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微流體流量調節是大多數微流體實驗中必須要控制和操作的一個環節。在諸如2D或3D細胞培養應用領域中,由于需要精確的微環境參數控制,所以,流量調節是實驗操作中的一個必要步驟。Elveflow盡最大的努力簡化微流體流量調節的操作,以幫助廣大的科研人員和工程師專注于實驗中重要的需要解決的事情。


如何在Elveflow微流控智能軟件ESI中選擇流量調節參數(PID參數)?

無論如何要執行良好的流量調節,最重要的是要了解如何根據您需要的速度和穩定性來調整參數。本博文將逐步說明如何選擇參數。


參數介紹
(1)什么是增益參數“P”?

      增益參數也叫做比例參數,可以改善響應時間。P值設置的越大,響應越快,不過,過大的P值,會導致流速不穩定。
(2)什么是積分時間參數“I”?
       積分時間參數可以平滑流速測量,也就是說可以使流速測量更加平穩,不過,過大的I值,也會可能增加響應時間。
(3)什么是“最大流量值(max flow rate value)”?
       最大流量值是一個可選參數,如果您希望僅使用傳感器范圍的一小部分來調節流量,那么最大流量值非常有用。默認值(0)是傳感器的范圍。如果您使用的是BFS,那么輸入此參數尤為重要。
(4)什么是“PID類型(PID types)”?
       PID類型是一種特殊的算法,特別是經過Elveflow團隊設計,以簡化某些特定實驗裝置的流量控制。首先可以將其設置為默認值“PID basic”。

如何在Elveflow微流控智能軟件ESI中選擇流量調節參數(PID參數)?

實驗裝置
對于此實驗裝置,需要用到如下Elveflow設備:
1、Elveflow壓力&流量控制器OB1
2、Elveflow流量傳感器(1μL-50μL/min)或Bronkhorst Coriolis流量傳感器
3、用于實驗裝置連接用的微流體導管
4、微流體配件和連接器

組件清單

如何在Elveflow微流控智能軟件ESI中選擇流量調節參數(PID參數)?


如何在Elveflow微流控智能軟件ESI中選擇流量調節參數(PID參數)?

3、樣品儲液池

如何在Elveflow微流控智能軟件ESI中選擇流量調節參數(PID參數)?


如何在Elveflow微流控智能軟件ESI中選擇流量調節參數(PID參數)?

實驗裝置圖
使用Elveflow智能界面軟件ESI啟動流量控制

為了調節PID參數,設置一個方波型功能控制,在流量傳感器中間范圍內設置最小和最大壓力值(避免極值)和與實驗要求類似的周期。

如何在Elveflow微流控智能軟件ESI中選擇流量調節參數(PID參數)?


選擇參數

要選擇良好的參數,可以采用多種方式。有些是比較簡單和需要一點經驗的,另一些需要一些計算。您可以先嘗試最簡單的方法,然后查看其是否滿足要求。如果找不到“PID”基本的最佳參數,那么可能需要更改PID類型或“最大流量值”。否則,您的實驗系統可能不是很好:此時可以使用自動調整來獲得個性化建議來調整您的實驗系統。

方法1:讓自動調整為您完成設置

最簡單的方法是按下自動調整按鈕,讓軟件表征您的實驗系統并為您選擇參數。

如何在Elveflow微流控智能軟件ESI中選擇流量調節參數(PID參數)?

提示(Tips):
1、啟動自動調整按鈕之前,實驗系統需要處于穩定狀態:從微流體導管中排出空氣并流出一些液體。
2、不要忘記在自動調整過程后閱讀彈出窗口。它將為您提供有關如何設置您實驗系統大小的建議。如果您無法在此配置中獲得良好的調節,請返回到建議并閱讀這些建議。
3、您可以運行2次或3次自動調整,并查看參數的調節方式。
4、在大多數情況下,自動調整就足夠滿足實驗要求了。如果還不能滿足實驗要求,那么請轉到方法2.

方法2:手動調整

即使自動調整是一個非常有用的工具,但是有時候您也需要手動調整這么一個通用功能。實際上,根據您的實驗,您可能需要針對穩定性或快速性進行優化調節,或者您可能希望避免所有的過沖。

案例1:系統不穩定或過沖過多
首先檢查您的實驗系統是否有漏氣。如果您的實驗系統中有大量的空氣,請嘗試“PID large reservoir”。
然后減小P和I參數,直到您的實驗系統處于穩定狀態。接著轉到案例2.

案例2:系統太慢了
在流量控制調節期間,逐步增加P和I參數值,并檢查圖形曲線的變化且以此來判斷實驗系統的反應。
1、ESI軟件上的方波曲線有太多的過沖?減小P值
2、系統反應太慢?增加P值
3、系統在接近目標時反應迅速但出現減速?增加I值
4、ESI軟件上的方波曲線有一些不穩定或有太多的振蕩?減小I值

如何在Elveflow微流控智能軟件ESI中選擇流量調節參數(PID參數)?

如何在Elveflow微流控智能軟件ESI中選擇流量調節參數(PID參數)?

通常,自動調整與一些手動調節相結合,可以找出適合幾乎所有實驗系統的良好調節參數。如果這種調節方式不適合您,那么請檢查自動調節功能的建議。您可能需要改變系統的壓力值,通過流量傳感器或微流體流阻來改變壓力值可以改善您的流量控制。

如果您有Bronkhorst流量傳感器,請確保參數“max flow rate”是正確的,默認值給出了傳感器的整個量程范圍,這可以滿足您的需求。


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