
洗板机洗液用量是否可控?
一、硬件层面:为什么能调、调到哪里
泵型决定粗粒度
隔膜泵 + 电磁阀:脉冲式供液,步进间隔固定,最小可调梯度约 50 µL。
柱塞泵/蠕动泵:连续位移,理论分辨率 1 µL 甚至 0.1 µL,但受软管弹性与背压影响,会有1–3 %漂移。
微机电(MEMS)微阀阵列:面向 1536 孔及更小体积,最小可控量突破 0.5 µL。
管路容积与死腔
管径、管长、喷头内腔各有残液体积,若低于死腔体积再细调也“收不回来”。因此出厂都会给一条“机械下限”。例如某型号标称最小 50 µL,实测 45 µL 以下残液无法排净,导致可调区间是 50–1100 µL。压力传感器实时闭环
高端机在泵后端置 MEMS 压力或质量流量计,采样周期 1 ms,结合 PID,可把实际吐出量锁在设定值±1 µL;若传感器缺席只能靠“开阀时间×理论流速”开环估算,误差随温度粘度漂移。
二、软件层面:调节入口与权限分级
入口 | 权限层级 | 特点与应用 |
---|---|---|
HMI 触控菜单 | Operator | 直接填数字,修改生效快;锁定粗调档位(如 50 µL 步长)。 |
SOP 脚本 | Supervisor | 在每一步骤插入 VOLUME=275 指令,可做梯度洗。 |
隐藏工程模式 | Service | 允许设置泵常数 K-factor、表面张力补偿;需密码。 |
API/SDK | LIMS/MES | 批量实验时由上位机动态写入体积,实现自适应洗涤。 |
合规要点:所有体积更改都应写入 Audit Trail,供 21 CFR Part 11、ISO 17025 审计。
三、计量校准:从“能调”到“调得准”
校准装置
精密天平+校正量筒:称重法推算体积;10 × 重复后取平均刷新泵系数。
流量标准板:内含 96 条毛细通道,刷洗后比色测吸光度,逆算体积差异。
环境补偿
粘度、温度、密度联动。最新固件可自动读取机内温度,调节泵步频;老机只能手动在夏季、冬季各跑一遍校准。校准频次
高通量药筛:每周一次;
临床 IVD:每月一次或搬迁/大修后;
教学科研:季度一次即可。
四、算法细节:如何让设定值与实吐值重合
开环+闭环混合
先用泵步距执行 95 % 体积,最后 5 % 借助流量计精修,避免频繁启停造成的泵抖动。下限保护
系统监测设定值是否低于死腔阈值,低则报警并拒绝启动,避免“空抽”。多段流速
大体积先高速,末段降速,减少孔内喷溅。软件允许分别配置高速/低速体积阈值。自学习补偿
记录近 100 次实际吐量偏差,用线性回归/滑动平均更新泵常数,形成“老化自补偿”。
五、应用场景:调量到底图啥
场景 | 调大用量的目的 | 调小用量的目的 |
---|---|---|
高蛋白残留 ELISA | 增强剪切+浸泡,促冲散 | — |
细胞固定洗 | — | 避免细胞片被冲走(≤80 µL/孔) |
药筛 1536 孔 | — | 减少 DMSO 稀释效应,控制 0.8 µL/孔洗两次 |
高泡洗液 (Tween-20) | 短冲+多次抽吸:需加量振出泡沫 | 减量并延长抽吸:防止泡沫回流泵腔 |
节水/绿色实验室 | 通过算法优化循环顺序,把总量减 30 % | 同左 |
六、风险与补偿:不是“能调”就万事大吉
交叉污染上升
体积下调后,可能抽不净残液,需同步修改抽吸真空度、回吸设定或增加循环次数。泵膜片磨损
频繁大体积、快流速会加速膜片老化。厂商大多给出“MTBF vs. total liter”曲线;务必纳入成本评估。孔内冲击
高流速+大体积在深孔板易掀飞微珠或细胞,应激光测速或配置分散孔喷针套件。法规重验证
关键参数改变(尤其 IVD、GMP 环境)需重新做 PQ:包括精度、均一性、carry-over、数据可追溯。
七、未来趋势:智能配量、按需即洗
粘度/张力实时传感
正在研发的“微热丝+压电”多参探头,洗前 0.5 s 评测液体黏度后即时选取最优体积和流速,减少试剂浪费。板上液位视觉反馈
CMOS 模组检测孔中液面升降,直接闭环体积,比“泵步数”更直观。误差 ≤ ±0.5 µL。深强化学习调度
云端模型分析过往数万板曲线与残液热图,动态给每孔定制体积——同一板不同孔可用不同洗液量,兼顾边缘效应与节液。碳排指标联动
欧洲已有药企把“每板用水量”写进 ESG 报告;软硬件联动把用量与碳排折算,形成绿色 KPI。
结语
洗板机洗液用量不仅“可控”,而且“必须精控”。从泵型、管路、传感器到算法、校准、法规,每一环都决定你能否把“设定数字”变成真实且稳定的体积。做得好,你能在保证洗涤质量的同时节约试剂、降低污染、延长设备寿命;做不好,轻则数据飘忽,重则批次作废、法规追责。未来,借助实时多参传感与 AI 自适应算法,“一孔一策略”的智能洗涤会让“量”不再是固定参数,而是随样本特性即刻生成的动态指令。掌握当前的硬件潜能与软件逻辑,就是迈向下一代精密洗板的第一步。
