磁铁和电磁铁在IVD仪器和科学仪器中,应用很广泛。由于其可实现非接触性的作用力的特点,在某些应用中,有很大的优势。今天介绍磁铁或电磁铁的一些典型应用。
首先是一些常用器件,就是利用磁铁或电磁铁,实现相应用能。
1. 磁铁气缸,隔着气缸外壁,带动外面的磁铁一起运动
磁耦合式气缸,可以实现无杆,占用空间更小,密封更加简单。
2. 磁力泵:磁力离心泵、齿轮泵等
大部分的泵,需要依靠电机进行驱动。输送液体的零件,基本都需要密封在一个腔体内,但电机需要安装在腔体外。比如齿轮泵、离心泵等。
电机轴需要穿过密封腔,且工作过程中,电机轴是在连续转动。
那么,电机轴穿过腔体的同时,要实现密封,并且是动密封,增加了设计、制造的难度,可靠性也会受影响。而通过磁驱动,可以隔着密封外壳,在密封壳外面,利用电机带动磁铁,来驱动密封壳内部也安装了磁铁的转动零件(永磁联轴器),实现液体输送。将动密封(轴密封)问题,变成了相对简单的静密封问题,设计更加可靠。
比如IWAKI的磁力齿轮泵(“齿轮泵工作原理 -- IVD仪器液路”)和磁力叶轮泵。
3. 电磁:电磁阀、电磁直动隔膜泵、电磁锁
电磁铁更是电磁阀的核心驱动机构。
也有电磁直动式隔膜泵。
4. 液位浮球传感器
在“浮球开关液位传感器 -- IVD仪器液路”中,我们介绍了液位浮球传感器的工作原理,液位浮球传感器的核心零件簧片开关,就是感应磁场,实现通断,从而判断液位的。
5. 磁驱动的空气移液器
Hamilton推出了一款通过利用磁铁的MagPip移液器,省掉了电机、齿轮等驱动机构,利用磁场驱动活塞杆运动,来实现液体吸入或排出。
除了器件层面,有些仪器的功能实现方面,也利用了磁的特性。比较典型的是磁珠微球的使用。
化学发光仪器中,使用包被特定抗体的磁珠微球来俘获检测目标物,然后通过电磁铁对磁珠微球吸附,再洗掉干扰物,最后进行发光反应及测试。磁珠微球的使用,使得清洗流程更加简单、清洗效果更好,避免了干扰。
同时包被特殊抗体的磁珠,也可以用于分选特定种类的细胞,如下面的图片的演示。
对磁的利用,让我们的设计,真正的实现“隔山打牛”,虽然隔着东西,却实现了控制、感应等功能。而电磁铁又能通过电信号来进行控制。在某些特定需求下,磁的应用,会起到奇效。