ESI软件中流阻诊断模块的使用说明

本文展示了如何对您的微流体实验装置进行精细的流阻调节，以改善实验过程中的流量控制。

当处理微流体层流时，可以使用下面的方程来计算体积流速：

△P = Rm × Q

△P是系统入口和出口的压力差
Rm是微流体系统的阻力（或流阻）
Q是通过微流体系统的体积流速

该方程和应用于电子学中的欧姆定律△U=R×i很相似。它具有很强的指导意义，因为可以根据入口和出口的压降计算调节液体流量所需的等效流阻。在没有任何阻力的情况下，较小的压差会导致较大的流量变化。相反，在非常大的阻力下，较大的压差会导致较小的流量变化。因此，可以将微流体阻力可视化为限流器。

为什么wan美的调整实验装置会很复杂？
调节流阻的过程是一个反复试验的过程。实际上，您需要修改压力，同时观察此压力下的液体流量，因为不同的压力对应不同的液体流量。根据施加的压力和所得到的液体流量，计算出来系统流阻，并将其与您想要的理想微流体阻力进行比较。

这个过程很耗时，当我们收到一个OB1 Mk3+压力&真空控制器时，我们只想使用它而不想浪费时间计算实验系统的流体阻力。

如何简化流阻调整的过程呢？
我们开发了一个流阻诊断模块（fluid resistance module），该模块将自动检查您的实验装置，并根据您的OB1 Mk3+压力控制器和流量传感器的正向范围，建议您应添加到微流体实验装置中的微流体流阻毛细导管（限流器：微流体毛细导管）的长度和内径大小，以便获得Z佳的流量控制性能。
实际上，使用流阻诊断模块，您将使用调节器和液体流量传感器的全部量程范围。

所需要的材料
-  ESI V3.04图形界面操作软件
-  带有压力源的OB1压力控制器
-  任何流量传感器MFS或BFS
-  多种规格的微流体限流器

实施步骤
1）准备您的实验装置系统并使毛细导管内充满水：
     a.  打开Elveflow微流体操作软件ESI，然后选择连接流量传感器的OB1。
     b.  同时准备实验装置所需要的全部组件，包括芯片和流量传感器。
     c.  此时，将一个液体储液池连接到OB1。增加与之对应通道的压力，直到系统完全充满水为止。例如，将压力增加到您的OB1压力控制器范围的1/4。
     TIP：为确保实验系统充满水，您可以检查实验系统出口端是否有水流出和/或液体流量传感器是否为您提供可靠的数值（该数值可能会超出传感器的量程范围值或任何其他稳定值）。
     d.  将OB1压力控制器的压力设置为0 mbar，观察传感器显示的液体流量。如果您的实验装置系统没有足够的阻力，您将获得由于静水压力而产生的残余流量。如果是这种情况的话，请在尝试下一步之前，向上或向下移动储液池或者流量传感器，使液体流量值介于-10和10 μL/min之间。
2）打开流阻诊断模块（Tuning Resistance Module）：
     a.  在OB1操作界面上打开与流量传感器相连接的流阻诊断功能模块（Tuning Resistance module），如下图所示。
 

    b.  一定要确保步骤1）中的操作要完成，然后点击“Diagnostic”按钮。
    c.  等待直到过程Process结束
    d.  阅读Advices窗口中显示的建议
3）调整实验装置系统
    a.  根据Advices窗口中的建议，添加/移除建议参数的导管或更换压力控制器量程或调节毛细导管内径大小。如果您没有任何微流体流阻器件或限流器，而实验使用的常规毛细导管内径为500 μm或者800 μm时，那么您可以使用我们提供的多种规格内径的限流器。当然，您也可以直接使用更适合微流体阻力的内径从25 μm到250 μm内径的毛细导管。请注意，如果采用内径为800 μm的导管来调节实验系统流阻，那么导管长度可能很长，甚至达到了上千米。

4）再次诊断实验系统的流阻
    a.  当您根据流阻改善建议调整完实验装置后，请再次点击“Diagnostic”按钮。
    b.  如果您的实验系统仍不合适（not adapted），请返回步骤3）。
否则，如果您的实验系统完全合适（perfectly adapted）或者非常合适（well adapted），那么您就可以进行您的实验了。

如果您的实验系统非常合适（well adapted），并且阅读了有关添加/移除管路的建议，则并不意味着必须重新调节实验系统流阻。您可以先保持实验系统装置不变并进行实验操作。这些改善建议只是根据您的传感器范围来优化您的压力控制器OB1的范围。

调整完实验装置系统后，您可以使用PID参数的自动调节功能（Auto Tune）来创建一个反应性很强的系统，使您可以在流量传感器的整个正范围内进行实验：

 
TIP：如果PID参数似乎不合适，请不要犹豫使用两次Auto Tune功能。