現(xiàn)在，醫(yī)務(wù)人員比以往更依賴醫(yī)療診斷儀器的測試結(jié)果從而做出關(guān)鍵的患者護(hù)理和治療決策。體外診斷儀器的準(zhǔn)確性、精密度和可靠性不僅取決于儀器的固有設(shè)計(jì)和性能，還取決于集成到系統(tǒng)中的多個(gè)單獨(dú)組件的設(shè)計(jì)、功能和可靠性。
流體解決方案
由于患者樣本和試劑通常是液體形式的，如樣本（血液、唾液、尿液等）、試劑、緩沖液和洗滌液等，因此診斷儀器中的關(guān)鍵功能部件主要是負(fù)責(zé)流體處理和控制的部件。在分析過程中，準(zhǔn)確可靠地將流體在整個(gè)系統(tǒng)中移動是醫(yī)療診斷設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員面臨的主要挑戰(zhàn)。
近年來，應(yīng)用到醫(yī)療診斷中的流體系統(tǒng)的研發(fā)趨勢是處理精度越來越高，而液體量越來越少。制造商開發(fā)臨床分析儀或家庭護(hù)理產(chǎn)品時(shí)更注重產(chǎn)品是否具備使用極小的樣本進(jìn)行多種測試的能力。因此，診斷儀器中使用的樣本、試劑、緩沖液、洗滌液和廢液通常盡量控制在微升范圍之內(nèi)就可進(jìn)行完整的測試過程。
泵、閥門和連接器是常用的流體處理元件，具有多功能性、可靠性、一致性、可重復(fù)性和易于維護(hù)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于診斷和生物技術(shù)領(lǐng)域。
當(dāng)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)涉及泵、閥門和連接器時(shí)，制造商應(yīng)該考慮以下幾個(gè)因素。
閥門
1、尺寸
在決定閥門的尺寸之前，設(shè)計(jì)師必須確定系統(tǒng)按預(yù)期工作所需的流速。一旦確定了這一點(diǎn)，就能夠選擇控制該流速的閥門。
2、溫度
在選擇閥門時(shí)要考慮的另一個(gè)關(guān)鍵因素是閥門運(yùn)行的溫度，包括閥門將控制的介質(zhì)的溫度和環(huán)境的正常運(yùn)行溫度。溫度波動可能導(dǎo)致密封件膨脹和收縮，導(dǎo)致快速磨損，從而導(dǎo)致液體故障和泄漏。
3、材料
重要的是要了解流經(jīng)系統(tǒng)的流體對閥門的影響，并相應(yīng)地選擇正確的材料。兼容性是關(guān)鍵，閥門應(yīng)采用與其他較軟材料配合使用的材質(zhì)。如果組件由不兼容的材料制成，可能會導(dǎo)致腐蝕、脆化或開裂。除了相互兼容外，閥門的選擇還應(yīng)與它們將要運(yùn)行的環(huán)境兼容。
4、壓力
設(shè)計(jì)師還應(yīng)考慮閥門在特定應(yīng)用中的壓力。其包括兩個(gè)方面：
工作壓力：系統(tǒng)中的正常工作壓力
設(shè)計(jì)壓力：閥門制造商提供的最大壓力極限；不得超過其他流體系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)壓力，除非在受控的測試條件下可運(yùn)行。
壓力限制由系統(tǒng)中的最低額定部件決定，其中閥門是系統(tǒng)的重要組成部分。壓力波動會對部件的性能產(chǎn)生重大影響。選擇閥門時(shí)，應(yīng)考慮閥門是否設(shè)計(jì)為在一定溫度和壓力范圍內(nèi)運(yùn)行，以確保所選閥門能夠承受嚴(yán)格的運(yùn)行條件。
閥門需要在系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行的特定功能。它會啟動或中止流量，還是會調(diào)節(jié)流量水平？閥門是否有必要控制流量方向或防止系統(tǒng)過載？解決這些問題有助于成功設(shè)計(jì)流體控制系統(tǒng)。
