作者:极客浅北
众所周知，IVD仪器是一种在人体外进行标本测试的设备。为了实现这一功能，则需要一种自动化的标本移动系统，将采集的人体标本和试剂耗材，移动到特定的反应容器中进行反应和测试。随着技术的不断进步，其样本和试剂的消耗量也越来越低，样本体积甚至低至0.5-1微升；如此低的样本体积，给加样系统提出了更高的要求。加样系统的性能及长期使用的稳定性也是目前国内仪器与进口仪器的重要差距点，还需国内仪器产业在原材料，器件，系统设计，运动控制等方面不断努力。
今天来聊聊影响加样的一些因素，供大家参考，也欢迎一起探讨。1. 柱塞泵电机的控制。这里的泵控制系统包括电路和控制软件两部分，柱塞泵采用步进电机进行驱动，其电机运动的精度决定了柱塞泵吸排样本的精度，所以控制系统需要给电机合适的电流，合适的运动曲线以及对应的运动控制算法。柱塞泵的控制是源头，如果泵本身的控制就有问题，那加样一定会有问题。所以，在设计和验证时，首先应确定柱塞泵的吸排动作和运动精度是没有问题的。之前走访过几家做柱塞泵的供应商，他们的出厂测试就是对泵发送相应的指令，然后通过高度规测试泵头活塞陶瓷杆所走的距离，来判断是否合格。在研发过程中，也可以用此方法来判断柱塞泵控制系统或泵是否有异常。2. 管路的气密性。管路的气密性包括管路是否有气泡和管路是否存在泄漏等。这里的泄漏不一定是漏液，更多的是漏气，导致柱塞泵在吸排动作时，管路进气泡，最终导致加样异常。加样管路中的器件一般包括柱塞泵、电磁阀、加样针，以及压力检测装置等。这些器件在选型的时候要考虑其内部死体积的大小，接头的连接方式。死体积可能导致管路中气泡无法排出，管路中的气泡将直接影响加样体积的大小。如果管路中存在气泡，在排样时，因样本针尖很细，排样的过程中管路中压力升高，会导致气泡被压缩。从而导致实际排样量与设计排样量不符，影响测试结果。加样管路应采用硬管，软管在吸排样的过程中会因压力变化导致管路尺寸发生变化，也会导致加样不准，影响测试结果。3. 控制流程。这里的控制流程主要指整个加样动作的运动控制流程。因为整个加排样过程中，为了样本不被清洗剂稀释和污染，以及针运动过程中不甩液，会在针内吸入样本前后增加空气柱对样本和其他介质进行隔离。所以，对空气柱吸入时机和吸入量的控制也需要根据不同的针尺寸进行合理设计。比如，有的仪器选择在液面下排样，排完样本后针尖处于液面以下，如果这个时候马上去吸空气就会导致将加入的样本吸走，影响加样量，从而影响测试结果。4. 针的性能。作为直接与样本接触的器件，针的性能至关重要，可以说是影响整个仪器性能的关键器件之一。针需要考虑其内外部的粗糙度，内部流道的顺畅性，液面检测电容的稳定性等。内外部的粗糙度不仅影响加样性能，而且会影响交叉污染，是需要重点评价的器件。内部流道的设计上对微流体控制至关重要，流道的形状应该尽可能简单直线，避免过多的弯曲或分支，以减少样品流动的阻力和混合的可能性。同时，应避免死体积的出现，带来交叉污染。针内部容积应满足最大样本容量的需求，避免样本进入后端管路，在接头处残留，带来交叉污染。5. 样本的粘度。液体的粘度、表面张力等性质会影响液体在加样系统中的流动和分配情况，进而影响加样精度。应对不同粘度的样本进行具体测试，匹配对应的加样系统和参数。总之，加样系统是一个复杂的系统，需要综合考虑各种因素的影响。每一个部分都可以作为一个子系统深入研究，足以出一篇高质量的论文。
