Khi phát triển các nguyên mẫu ban đầu, điều quan trọng là phải linh hoạt một chút. Điều này cho phép các kỹ sư kiểm tra các bố trí khác nhau, thay đổi vị trí linh kiện và điều chỉnh đường dẫn dòng chảy khi triển khai ý tưởng phân tích, quy trình hoặc thiết bị. Ống dẫn cho phép sự linh hoạt đó. Ống dẫn dễ quan sát, dễ tiếp cận và nhanh chóng thay đổi.
Tuy nhiên, cách bố trí hoạt động hiệu quả trên bàn thử nghiệm lại có thể kém linh hoạt hơn khi đặt trong một thiết bị nhỏ gọn. Cần phải bố trí nhiều kênh, chức năng, van, cảm biến và giao diện hơn trong một không gian nhỏ hơn. Việc bố trí đường dẫn bắt đầu gây trở ngại cho tính tiện dụng, khả năng vệ sinh và tính lặp lại trong quá trình sản xuất.
Vấn đề ngày càng nghiêm trọng qua các giai đoạn:
Một chức năng bổ sung đòi hỏi phải thêm một ống, đầu nối hoặc khớp nối.
Một thay đổi thiết kế làm thay đổi đường dẫn và tạo ra các bán kính uốn mới hoặc các vấn đề về khả năng tiếp cận.
Một giao diện bổ sung tạo ra một điểm rò rỉ tiềm ẩn mới.
Một bước thủ công sẽ tạo thêm một biến thể tiềm ẩn trong quá trình lắp ráp.
Ban đầu, mỗi thay đổi trông có vẻ dễ kiểm soát. Nhưng khi kết hợp lại, những vấn đề này có thể tạo thành một đường dẫn chất lỏng khó lắp ráp, khó vệ sinh và khó tái tạo. Đó là thời điểm mà việc định tuyến không còn là một công việc bố trí đơn thuần nữa, mà trở thành một vấn đề mang tính kiến trúc.
Việc có quá nhiều kết nối dòng lưu chất thường không gây ra vấn đề cụ thể ngay từ đầu. Thường thì, chúng sẽ làm phát sinh những biến động nhỏ khó kiểm soát hơn theo thời gian. Một đầu nối ở chỗ này, một đoạn ống dài hơn ở chỗ kia, một tuyến ống đi vòng qua cảm biến, một khoảng không gian chật hẹp phía sau van. Mỗi quyết định riêng lẻ đều có thể hợp lý, nhưng tác động tổng hợp của chúng có thể khiến thiết kế kém tin cậy hơn và khó tái lập hơn.
Hãy chú ý đến những rủi ro sau:
Trong các thiết bị chẩn đoán và khoa học đời sống nhỏ gọn, những vấn đề này có thể ảnh hưởng đến công sức kỹ thuật. Quan trọng hơn, chúng có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy của thử nghiệm, sự tin tưởng của người dùng và mức độ đáp ứng sản xuất. Thiết bị có thể vẫn hoạt động, nhưng điều đó không có nghĩa là kiến trúc thực sự hiệu quả.
Một vấn đề trong kiến trúc lưu chất thường dẫn đến nhiều bất tiện nhỏ. Không một triệu chứng riêng lẻ nào đồng nghĩa với việc thiết kế cần một lộ trình mới. Nhưng một mô thức xuất hiện sẽ cho thấy cần phải xem xét kỹ lưỡng hơn.
Hãy sử dụng các câu hỏi này như một bước kiểm tra chẩn đoán đầu tiên:
Nếu hệ thống đường ống và phụ kiện chiếm trọn bố cục bên trong, việc thu nhỏ kích thước sẽ khó khăn hơn, đặc biệt là khi bổ sung các chức năng mới.
Rò rỉ, bọt khí bị kẹt, thể tích chết hoặc dòng chảy chất lỏng không ổn định có thể tạo ra nhiễu tín hiệu, biểu hiện giống như sự bất ổn của quy trình hoặc xét nghiệm.