泵
1、液體特性
與系統(tǒng)“潮濕部分”接觸的流體的化學(xué)兼容性是一個(gè)重要考慮因素。當(dāng)不兼容的材料接觸時(shí)，可能導(dǎo)致組件材料的退化和故障，可能會讓儀器壽命縮短、性能不佳，提供錯(cuò)誤結(jié)果、運(yùn)行失敗和浪費(fèi)樣品的情況。為您的系統(tǒng)選擇合適的泵將確保流體系統(tǒng)正確設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性。
2、流量控制
流量控制是泵送系統(tǒng)的流體效率和生命周期成本的重要因素。通過閥門來控制流量是一種常常采用的控制流量的方法，但從長遠(yuǎn)來看，通常效率非常低且成本高昂。
泵的流量可以通過簡單地調(diào)節(jié)泵的尺寸或泵頭的轉(zhuǎn)速來控制或調(diào)節(jié)。這些泵可以根據(jù)其尺寸控制液體流速。
3、系統(tǒng)壓力
計(jì)算系統(tǒng)中高點(diǎn)的壓力水平。系統(tǒng)中的壓力可能會低到無法移動管道中的液體，這將對系統(tǒng)的性能不利。因此通?？梢酝ㄟ^在高點(diǎn)之后的某個(gè)點(diǎn)安裝閥門來增加該點(diǎn)的壓力，并通過關(guān)閉該閥門來調(diào)整高點(diǎn)的壓力。
4、液體粘度
粘度將會影響系統(tǒng)設(shè)計(jì)和泵的選擇，因?yàn)樗鼤绊懲亢鸵后w處理參數(shù)。具有高粘度的液體需要緩慢的泵速和每次抽吸或分配后的停留時(shí)間，以使液體完全沉降。樣品之間也可能需要額外的清洗或廢液處理。在泵集成和系統(tǒng)測試期間，應(yīng)注意確定液體類別參數(shù)，以使泵運(yùn)行期間產(chǎn)生的壓力不超過規(guī)定或功能限制。
連接器
在設(shè)計(jì)流體處理系統(tǒng)時(shí)，除了閥門和泵之外，還需要選擇符合系統(tǒng)要求的連接器。電子連接器通常處理電源和信號。然而，在醫(yī)療器械系統(tǒng)里，連接器通?？梢猿袚?dān)其他工作，即輸送液體。流體連接器可以具有集成閥，以控制流速和壓力變化。這些閥門還防止空氣進(jìn)入系統(tǒng)，并防止斷開連接時(shí)發(fā)生泄漏。
流體處理挑戰(zhàn)
隨著診斷和醫(yī)療技術(shù)的不斷改進(jìn)和發(fā)展，市場更偏向使用更小、更快、更可靠及更集成化的系統(tǒng)來完成更復(fù)雜的應(yīng)用，這給制造商應(yīng)帶來了壓力。
1、整合和簡化
較小的設(shè)備提供了較大的競爭優(yōu)勢，因?yàn)榇祟惍a(chǎn)品將更容易滿足當(dāng)前的市場需求。這些小型的醫(yī)療產(chǎn)品可以運(yùn)輸?shù)綄?shí)驗(yàn)室之外或現(xiàn)場使用。
然而系統(tǒng)的縮小和簡化使制造商面臨著許多不同的挑戰(zhàn)，特別是在流體流量管理和公差差異等方面。因?yàn)獒t(yī)療診斷設(shè)備的流體通道的體積極小，控制少量的流體反而更加困難。
2、成本控制
制造商們通常承受著持續(xù)降低開發(fā)、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本的壓力。因此當(dāng)權(quán)衡流體處理系統(tǒng)等非核心部件的輔助功能時(shí)，制造商更加需要注意保持這些系統(tǒng)（流體處理部件）的性能的同時(shí)降低成本。
流體處理系統(tǒng)要求敏捷和注重細(xì)節(jié)，從選擇和集成合適的閥門、管道和泵到使用正確的測試流程來提高流體處理質(zhì)量和可靠性而不影響其可用性，這些過程都需要液體監(jiān)測、混合和分配、清洗系統(tǒng)和廢液控制方面的專業(yè)知識以及獨(dú)特的解決方案。
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