Bagaimana Tabung Presisi Meningkatkan Akurasi Pengcairan Cairan Otomatis: Bagian 2

Bagaimana Karakteristik Tabung Mempengaruhi Proses dan Akurasinya

Di bidang bioteknologi dan otomatisasi laboratorium, pasar diagnostik in vitro (IVD) global diharapkan mencapai $96 miliar pada 2025 menurut perusahaan riset MarketsandMarket™. Masuk akal bahwa penggunaan sistem pengisian cairan otomatis akan tumbuh seiring dengan permintaan IVD.

Banyak variabel yang berdampak pada kinerja sistem pengisian cairan ini, termasuk:

• Jenis cairan yang diambil sampelnya
• Reagen kimia apa pun yang digunakan
• Jenis perangkat pompa
• Jumlah gaya yang diberikan pompa

Selain itu, tabung yang digunakan dalam sistem ini dapat secara signifikan mempengaruhi proses pengisian cairan dan akurasi pengujian dalam IVD dan aplikasi lainnya. Mari kita lihat lebih dekat beberapa pertimbangan penting untuk tabung presisi yang digunakan dalam sistem pengisian cairan.

Bagaimana Anda dapat mengurangi carryover dalam sistem pengisian cairan?

Bagian 1 dari seri blog ini tentang sistem pengisian cairan membahas masalah potensial carryover. Ini dapat terjadi ketika cairan dari sampel sebelumnya tidak tercuci sepenuhnya, causing possible contamination problems in subsequent samples.

Di antara hal lain, carryover dapat disebabkan oleh:

• Cairan yang menempel ke luar tabung pengisian
• Bentuk “tetesan terakhir” yang menempel di dasar tabung

Dalam setiap prosedur laboratorium, memelihara lingkungan yang bersih sangat penting. Jadi secara alami, membersihkan tabung adalah bagian dari proses penggunaan sistem pengisian cairan — membantu mengurangi jumlah carryover ke tingkat yang biasanya diterima 4 ppb (atau lebih baik).

Mengurangi carryover dari satu sampel ke sampel lain tidak hanya mencegah kontaminasi, tetapi juga membantu melakukan dua hal:

1. Menurunkan total biaya pengujian melalui penggunaan reagen yang lebih efisien, yang sangat mahal
2. Meningkatkan akurasi hasil pengujian dengan mendistribusikan jumlah cairan yang lebih tepat

Apakah pembersihan saja cukup untuk mencegah carryover?

Efektivitas keseluruhan proses pencucian — yaitu, apakah semua sisa sampel sebelumnya dapat dihapus dari sistem pengisian cairan — akan bervariasi dari satu aplikasi ke aplikasi lain, karena pembersihan adalah fungsi dari banyak faktor.

Faktor-faktor ini meliputi (tapi tidak terbatas pada):

• Waktu yang diizinkan untuk pembersihan
• Larutan pembersihan yang digunakan (karena logam berbeda mungkin memerlukan larutan yang berbeda)
• Jumlah larutan pembersihan yang digunakan
• Apakah ada waktu untuk merendam dalam air kapur
• Berapa kali larutan pembersihan dan/atau air dapat dialirkan melalui sistem
• Volume air yang digunakan (sekitar 100 kali volume sampel adalah standar umum)
• Tekanan yang diterapkan saat sistem dibersihkan dan dicuci

Namun, mencapai carryover minimum dapat lebih tantang di lingkungan laboratorium besar di mana volume pengujian yang tinggi harus dilakukan untuk menguntungkan.

Selain itu, karena sistem pengisian cairan sering menggunakan tabung dengan diameter dalam (ID) sekecil 50 atau 100 mikron, karakteristik tabung presisi itu sendiri memiliki dampak baik pada carryover maupun proses pembersihan.

Bagaimana pemotongan ujung tabung mempengaruhi carryover dalam sistem pengisian cairan?

Seperti yang disebutkan dalam blog sebelumnya, cara ujung tabung dibentuk dapat membantu mengurangi risiko carryover dalam sistem pengisian cairan. Misalnya, membulatkan ujung pengisian tabung akan mengurangi kemampuan tetesan terakhir terbentuk; namun, itu juga dapat memungkinkan wicking terjadi, tergantung pada cairan yang didistribusikan.

Atau, alih-alih potongan datar, 90º di ujung tabung, membuat ujung yang lebih runcing, bersudut dengan dinding tajam akan memberikan luas permukaan yang lebih sedikit tempat tetesan terakhir dapat terbentuk. Namun, lagi pula tergantung pada cairan yang didistribusikan, ujung “runcing” ini mungkin mengubah cara cairan keluar dari tabung, yang giliran mungkin mempengaruhi akurasi pengujian.

Namun, dengan tabung presisi yang memiliki diameter hampir sempit seperti rambut, sulit untuk mendapatkan pemotongan ujung yang bersih. Selain itu, perhatian khusus harus diberikan untuk tidak meruntuhkan tabung selama proses pemotongan.

Tetapi mengasumsikan bahwa pemotongan yang tepat dapat dicapai (tugas yang merupakan spesialisasi Metal Cutting Corporation), masalah apa pun yang terkait dengan ujung tabung dapat diatasi dengan:

• Menguji tabung dengan cairan spesifik yang akan didistribusikan
• Mengidentifikasi proses yang mencapai sebagian besar — namun secara realistis, mungkin tidak semua — hasil yang diinginkan

Bagaimana ID tabung mempengaruhi sistem pengisian cairan?

