Comment les tubes de précision améliorent la précision dans la distribution automatisée de liquide : Partie 2

Comment les caractéristiques des tubes affectent le processus et sa précision

Dans les domaines de la biotechnologie et de l'automatisation des laboratoires, le marché mondial des diagnostics in vitro (DIV) devrait atteindre 96 milliards de dollars d'ici 2025 selon le cabinet d'études MarketsandMarkets™. Il est logique que l'utilisation de systèmes de distribution de liquide automatisés augmente avec la demande pour les DIV.

De nombreuses variables ont un impact sur la performance de ces systèmes de distribution de fluide, y compris :

• Le type de liquide échantillonné
• Tout réactif chimique utilisé
• Le type de dispositif de pompage
• La quantité de force que la pompe exerce

De plus, les tubes utilisés dans ces systèmes peuvent affecter significativement le processus de distribution de fluide et la précision des tests en DIV et autres applications. Examinons de plus près quelques considérations importantes pour les tubes de précision utilisés dans les systèmes de distribution de liquide.

Comment réduire le report dans les systèmes de distribution de fluide ?

La partie 1 de cette série de blog sur les systèmes de distribution de liquide a discuté du problème potentiel de report. Il peut se produire lorsque le liquide d'un échantillon précédent n'est pas complètement lavé, causant d'éventuels problèmes de contamination dans les échantillons subséquents.

Parmi d'autres choses, le report peut être causé par :

• Un liquide remontant le long de l'extérieur d'un tube de distribution
• La formation d'une "dernière goutte" qui persiste au fond du tube

Dans toute procédure de laboratoire, maintenir un environnement propre est crucial. Donc naturellement, le nettoyage des tubes fait partie du processus d'utilisation des systèmes de distribution de liquide — aidant à réduire la quantité de report au 4 ppb (ou mieux) communément accepté.

Réduire le report d'un échantillon à l'autre ne combat pas seulement la contamination, mais aide aussi à faire deux choses :

1. Réduit le coût total des tests grâce à une utilisation plus efficace des réactifs, qui sont très chers
2. Améliore la précision des résultats de test en distribuant des quantités plus précises de liquide

Le nettoyage seul suffit-il à prévenir le report ?

L'efficacité globale du processus de lavage — c'est-à-dire si tous les résidus de l'échantillon précédent peuvent être éliminés des systèmes de distribution de liquide — variera d'une application à l'autre, car le nettoyage est une fonction de nombreux facteurs.

Ces facteurs incluent (mais ne sont certainement pas limités à) :

• Le temps alloué au nettoyage
• La solution de nettoyage utilisée (puisque différents métaux peuvent nécessiter différentes solutions)
• La quantité de solution de nettoyage utilisée
• S'il y a du temps pour le trempage dans l'eau de Javel
• Combien de fois une solution de nettoyage et/ou de l'eau peuvent être rincées à travers le système
• Le volume d'eau utilisé (environ 100 fois le volume de l'échantillon est une norme commune)
• La pression appliquée lors du nettoyage et du rinçage du système

Cependant, atteindre un report minimal peut être plus difficile dans les grands laboratoires où un volume élevé de tests doit être effectué pour être rentable.

De plus, puisque les systèmes de distribution de liquide utilisent souvent des tubes avec des diamètres intérieurs (DI) aussi petits que 50 ou 100 microns, les caractéristiques des tubes de précision elles-mêmes ont un impact sur le report et le processus de nettoyage.

Comment la coupe d'extrémité du tube affecte le report dans les systèmes de distribution de liquide ?

Comme mentionné dans le blog précédent, la façon dont l'extrémité du tube est formée peut aider à réduire le risque de report dans les systèmes de distribution de liquide. Par exemple, arrondir l'extrémité de distribution du tube réduira la capacité pour une dernière goutte de se former ; cependant, cela peut aussi permettre le remontage, selon le liquide distribué.

Ou, au lieu d'une coupe nette à 90º à l'extrémité du tube, avoir une extrémité plus angulaire, pointue avec des parois vives fournirait moins de surface sur laquelle une dernière goutte peut se former. Cependant, encore selon le liquide distribué, cette extrémité "pointue" pourrait changer la façon dont le liquide sort du tube, ce qui pourrait à son tour affecter la précision des tests.

Cependant, avec des tubes de précision qui ont un diamètre presque aussi petit qu'un cheveu, il peut être difficile d'obtenir une coupe d'extrémité nette. De plus, un soin particulier doit être pris pour ne pas effondrer le tube pendant le processus de coupe.

Mais en supposant que la coupe appropriée peut être réalisée (une tâche qui est une spécialité de Metal Cutting Corporation), tout problème possible associé à l'extrémité du tube peut être abordé par :

• Tester le tube avec le liquide spécifique qui sera distribué
• Identifier le processus qui atteint la plupart — mais réalistement, peut-être pas tous — des résultats souhaités

Comment le DI du tube affecte les systèmes de distribution de fluide ?

La règle générale est que plus le DI du tube est petit, meilleure est la précision dans les systèmes de distribution de fluide. C'est parce qu'un petit DI produit des vitesses linéaires plus rapides et des "zones de mélange" plus petites, permettant aux composants de l'échantillon de rester aussi concentrés que possible.

