液体分注システムにおける精密チューブの役割:パート 2/3
チューブの特性がプロセスとその精度に与える影響
バイオテクノロジーと検査自動化の分野では、グローバルな体外診断 (IVD) 調査会社MarketsandMarket™によると、市場は2025年までに960億ドルに達すると予想されています。自動化された液体分配システムの使用は理にかなっています s は、IVD の需要とともに成長します。
多くの変数がこれらの液体ディスペンス システムのパフォーマンスに影響を与えます 、以下を含む:
- サンプリングする液体の種類
- 使用される試薬化学物質
- ポンプ装置の種類
- ポンプが及ぼす力の量
さらに、これらのシステムで使用されるチューブ IVD やその他のアプリケーションでの液体分注プロセスと検査精度に大きな影響を与える可能性があります。液体分注システムで使用される精密チューブに関するいくつかの重要な考慮事項を詳しく見てみましょう。
液体分注システムでキャリーオーバーを減らすにはどうすればよいですか?
液体分注システムに関するこのブログ シリーズのパート 1 では、キャリーオーバーの潜在的な問題について説明しました .前のサンプルの液体が完全に洗い流されていない場合に発生する可能性があり、後続のサンプルで汚染の問題が発生する可能性があります。
特に、キャリーオーバーは次の原因で発生する可能性があります:
- 液体 ウィッキング 分注チューブの外側まで
- 「最後の一滴」の形成 チューブの底に残る
どのような実験手順においても、クリーンな環境を維持することは非常に重要です。当然のことながら、チューブの洗浄は、液体分注システムを使用するプロセスの一部であり、キャリーオーバーの量を一般的に受け入れられている 4 ppb (またはそれ以上) に減らすのに役立ちます。
あるサンプルから別のサンプルへのキャリーオーバーを減らすことは、汚染と戦うだけでなく、次の 2 つのことにも役立ちます。
<オール>キャリーオーバーを防ぐにはクリーニングだけで十分ですか?
全体的な洗浄プロセスの効果 — つまり、前のサンプルのすべての残留物を液体分注システムから除去できるかどうかは、アプリケーションごとに異なります。これは、洗浄が多くの要因の関数であるためです。
これらの要因には以下が含まれます (ただし、これらに限定されません)。
- 掃除に使える時間
- 使用する洗浄液 (金属が異なれば必要な溶液も異なるため)
- 使用した洗浄液の量
- 漂白剤に浸す時間があるかどうか
- 洗浄液や水をシステムに流せる回数
- 使用した水の量（サンプル量の約 100 倍が一般的な基準です）
- システムとして適用される圧力が洗浄および洗浄される
ただし、利益を上げるために大量のテストを実行する必要がある大規模なラボ環境では、キャリーオーバーを最小限に抑えることはより困難になる可能性があります。
さらに、液体ディスペンス システムでは、内径 (ID) が 50 または 100 ミクロンと小さいチューブが使用されることが多いため、精密チューブ自体の特性がキャリーオーバーとクリーニング プロセスの両方に影響を与えます。
チューブ エンド カットは液体分注システムのキャリーオーバーにどのように影響しますか?
前回のブログで述べたように、チューブの末端を形成する方法は、液体分注システムでのキャリーオーバーのリスクを軽減するのに役立ちます。たとえば、チューブの分注端を丸める 最後の一滴が形成される能力を低下させます。ただし、分配される液体によっては、ウィッキングが発生することもあります。
または、チューブの端にある平らな 90 度のカットオフの代わりに、より角度の付いた尖った端と鋭い壁を持つ 最後の一滴が形成される表面積が少なくなります。ただし、分配される液体によっては、この「尖った」端によって液体がチューブから出る方法が変わり、結果としてテストの精度に影響を与える可能性があります。
しかし、髪の毛とほぼ同じ直径の精密チューブでは、端をきれいにカットするのが難しい場合があります。さらに、切断プロセス中にチューブがつぶれないように特別な注意を払う必要があります。
ただし、適切な切断が達成できると仮定すると (Metal Cutting Corporation の専門分野であるタスク)、チューブの端に関連する可能性のある問題は次の方法で対処できます。
- 分配される特定の液体でチューブをテストする
- 望ましい結果の大部分を達成するプロセスを特定する
チューブ ID は液体分注システムにどのように影響しますか?