Nếu khả năng làm sạch phụ thuộc vào các quy trình súc rửa phức tạp hoặc phải can thiệp thủ công, đường dẫn chất lỏng có thể sẽ không đáp ứng được các yêu cầu thẩm định trong tương lai.
Nếu đường dẫn cần phải thiết kế lại mỗi khi một linh kiện bị dịch chuyển, cấu trúc đó có thể không đủ ổn định để mở rộng quy mô sản xuất.
Bố cục đi ống thủ công có thể rất khó sao chép chính xác khi quá trình sản xuất đòi hỏi tính đồng nhất cao.
Nếu các linh kiện được đặt xung quanh đường dẫn chất lỏng thay vì nằm bên trong một hệ thống thống nhất, bố cục này có thể gây cản trở cho bước thiết kế tiếp theo.
Một đợt đánh giá chuyên sâu hơn sẽ xem xét toàn bộ kiến trúc vi lưu: cách chất lỏng lưu thông, làm sạch và thoát khỏi hệ thống, cũng như cách đường đi tuyến hỗ trợ cho quá trình lắp ráp, bảo trì và sản xuất. Điều này giúp đội ngũ thiết kế vượt ra khỏi việc tìm kiếm các giải pháp khắc phục ngắn hạn cho từng vấn đề riêng lẻ.
Điều đó có nghĩa là phải kiểm tra áp suất hoặc kích thước kênh dẫn, những vị trí chất lỏng đổi hướng, các giao diện nào làm tăng nguy cơ rò rỉ có thể tránh được, và nơi mà thể tích chết hoặc bọt khí bị kẹt có thể ảnh hưởng đến độ lặp lại của kết quả. Điều đó cũng đồng nghĩa với việc xem xét những đoạn nào khó làm sạch, khó kiểm tra hoặc khó bảo trì, và chức năng nào cần phải tích hợp sẵn các van và cảm biến.
Mục tiêu là xác định rõ các yêu cầu của đường dẫn chất lỏng trước khi đội ngũ tiến hành so sánh các công nghệ, nhà cung cấp hoặc các phương án tích hợp. Điều đó mang lại cho các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) khởi nghiệp, các OEM đã có tên tuổi và các nhà cung cấp dịch vụ kỹ thuật một cơ sở rõ ràng hơn cho quyết định thiết kế tiếp theo.
Một khi các yêu cầu đã được xác định rõ ràng, bước tiếp theo không phải là lựa chọn ngay một công nghệ nào đó. Mà là để thu thập tất cả thông tin giúp cho việc so sánh hữu ích giữa các công nghệ khác nhau trở nên khả thi: dung dịch (môi chất), dải áp suất và lưu lượng, cấu trúc hình học kênh dẫn, tính tương thích của vật liệu, nhu cầu về khả năng làm sạch, các điểm tích hợp và triển vọng sản xuất.
Điều này cho phép đội ngũ kiểm tra xem liệu vấn đề có còn nằm trong tầm kiểm soát thông qua những cải tiến về định tuyến hay không, hoặc liệu kiến trúc vi lưu có cần một cách tiếp cận mang tính hệ thống hơn trước khi dự án tiến triển tới giai đoạn thẩm định và chế tạo khuôn mẫu hoặc đưa vào sản xuất hàng loạt.
Sau đó, đội ngũ có thể so sánh các phương án tiếp cận định tuyến khả thi. Các phương án đó có thể bao gồm bố cục đi ống cải tiến, một khối phân phối vi lưu chuyên dụng hoặc một giải pháp vi lưu tích hợp diện rộng hơn. Đối với các đội ngũ nhận thấy các kênh dẫn nội bộ nhỏ gọn và mối liên kết vật liệu sạch là các yếu tố phù hợp, thì phần tổng quan về diffusion bonded manifoldcó thể giúp quyết định xem có nên đưa tùy chọn này vào danh sách so sánh hay không. Giá trị nằm ở việc so sánh các tùy chọn với các ràng buộc thực tế của thiết bị, chứ không phải dựa trên sở thích chung về một công nghệ.