Folyadékok adagolásának optimalizálása, eredményesség növelése

A legfontosabb befolyásoló tényezők megértése és szabályozása

A laboratórium automatizálásban alkalmazott adagolási vagy pipettázási alkalmazásoknál fontos, hogy megbízható eredményeket kapjunk, amelyeket a pontosság és a precizitás kiszámításával lehet elemezni. A megfelelő eredmények eléréséhez számos befolyásoló tényezőt kell figyelembe venni, a mérőberendezéstől kezdve a külső és belső hatásokig.

Megfelelő mérőkészülékek kiválasztása

A folyadék handling eredményei mindenekelőtt a megbízható mérési eredményektől függenek. Ha például a rossz mérések miatt nagy eltérés van a szállított és a mért térfogat között, az félrevezető teljesítménymutatókat eredményez. Ezért nagyon fontos a megfelelő mérőkészülékek használata. Az ISO 8655 és az ISO 23783 különböző mérési módszereket és feltételeket ír le, például a maximális megengedett rendszerszintű és véletlenszerű mérési hibát a különböző térfogattartományokra vonatkozóan. Ennek egyik alapvető feltétele azonban, hogy a környezeti feltételek minél állandóbbak legyenek, és kizárjuk a külső és belső hatásokat.

Külső hatások elkerülése

Még ha minden rendben is van a mérőkészülékekkel, előfordulhatnak olyan nem kielégítő eredmények, amelyeket nem az adagoló- vagy pipettázófej okoz. Néhány jellemző hiba és ellenintézkedés:

  • Levegő a rendszerben
    • Lehetséges okok: nem gázmentesített folyadékok, túl sok komponens, a csatornák felhasadása az átmérő növekedésével stb.
    • Ellenintézkedések: a rendszer öblítése, a csatornaátmérő növelésének elkerülése az elejétől a végéig, alkatrészek számának csökkentése
  • Részecskék a rendszerben és szivárgó szelepek
    • Lehetséges okok: szennyezett termékek, elégtelen szűrés, helytelen szerelvények, sérült tömlők stb.
    • Ellenintézkedések: termékek tisztítása a készülék előtt, a rendszer átöblítése nagyobb nyomással, folyadékokhoz való speciális szerelvények használata, például NLFA, megfelelő levegő- és folyadékszűrők alkalmazása
  • Alacsony ismétlési pontosság
    • Lehetséges okok: lassú szelepvezérlések, nyomásesés a csatornák között, nyomásesés a tartályban lévő térfogat csökkenése miatt, komponensek tűrései stb.
    • Ellenintézkedések: gyors vezérlőegység használata (pl. Festo VAEM-V), az egyes csatornák/szelepek kalibrálása, folyadéknyomás-érzékelő használata a tartály után
  • Egyéb környezeti feltételek
    • Lehetséges okok: ingadozó hőmérséklet, rezgések, hosszú tömlővezetékek stb.
    • Ellenintézkedések: a környezeti feltételek lehetőleg állandó szinten tartása, külső hatások minimalizálása, tömlők hosszának minimálisra csökkentése

Belső hatások kiküszöbölése

Mint már említettük, a külső hatások drasztikusan befolyásolhatják az eredményeket. Ugyanakkor egy adott adagoló- és pipettázófej kis módosítása is javíthatja az eredményeket, különösen kis céltérfogatok esetén. A Festo nyomásvezérelt adagolási és pipettázási megközelítést alkalmaz. Ebben az esetben mindenképp olyan szelepet kell használni, amely jó ismétlési pontossággal és reprodukálhatósággal rendelkezik, és nincs szünetidő-hatás. Az adagolási alkalmazásoknál a megfelelő tű kiválasztása is nagyon fontos.

Ellenőrizzük ezt a viselkedést egy példán keresztül a Festo VTOE adagolófejjel. A különböző tűátmérőkkel végzett adagolási eredményekből két fő megállapítás vonható le:

  • Nagyfokú linearitás: A nyitási időtől és a tűtől függően az adagolt mennyiség lineárisan változik.
  • Ahhoz, hogy különböző tűkkel azonos mennyiségű adagolt mennyiséget érjünk el, különböző impulzusidőkre van szükség.

Mérési feltételek

  • Nyomásellátás: 300 mbar
  • Szobahőmérséklet: 23 °C
  • Vizes oldat (víz)
  • 24 V áramcsökkentés nélkül

Az adott csatorna CV-értékeit (más néven intra run vagy intra assay CV) a tű adagolási eredményeinek függvényében vizsgálva két további fontos megállapítás tehető:

  • A CV-k nagyon alacsonyak - ez azt jelenti, hogy a rendszer nagyon jó teljesítményt nyújt.
  • Alacsonyabb impulzusidő esetén a CV-értékek magasabbak.

Mérési feltételek

  • Nyomásellátás: 300 mbar
  • Adagolótű belső átmérője: 0,60 mm
  • Szobahőmérséklet: 23 °C
  • Vizes oldat (víz)
  • 24 V áramcsökkentés nélkül

A kisebb impulzusidőkkel elérhető magasabb CV-k oka egyszerű: a szelepek nyitásakor és zárásakor számos paraméter és tulajdonság változhat kismértékben (pl. vezérlőegység időfelbontása, szelep kapcsolási viselkedése, folyadékáramlás stb.). Ha alacsony az impulzusidő, a be- és kikapcsolás időhányada nagyobb, így nagyobb befolyással bír. Ez az adagolási eredmények nagyobb szóródásához és rosszabb CV-khez vezet.
Ennek elkerülése érdekében az első diagram megállapításai relevánsak. Alacsonyabb áramlási sebességű (pl. kisebb belső átmérőjű) tű használatával az impulzusidő megnövelhető egy adott térfogat eléréséhez. Ily módon a CV-értékek ismét jobbak lesznek ugyanolyan célmennyiség mellett.

Összefoglalás

Összefoglalva nyilvánvaló, hogy a jó folyadék handling eredménye számos paramétertől függ. Mindenekelőtt megfelelő mérőfelszerelésre van szükség. Emellett nagyon fontos a külső hatások elkerülése a megfelelő folyadékcsatornák kialakításával, a tiszta munkakörnyezet megteremtésével és a környezeti feltételek lehető legállandóbb szinten tartásával. Végül, az egyes alkalmazásokhoz illeszkedő alkatrészek használatával kiküszöbölhetők a belső hatások.

A szerzőről
Christian Sampedro
LifeTech ipari ágazat termékmenedzsment
Festo SE & Co. KG
Kapcsolat

További cikkek

április 2023

Áttekintés