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微流体仪器的稳定性

微流体仪器的稳定性

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微流体仪器中,稳定性是指仪器在存在外界干扰的情况下,能将某一物理量维持在一个恒定值的能力。在微流体实验中,稳定性这一指标尤受关注,因为即使是微小的物理量变化,也可能较大的改变实验结果,仪器稳定性越高,仪器的可重复性越好。

 

如何测量微流体仪器的稳定性

微流体实验中,可通过稳定区间(Stability band)、标准差(Standard deviation和变异系数(Coefficient of variation, CV)三个参数来量化微流体仪器的稳定性。

 

1.稳定区间(Stability band

稳定区间指的是所采集到的物理量的zui小值到zui大值之间的范围,此参数可在一定程度上代表微流体仪器的稳定性,其值越小,表明稳定性越好,对于一些泵类产品,稳定区间通常会以满量程的百分比给出。

2.标准差(Standard deviation

标准差是一门量化数据变化的工具,反映了数据集的离散程度,相对于稳定区间和样本平均值,标准差更能代表微流体仪器的稳定性,标准差的值越小,表明稳定性越高。

3.变异系数(Coefficient of variation, CV

变异系数指的是标准差与样本平均值之间的比,是能体现微流体仪器的稳定性的参数,因为该参数不受测量尺度和量纲的影响,通常以一个无量纲的百分比表示,其值越小,表明稳定性越高。

 

微流体仪器稳定性受哪些参数影响?

微流体仪器的稳定性取决于分辨率、稳定时间(Settling time)以及通讯和反馈的算法。

分辨率指的是仪器能够识别的物理量(如压力泵中的压强)的zui小变化,或者传感器能检测到的物理量的zui小变化,分辨率越高,微流体仪器需维持的物理量一定程度上就越能接近设定值。

稳定时间指的是仪器需维持的物理量达到要求值所用的时间,或者是传感器检测到新的读数所花时间,稳定时间越短,仪器就能越快的补偿仪器需维持的物理量。

 

稳定性实例对比

 

Fluigent压力泵和注射泵做流量控制稳定性比较,由下面的流量控制对比图和稳定时间对比图可明显看出,压力泵的稳定区间很小,稳定时间短,而注射泵的稳定区间大,稳定时间约在100s左右,表明压力泵流量控制稳定性优于注射泵。