一般的なルールとして、チューブの ID が小さいほど、液体ディスペンス システムの精度が向上します。 .これは、ID が小さいと線速度が速くなり、「ミキシング ゾーン」が小さくなり、サンプル成分が可能な限り濃縮されたままになるためです。
これらのディスペンシング システムにおけるチューブ ID の最も重要な側面の 1 つは、その表面仕上げです。 .米国金属協会は、表面仕上げを「最終処理および測定された表面プロファイル特性の結果としての表面の状態。好ましい用語は粗さ」と定義しています。
一般に、ID 表面が粗いほどキャリーオーバーが多くなり、4 ppb を達成するのが難しくなると考えられています。これは、より粗いチューブ ID 表面には、洗浄プロセスの影響から液体残留物を保護できる小さな「隅と角」があるためです。
そのため、チューブの端を適切にカットする (例:平らにする、角度を付ける、または丸める) ことに加えて、チューブの ID 面をできるだけ滑らかにする必要があります。 あるサンプルから別のサンプルへのキャリーオーバーの可能性をさらに減らすのに役立ちます。
6 ～ 8 の Ra または RMS 値は、良好な滑らかさのレベルと見なされます。 (算術平均 (Ra) は、高さの単位 (通常はミクロン) で表される平均粗さです。Rq とも呼ばれる RMS は、Ra に対応する二乗平均平方根の値です。)
さらに、チューブ ID は、サンプルが液体分注システムでどの程度スムーズに流れるかを決定します。表面仕上げに欠陥があると、液体がチューブから出るときに渦巻き、渦巻き、またはバフェッティングが発生する可能性があり、液体がスムーズに分配されることが重要なアプリケーションで問題が発生する可能性があります。
チューブの外径は液体ディスペンス システムにどのように影響しますか?
外径 (OD) の滑らかな表面仕上げ テスト プロセスで吸引が必要な場合は、チューブの数も重要です。 、チューブ全体が液体に入り、真空を引きます。ただし、OD 表面仕上げは、ディスペンス プロセスではそれほど重要ではありません。
マイクロ ピペット操作中 、吸引と分注の両方が含まれますが、通常は 1 つの液体のみが含まれます。次の場合、チューブ内のキャリーオーバーは問題になりません。
- 正確な量の液体を繰り返し分注できるように、ピペットはデジタル キャリブレーションされています
- 分注器具の公差 (例:±2-3% または ±5%) — したがって、チューブに残る可能性のある液体の量 — が考慮されます
チューブ ID の表面仕上げを改善するにはどうすればよいですか?
ディスペンス チャネルの内壁にばらつきがあると、液体ディスペンス システムで使用されるプロセスに影響を与える可能性があるため、クリーンでバリのない ID が得られます。 は非常に重要です。
特定の長さの特定のタイプのチューブをわざわざ選び、選択したマシンとポンプでテストして、正しい量のサンプル材料が分配されることを確認した場合、テストの精度を危険にさらしたくないことは確かです。 チューブ ID に必要な表面仕上げを指定しない .
幸いなことに、技術が進歩したため、液体ディスペンス システムで使用される非常に小さい精密チューブの ID の表面仕上げを改善するために使用できる方法がいくつかあります。いくつかのオプションが含まれます:
- マイクロポリッシングおよび/またはパッシベーション
- 「ブライト ドロー」プロセスを使用した穴の強化
- シリコン、PTFE、PSX などのコーティング
- アブレシブ フロー機械加工または押し出しホーニング
チューブのエンド カットと同様に、仕上げ方法に関連する可能性のある問題は、全体的な目標と、現実的に最良の結果が得られるプロセスと比較検討する必要があります。
たとえば、液体分注システムで使用されるチューブをコーティングすると、キャリーオーバーの問題を解決できます。ただし、特定のシステムや用途の要件を満たすためにチューブを切断すると、コーティングの一部が露出し、その効果が低下する場合があります。
これは、Metal Cutting がコーティングに悪影響を与えることなくコーティングされたチューブを切断することに成功しており、その結果は特定のアプリケーションのテストで検証されています。)
チューブの仕様に細心の注意を払ってください!
液体分注システムの精度に影響を与える可能性のあるさまざまな要因があるため、これらのシステムで使用されるチューブの特性を特定することは困難な作業のように思える場合があります。
幸いなことに、適切な金属チューブ プロバイダーとそのエンジニアリング チームが、お客様のニーズを満たし、特定の用途に適した費用対効果の高い切断方法、ID 表面仕上げ、およびその他の機能を決定するのに役立ちます。
このブログ シリーズのパート 3 では、高圧が液体ディスペンス システムで使用される精密チューブにどのように影響するかを読むことができます。または、金属チューブやその他の金属部品のニーズに合わせてさまざまな精密切断オプションを検討するには、無料ガイドをダウンロードしてください。自信を持って選択してください:2 軸切断方法の比較.
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