외부 공기 공급장치가 필요하므로 리퀴드 핸들링 시스템을 설치할 때 공간적 제약이 발생합니다. 액체의 다중 주입은 최고 수준의 반복 정확도를 요구합니다. Festo는 이 2가지 문제에 대한 솔루션을 개발하는 데 성공하였으며, 이 내용은 본고에서 설명됩니다.
액체용 압축공기 작동 장치를 디자인하는 설계자는 항상 외부 압축공기 소스를 고려해야 합니다. 리퀴드 핸들링 시스템은 일반적으로 지속적인 공기 공급이 필요합니다. 가장 일반적인 공급은 벽면 연결부를 통해 이루어지지만 이런 방식은 시스템의 유연성을 제한합니다. 공기 라인을 개조해야 하는 경우 많은 비용이 발생합니다.
따라서 Festo는 공급 라인을 통한 압축공기 공급이 필요하지 않은 압력 및 진공 발생기용 모듈을 개발했습니다. 이 콤팩트한 하위 모듈은 리퀴드 핸들링 시스템의 필수적인 구성요소입니다. 발전기는 특정 압력과 진공으로 충전됩니다. 레벨이 정의된 임계값 아래로 내려가면 공급 장치가 활성화되고 재충전이 이루어집니다. 이 과정은 다양한 센서, 펌프 및 분배기를 통해 이루어집니다.
Festo는 VTOE 도징 헤드가 사용되는 최대 반복 정확도의 다중 도징을 위해 저장 용기가 포함된 특수 채널 블록을 설계하였습니다. 이를 통해 최대 2 ml의 액체를 흡인할 수 있습니다. 도징 헤드는 마이크로티터 플레이트 아래에 위치한 저울과 연동합니다. 저울은 도징 프로세스에 대한 폐쇄형 피드백 루프를 가능하게 합니다. 지속적인 피드백을 통해 밸브 개방 시간을 미세 조정하여 정확한 주입 속도를 달성할 수 있습니다.
전체 도징량에 필요한 부피를 흡인한 후에 액체를 3개의 주입 단계로 각 웰에 도징합니다. 첫 번째 긴 주입 기간 동안 대부분의 액체가 분배됩니다. 두 번째 주입은 더 짧고 원하는 양에 더 근접하게 됩니다. 충전량에 정확히 도달하기 위한 마지막 주입 단계는 매우 짧습니다. 여기에서 정밀도는 1% CV 이상의 정확도가 달성되는 것을 의미합니다.
이 솔루션에는 그래픽 유저 인터페이스(GUI)가 포함되어 있습니다. 이를 통해 실험실에서는 매번 다시 시스템을 설정하는 번거로움 없이 개별 요구 사항에 맞는 테스트를 수행할 수 있습니다. 사용자는 GUI를 이용해 다음 내용을 결정할 수 있습니다. 즉 어느 병에서 바이알을 흡입할 것인지, 마이크로티터 플레이트의 각 웰에 어떤 양의 액체를 분배할 것인지, 특정 라인에 있는 몇 개의 웰에 주입할 것인지를 결정할 수 있습니다. 액체를 분배하는 동안 GUI는 분배된 액체의 양을 보여주기 위해 저울을 실시간으로 디스플레이에 표시합니다. 액체의 양은 평균 질량과 분배 변동 계수(CV)를 계산하는 용도로 사용됩니다.
GUI를 통해 사용자는 공기만 남을 때까지 채널 블록의 액체를 플러싱하거나 세척액을 흡인하고 플러싱하여 채널 블록을 세척하는 것과 같은 다른 기능에 액세스할 수 있습니다.
여기에서 설명하는 시스템은 북미의 Festo LifeTech 개발 센터인 Festo TEC Boston과 독일의 Festo 본사 사이에서 진행된 협력의 결과물입니다. 비디오에서는 작동 중인 모든 하위 모듈을 체험할 수 있습니다. 병렬 기구 드라이브 컨셉이 적용된 콤팩트한 EXCM 서피스 갠트리는 정밀한 고속 동작을 보장합니다.
TEC Boston의 팀은 이미 다음 단계인 플러그 앤 플레이 원리를 이용해 설치할 수 있는 압력 및 진공 발생기용 모듈을 계획하고 있으므로 설치 시간을 크게 줄일 수 있습니다.