二、流體比例控制技術(shù)及解決方案

　　比例控制技術(shù)是流體控制過程不可或缺的一項關(guān)鍵技術(shù)。傳統(tǒng)的控制方法是設(shè)計一種執(zhí)行器（即，比例閥）使其輸入電流或電壓與流經(jīng)的流體壓力或流量形成一定近似線性的比例關(guān)系，以實現(xiàn)對流體的按需給量控制；隨著數(shù)字化概念的導(dǎo)入，在流體控制的工程化方案中也出現(xiàn)了“數(shù)字”比例控制方法。在實際工程化應(yīng)用中，是采用“模擬”技術(shù)或采用“數(shù)字”技術(shù)應(yīng)視實際應(yīng)用場合和需求而定。

　　在診斷和分析設(shè)備中，20世紀(jì)80年代中期蓬勃發(fā)展起來的“流式細胞技術(shù)”（Flow Cytometry）就是壓力比例控制技術(shù)的經(jīng)典應(yīng)用。

　　流式細胞技術(shù)是基于“流體動力聚焦”原理，其實質(zhì)是：樣品液體被注入經(jīng)調(diào)壓的“層流態(tài)”液體（鞘液）中而形成一股“聚焦”于中軸線的液流，從而確保樣品液流中的細胞排成單列流動。

　　為了深入理解上述過程以便工程化實現(xiàn)，我們可進一步深究。其實，之所以產(chǎn)生這種現(xiàn)象是由于“邊界層表面效應(yīng)”的存在，即“伯努利效應(yīng)”：流體速度加快時，物體與流體接觸的界面上的壓力會減小，反之壓力會增加。據(jù)此，可以得出這樣的結(jié)論：只要能夠?qū)崿F(xiàn)樣品液體的流速總是大于周圍層流液體（鞘液）的流速，那么質(zhì)量較大的細胞顆粒由于兩側(cè)出現(xiàn)明顯的壓強差就會被”吸“至中軸線，當(dāng)滿足一定數(shù)值條件時，必然會排成單列向前流動。

　　根據(jù)上述結(jié)論，我們可以構(gòu)想這樣的工程化方案：通過增加樣品容器中的壓力驅(qū)動樣品液體和層流液體（鞘液）流動，為了滿足兩者間的流速關(guān)系（即V樣>V鞘），則驅(qū)動兩路液體流動的壓力存在差值，且一定是P樣>P鞘。

　　了解了工作原理，可以如下實現(xiàn)：在鞘液容器的上游采用高精密減壓閥，以保持恒定壓力；在樣品液體容器的上游采用高精度壓力比例閥，再附以外周電路閉環(huán)控制可實現(xiàn)對壓力的連續(xù)微調(diào)。

　　諾冠專業(yè)的生命科學(xué)工程化團隊業(yè)已開發(fā)出適用于診斷和分析中“極低壓力、極低流量”控制特點的全新“數(shù)字比例技術(shù)”。通過控制兩只電磁閥（常開或常閉）的高頻開合，以實現(xiàn)對壓的調(diào)節(jié)。目前，這只可定制的名為Chipreg的微型數(shù)字減壓閥已正式發(fā)布，廣泛滿足診斷、分析中的微量氣體壓力控制應(yīng)用的需求；甚至，可以直接集成“藍牙”通訊，滿足特殊應(yīng)用場合需求。

　　三、介質(zhì)隔離閥的選擇和應(yīng)用

　　應(yīng)用于氣體控制的電磁閥如果應(yīng)用于液體控制，甚至腐蝕性液體，其電磁線圈將由于液體的滲透性、腐蝕性而燒毀。因此，必須將液體流經(jīng)閥體的內(nèi)部通路和電磁線圈隔離以防止上述情況，因此將具有“介質(zhì)隔離層”結(jié)構(gòu)（通常由耐腐蝕性材料制成的膜片）的電磁閥特稱為“介質(zhì)隔離閥”。在診斷、分析設(shè)備中，由于經(jīng)常涉及去離子水、腐蝕性液體等的控制，因此大量使用“介質(zhì)隔離閥”，也稱為“膜片閥”。通常，國內(nèi)的設(shè)計工程師一談及電磁閥很多時候只關(guān)注：“通徑”多大？

　　實際上，除此之外在系統(tǒng)設(shè)計時還應(yīng)綜合考慮實際應(yīng)用的狀況來確定最切合實際需要的控制閥門，以達成預(yù)設(shè)的應(yīng)用性能目標(biāo)。涉及這些實際狀況需要考慮的因素有：內(nèi)容積、死腔量、泵浦效應(yīng)、Kv值或Cv值、功耗、尺寸大小、電氣特性。

　　系統(tǒng)設(shè)計工程師在設(shè)計流體子系統(tǒng)時，應(yīng)根據(jù)設(shè)定的研發(fā)目標(biāo)來綜合考量、評估上述這些因素，做出相應(yīng)的取舍以獲得各參數(shù)間的最佳“平衡點”。