L'un des aspects les plus importants du DI du tube dans ces systèmes de distribution est sa finition de surface. La American Society of Metals définit la finition de surface comme la "condition de la surface comme résultat d'un traitement final et caractéristiques de profil de surface mesurées, le terme préféré étant la rugosité."

Il est généralement admis que plus la surface DI est rugueuse, plus il peut y avoir de report et, nous le croyons, plus il devient difficile d'atteindre 4 ppb. C'est parce qu'une surface DI de tube plus rugueuse a de minuscules "recoins" où les résidus liquides peuvent être abrités des effets du processus de lavage.

Donc, en plus d'avoir la coupe d'extrémité appropriée sur le tube (par exemple, plate, angulaire ou arrondie), avoir une surface DI de tube aussi lisse que possible peut aider à réduire davantage les chances de report d'un échantillon à l'autre.

Une valeur Ra ou RMS de 6-8 est considérée comme un bon niveau de lissage. (La moyenne arithmétique, ou Ra, est la rugosité moyenne exprimée en unités de hauteur, typiquement microns. Le RMS, également connu sous le nom de Rq, est la valeur quadratique moyenne correspondant au Ra.)

De plus, le DI du tube déterminera à quel point les échantillons s'écoulent en douceur dans les systèmes de distribution de liquide. Les imperfections dans la finition de surface peuvent entraîner des tourbillons, des remous ou du buffetage du liquide alors qu'il sort du tube, ce qui peut créer des problèmes dans les applications où il est critique que le liquide soit distribué en douceur.

Comment le DE du tube affecte les systèmes de distribution de liquide ?

Une finition de surface lisse sur le diamètre extérieur (DE) du tube est également importante si un processus de test nécessite l'aspiration, dans laquelle tout le tube va dans le liquide pour créer un vide. Cependant, la finition de surface DE est beaucoup moins un facteur dans le processus de distribution.

Dans le processus de micro-pipettage, qui implique à la fois l'aspiration et la distribution mais généralement un seul liquide, le report dans le tube est moins un problème tant que :

• La pipette est numériquement calibrée pour distribuer une quantité exacte de liquide répétitivement
• La tolérance de l'instrument de distribution (par exemple, ±2-3% ou ±5%) — et donc, la quantité de liquide qui peut rester dans le tube — est prise en compte

Comment la finition de surface DI du tube peut-elle être améliorée ?

Puisque toute variation dans la paroi interne d'un canal de distribution peut avoir un impact sur le processus utilisé dans les systèmes de distribution de liquide, avoir un DI propre, sans bavures est critique.

Si vous avez pris la peine de choisir un type particulier de tube à une longueur spécifiée et l'avez testé avec la machine et la pompe choisies pour déterminer qu'il distribue le volume correct de matériel d'échantillon, vous ne voulez certainement pas compromettre la précision des tests en ne spécifiant pas non plus la finition de surface souhaitée pour le DI du tube.

Heureusement, la technologie a progressé de sorte qu'il existe maintenant plusieurs méthodes qui peuvent être utilisées pour améliorer la finition de surface sur le DI de tubes de précision très petits utilisés dans les systèmes de distribution de liquide. Certaines options incluent :

• Micropolissage et/ou passivation
• Amélioration d'alésage via l'utilisation d'un processus de "tirage brillant"
• Revêtements tels que silicone, PTFE ou PSX
• Usinage par flux abrasif ou extrude honing

Comme avec la coupe d'extrémité sur le tube, tout problème possible associé à une méthode de finition doit être pesé par rapport aux objectifs globaux et au processus qui, réalistement, produira les meilleurs résultats.

Par exemple, le revêtement du tube utilisé dans les systèmes de distribution de liquide peut aider à résoudre les problèmes de report. Cependant, lorsque le tube est coupé pour répondre aux exigences d'un système et d'une application particuliers, des parties du revêtement peuvent être exposées, réduisant son efficacité.

(C'est là que Metal Cutting a réussi à couper des tubes revêtus sans affecter négativement le revêtement, avec des résultats validés dans des tests pour des applications spécifiques.)

Faites une attention particulière à vos spécifications de tube !

Avec la large gamme de facteurs qui peuvent avoir un impact sur la précision des systèmes de distribution de liquide, spécifier les caractéristiques des tubes utilisés dans ces systèmes peut sembler une tâche ardue.

Heureusement, le bon fournisseur de tubes métalliques et son équipe d'ingénierie peuvent vous aider à décider d'une méthode de coupe, de finition de surface DI et d'autres caractéristiques qui répondront à vos besoins et seront rentables pour votre application particulière.

Dans la partie 3 de cette série de blog, vous pouvez lire comment la haute pression affecte les tubes de précision utilisés dans les systèmes de distribution de liquide. Ou pour explorer différentes options de coupe de précision pour vos tubes métalliques ou autres besoins en pièces métalliques, téléchargez notre guide gratuit, Choose with Confidence: Comparing 2-Axis Cutting Methods.