Aturan umum adalah semakin kecil ID tabung, semakin baik akurasi dalam sistem pengisian cairan. Itu karena ID kecil menghasilkan laju linear yang lebih cepat dan “zona pencampuran” yang lebih kecil, yang memungkinkan komponen sampel tetap sekeras mungkin.

Salah satu aspek terpenting dari ID tabung dalam sistem pengisian ini adalah finishing permukaannya. American Society of Metals mendefinisikan finishing permukaan sebagai “kondisi permukaan sebagai hasil dari perlakuan akhir dan profil permukaan yang diukur, dengan istilah yang disukai adalah kekasaran.”

Secara umum diterima bahwa semakin kasar permukaan ID, semakin banyak carryover yang mungkin terjadi dan, kami percaya, semakin sulit untuk mencapai 4 ppb. Itu karena permukaan ID tabung yang lebih kasar memiliki “sudut dan celah” kecil di mana sisa cairan dapat tersembunyi dari efek proses pencucian.

Jadi, selain memiliki pemotongan ujung yang tepat pada tabung (misalnya, datar, runcing, atau bulat), memiliki permukaan ID tabung yang sehalus mungkin dapat membantu mengurangi lebih jauh kemungkinan carryover dari satu sampel ke sampel lain.

Nilai Ra atau RMS 6-8 dianggap sebagai tingkat kehalusan yang baik. (Rata-rata aritmetik, atau Ra, adalah kekasaran rata-rata yang diekspresikan dalam satuan tinggi, biasanya mikron. RMS, juga dikenal sebagai Rq, adalah nilai akar kuadrat rata-rata yang sesuai dengan Ra.)

Selain itu, ID tabung akan menentukan seberapa lancar sampel mengalir dalam sistem pengisian cairan. Ketidaksempurnaan dalam finishing permukaan dapat menghasilkan swirling, eddying, atau buffeting dari cairan saat keluar dari tabung, yang dapat menciptakan masalah dalam aplikasi di mana penting bahwa cairan didistribusikan dengan lancar.

Bagaimana OD tabung mempengaruhi sistem pengisian cairan?

Finishing permukaan yang halus pada diameter luar (OD) tabung juga penting jika proses pengujian memerlukan aspirating, di mana seluruh tabung masuk ke dalam cairan untuk menarik vakum. Namun, finishing permukaan OD jauh lebih sedikit faktor dalam proses pengisian.

Dalam proses micro-pipetting, yang melibatkan aspirating dan pengisian namun biasanya hanya satu cairan, carryover dalam tabung kurang menjadi masalah selama:

• Pipet dikalibrasi secara digital untuk mendistribusikan jumlah cairan yang tepat berulang kali
• Toleransi instrumen pengisian (misalnya, ±2-3% atau ±5%) — dan oleh karena itu, jumlah cairan yang mungkin tersisa dalam tabung — dipertimbangkan

Bagaimana finishing permukaan ID tabung dapat ditingkatkan?

Karena setiap variasi pada dinding dalam saluran pengisian dapat berdampak pada proses yang digunakan dalam sistem pengisian cairan, memiliki ID yang bersih dan bebas burr sangat penting.

Jika Anda telah repot memilih jenis tabung tertentu dengan panjang tertentu dan mengujinya dengan mesin dan pompa yang dipilih untuk menentukan apakah itu mendistribusikan volume sampel yang benar, Anda tentu tidak ingin menaruhkan akurasi pengujian dengan tidak juga menentukan finishing permukaan yang diinginkan untuk ID tabung.

Untungnya, teknologi telah maju sehingga sekarang ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk meningkatkan finishing permukaan pada ID tabung presisi yang sangat kecil yang digunakan dalam sistem pengisian cairan. Beberapa opsi meliputi:

• Micropolishing dan/atau passivation
• Peningkatan lubang melalui proses “bright draw”
• Coating seperti silicone, PTFE, atau PSX
• Abrasive flow machining atau extrude honing

Seperti pada pemotongan ujung tabung, masalah apa pun yang terkait dengan metode finishing harus ditimbang dengan tujuan keseluruhan dan proses yang, secara realistis, akan menghasilkan hasil terbaik.

Misalnya, coating tabung yang digunakan dalam sistem pengisian cairan dapat membantu mengatasi masalah carryover. Namun, saat tabung dipotong untuk memenuhi persyaratan sistem dan aplikasi tertentu, bagian dari coating mungkin terpapar, mengurangi efektivitasnya.

Itulah tempat Metal Cutting berhasil memotong tabung yang dilapisi tanpa mengganggu coating, dengan hasil yang divalidasi dalam pengujian untuk aplikasi tertentu.)

Perhatikan spesifikasi tabung Anda dengan cermat!

Dengan berbagai macam faktor yang dapat berdampak pada akurasi sistem pengisian cairan, menentukan karakteristik tabung yang digunakan dalam sistem ini dapat terlihat seperti tugas yang menakutkan.

Untungnya, penyedia tabung logam yang tepat dan tim insinyurnya dapat membantu Anda memutuskan metode pemotongan, finishing permukaan ID, dan fitur lain yang akan memenuhi kebutuhan Anda dan hemat biaya untuk aplikasi khusus Anda.

Dalam bagian 3 dari seri blog ini, Anda dapat membaca bagaimana tekanan tinggi mempengaruhi tabung presisi yang digunakan dalam sistem pengisian cairan. Atau untuk menjelajahi berbagai opsi pemotongan presisi untuk tabung logam atau kebutuhan bagian logam lainnya Anda, unduh panduan gratis kami, Choose with Confidence: Comparing 2-Axis Cutting Methods.