
  • Waterige oplossing (water)
  • 24 V zonder houdstroomverlaging

De reden voor hogere CV's bij kleinere pulstijden is eenvoudig: bij het openen en sluiten van de ventielen zijn er vele parameters en eigenschappen die licht kunnen variëren (bv. de tijdresolutie van de besturingseenheid, het schakelgedrag van het ventiel, de vloeistofstroom, enz.). Als de pulstijd laag is, is het tijdsdeel van het in- en uitschakelen groter en dus van grotere invloed. Dit leidt tot een grotere spreiding van de doseerresultaten en slechtere CV's.
Om dit te voorkomen zijn de bevindingen uit het eerste diagram relevant. Door een naald met een lagere stroomsnelheid (bv. kleinere binnendiameter) te gebruiken, kan de pulstijd worden verlengd om een bepaald volume te bereiken. Zo worden de CV-waarden weer beter bij hetzelfde doelvolume.

Combinatie

Samenvattend is het duidelijk dat een goed Liquid Handling resultaat afhangt van verschillende parameters. Allereerst is geschikte meetapparatuur nodig. Bovendien is het zeer belangrijk invloeden van buitenaf te vermijden door geschikte vloeistofkanalen te ontwerpen, een schone werkomgeving te creëren en de omgevingscondities zo constant mogelijk te houden. Ten slotte kunnen interne invloeden worden geëlimineerd door voor elke toepassing de juiste componenten te gebruiken.

Over de auteurOver de auteur
Christian Sampedro
Productbeheer Branchesegment LifeTech
Festo SE & Co. KG
Contact

Alles in één oogopslag

Life science oplossingen van Festo

Overzicht