直升机机载电子设备CP1976音频控制盒虚拟仪表试验器设计
直升机机载电子设备CP1976音频控制盒虚拟仪表试验器设计
编写：贺军
1、概述：
CP1976（）音频控制盒是安装于装备多座椅直升机内的一种音频信号控制装置，它的音频控制面板允许实现机内互相通信和对无线电设备单元的控制操作。
直升机机载电子设备CP1976音频控制盒虚拟仪表试验器是用于对CP1976（）音频控制盒各项技术指标进行检测试验的装置。
直升机机载电子设备CP1976音频控制盒虚拟仪表试验器可对CP1976（）音频控制盒进行检检测的适用件号为：
CP1976A1，CP1976A2，CP1976B1，CP1976B2，
CP1976AA01，CP1976AA02，CP1976AA03，CP1976C，
CP1976DA02，CP1976EA01，CP1976FA01,CP1976FB01，
CP1976EB01和CP1976GA01
直升机机载电子设备CP1976音频控制盒虚拟仪表试验器由直升机机载电子设备通用型综合检测试验器编程控制组合实现。
直升机机载电子设备通用型综合检测试验器由四个部件组成：
1）、机载电子设备试验综合控制器 1台
2）、无线电综合测试仪CMS-57 1台
3）、机载电子设备检测矩阵继电器交换箱 1个
4）、PJF-2型（CP1976音频控制盒）连接电缆 1条
直升机机载电子设备CP1976音频控制盒虚拟仪表试验器组合连接方式如图所示：
直升机机载电子设备CP1976音频控制盒虚拟仪表试验器虚拟化仪表屏幕如图所示:
2、CP1976（）音频控制盒简介：
1）、CP1976（）音频控制盒正面如下图所示：
2）、CP1976（）音频控制盒外形如下图所示：
外形尺寸：
宽度：145.5mm
深度：154mm
高度：66mm，
重量：0.925kg（重）
3）、CP1976（）音频控制盒分解如下图所示：
4）、CP1976音频控制盒后部接线插头J1、J2位置图：
3、CP1976（）音频控制盒技术指标：
头戴耳机和送话设备：
耳机为低电平高阻抗。
-音频：600欧姆阻抗。
-麦克风：75欧姆。
（CP1976GA01为低阻抗的麦克风：5欧姆。音频耳机为：9欧姆)。
无线电设备发射操作传输信号技术指标：
发射操作：
-四个无线电台通道（麦克风和按键发送控制）。
接收操作：
-四个发射控制通道。
-四个接收机信号通道。
-三个固定音频通道。
无线电发射传输信号技术指标：
-输入：850μV/75欧姆
（CP1976/GA01为230μV/5欧姆）
-输出：500mV±1dB/200欧姆
（CP1976GA01为800mV +2/-1dB/200欧姆）
-带通：300至5000Hz±2.5dB (CP1976GA01为±3dB)
-振幅失真：在1000Hz时低于或等于4%（CP1976GA01在1000Hz时为5%）
-信噪比：在1000Hz时超过或等于50dB
动态变化：
-在1000Hz时12dB失真度低于或等于4%。
-在1000Hz时20dB失真较低于或等于7%。
(对于CP1976GA01在1000Hz时10dB失真较低或等于10%)
音频对讲机传输：
-输入：850μV/75欧姆（CP1976GA01为230μV/5欧姆）
-输出：500mV -0dB+1dB/4.7K
（CP1976GA01为800mV -1dB+2dB/1K）
-带通：300至5000Hz ±2.5dB
(CP1976GA01为±3dB)
-振幅失真：在1000Hz时低于或等于4%
（CP1976GA01在1000Hz时为5%）
-信噪比：在1000Hz时超过或等于50dB
-动态变化：
-在1000Hz时12dB失真比低于或等于4%。
（对于CP1976GA01，在1000Hz时失真比低于或等于10%）
语音操作开关（麦克风）：
-阈值调整为850μV在500Hz -10dB±2dB
（CP1976GA01为230μV在500Hz -10dB±2dB）
-关闭时间常数：较低或等于15毫秒
-打开时间常数：1秒±0.3秒。
对讲机和无线电接收：
-无线电台：
-输入5.5V
-输出100mW±1dB/600欧姆
（CP1976EA01输出300mW±EA00欧姆）
（CP1976GA01输入11V,输出100mW +2/-1dB/9欧姆)
-对讲机：
-输入500mV
-输出100mW±1dB/600欧姆
（CP197EA01为输出300mW±1dB/600欧姆)
（CP1976GA为输入80mV，输出100mW +2/-1dB/9欧姆为）
-呼叫：
-输入1V
-输出50mV/600欧姆
-带通：300至5000 Hz±3dB
-振幅失真：在1000Hz时，低于或等于5%
-信/噪比：在1000Hz时高于或等于50dB
