Como um equipamento central no campo da automação de laboratório, o seu princípio técnico básico é desenvolvido em torno da manipulação precisa de líquidos em pequenas quantidades e controle de movimento multidimensional, através da fusão da tecnologia de injeção piezoelétrica sem contato com sistemas mecânicos de precisão, para alcançar a distribuição automática de gotas de nano-atualização para microatualização.

Princípios técnicos básicos

Tecnologia de injeção piezoelétrica

Com base no efeito piezoelétrico inverso da cerâmica piezoelétrica, quando a tensão é aplicada à cerâmica piezoelétrica, sua deformação faz com que a folha de silício se curve, fazendo com que o volume da cavidade mude rapidamente, injetando gotas de atualização. Por exemplo, a tecnologia sciDROPNANO da SCIENION garante a homogeneidade do volume das gotas, otimizando a estrutura da cabeça de injeção piezoelétrica para controlar o coeficiente de variação da precisão da amostragem dentro de 2%.

Controle mecânico de precisão

Usando um motor passo ou servomotor de alta precisão, a cabeça de injeção é movida sobre os três eixos X/Y/Z, com precisão de posicionamento de até um milímetro. Alguns equipamentos transformam o movimento de rotação em movimento linear por meio de uma parafusa de bola, combinando a estrutura de trilha deslizante e barra transversal para realizar o movimento vertical para cima e para baixo da alça da agulha, o sensor de deslocamento dá feedback em tempo real sobre a informação de posição para formar o controle de circuito fechado.

Algoritmos de software inteligentes

Compensar interferências ambientais e erros mecânicos através de feedback em tempo real e controle de circuito fechado. Por exemplo, o pontilômetro baseado no STM32 combina o posicionamento do sensor fotoelétrico com o controle do percurso para eliminar os erros de perda de passo do motor de passo e aumentar a repetitividade do pontilhamento de atualização do nanometro.

Análise de gargalo de desempenho

Limite mínimo de volume de pontuação

Sob a tecnologia atual, a pontuação de nano-atualização depende da otimização sinergica da cabeça de injeção piezoelétrica e do sistema de bombeamento, mas está limitada à tensão superficial da gota e ao design da cavidade, e o volume mínimo é difícil de ultrapassar a escala de atualização da pele (pL), limitando a aplicação de experimentos ultra-microscópicos.

Desafios de estabilidade de sistemas mecânicos

Sob longos períodos de funcionamento, o módulo de accionamento do motor de passo produz calor facilmente, o que leva à deformação térmica da estrutura mecânica e afeta a precisão do posicionamento. Além disso, os problemas de desgaste de transmissões de alta precisão, como parafusos de esferas, ainda precisam ser resolvidos através da otimização de materiais e da tecnologia de lubrificação.

Adaptabilidade insuficiente de amostras complexas

As amostras de alta viscosidade ou contendo partículas são fáceis de bloquear a cabeça de injeção, embora alguns equipamentos usem tubos de aço inoxidável ocos para penetrar a junta da garrafa de amostra para absorver amostras, a estabilidade da amostra ainda precisa ser melhorada para amostras não homogêneas.