-音频通道之间的串扰：在1000Hz时高于或等于50dB
-麦克风上的音频反馈：1000Hz时为高于或等于40dB
(CP1976GA01为1000Hz为30dB)
-动态变化：6dB（400mW/600欧姆），在1000Hz时失真低于或等于10%。
记录器输出：
-330mV±1dB/2000欧姆
(CP1976GA01为530mV±1dB/2000欧姆)
4、CP 1976音频控制盒校验规程：
4.1、概述：
适用范围：
本文件作为CP 1976音频控制盒在实验室内进行校验的操作工艺技术文件。
引用文件：
TEAMC CP1976 ( ) 维修手册
版本号：JUL 30/05 23-49-01
CMC-50、CMC-57无线电综合测试仪说明书
对校验人员的要求：
从事该项校验的技术人员和校验人员在进行校验前，要阅读CP1976( )有关技术文件外，还要详细阅读直升机机载电子设备通用型综合检测试验器和CMC-57无线电综合测试仪的使用说明书，并按照说明书的细节进行操作以保证仪器的正确安全使用。
4.2、试验前的准备：
所需仪器设备：
1）、机载电子设备试验综合控制器 1台
2）、无线电综合测试仪CMS-57 1台
3）、机载电子设备检测矩阵继电器交换箱 1个
4）、PJF-2型（CP1976音频控制盒）连接电缆 1条
直升机机载电子设备CP1976音频控制盒虚拟仪表试验器组合连接方式如图所示：
（1）、用专用链接电缆按上图将CP1976控制盒与试验器测试插口链接。
（2）、从CMS-57无线电综合测试仪的音频输入插口AF/SCOPE INPUT
用配置的音频电缆线连接到机载电子设备检测矩阵继电器交换箱后盖板上的音频输出插口。
（3）从CMS-57无线电综合测试仪的音频输出插口MOD GEN OUTPUT用配置的音频电缆线连接到机载电子设备检测矩阵继电器交换箱后盖板上的音频输入插口。
CMS-57无线电综合测试仪的音频输入、输出插口位置图：
4.3、接通测试设备试验器的电源：
开机运行程序后进入测试屏幕，用鼠标点击屏幕上+28V电源电流（mA）测试组的+28V电源接通开关，开关上△指示灯燃亮。
此时用鼠标设定电流上限（mA）为1000，电流下限（mA）为100，观察+28V电源电流（mA）指针为0，观察电源故障告警指示灯是燃亮的，因为没有接通设备电源，电流下限（mA）控制告警电路工作所以告警指示灯燃亮。
用鼠标点击屏幕上+28V-1输入电压和+28V-2输入电压测试组的+28V-1启动和+28V-2启动开关，接通CP1976（）音频控制盒供电电源。
CP1976（）音频控制盒供电电路接线图如下所示：
观察屏幕上+28V-1输入电压和+28V-2输入电压测试组的+28V-1启动和+28V-2启动开关，开关上△指示灯是燃亮的。
检查电源供给电路：来自飞机的28V DC供电网络，通过两条保护线路供给。
消耗电流：约200mA。
此时用鼠标设定+28V-1电压上限（V）和+28V-2电压上限（V）为30V，设定+28V-1电压下限（V）和+28V-2电压下限（V）为10V，，观察+28V电源电流（mA）指针为200，观察电源故障告警指示灯是熄灭的，因为接通设备电源，电流下限（mA）控制告警电路不工作所以告警指示灯熄灭。
5、测试步骤：
5.1、灯电路检查：
1）、打开试验器照明开关：
用鼠标点击屏幕上指示灯+28V-1电压和指示灯+28V-2电压测试组的指示灯-1启动和+28V-2启动开关，开关上△指示灯是燃亮的，接通CP1976（）音频控制盒指示灯的供电电源。
观察+28V电源电流（mA）指针为560mA。
控制盒面板和旋钮的端部照明灯亮。
照明指示：
-蓝白色：CP1976A1、CP1976AA01、CP1976B1、CP1976AA03、CP1976C、CP1976DA02CP1976EA01、EA01和CP1-CP1976A2、CP1976B2和CP1976AA02
-绿色：CP1976FA01和CP1976FB01
-消耗电流：约360mA/28V。
CP1976（）音频控制盒指示灯电路供电接线图：
2）、关掉试验器照明开关。
用鼠标点击屏幕上指示灯+28V-1电压和指示灯+28V-2电压测试组的指示灯-1启动和+28V-2启动开关，开关上△指示灯是熄灭的。断开CP1976（）音频控制盒指示灯的供电电源。
控制盒面板和旋钮的端部照明灯灭。
5.2、无线电发射通道增益和失真测试：
1）、用鼠标点击屏幕上无线电话ADIO/TB机内通话开关置于无线电话ADIO位置，用鼠标点击屏幕上MICRO开关，开关上△指示灯是燃亮的，CMS-57无线电综合测试仪的音频输出插口MOD GEN OUTPUT经过配置的音频电缆线连接到试验器的音频输入端口，在CMS-57无线电综合测试仪上设置输出850 uV/1000HZ音频信号。
2）、用鼠标点击屏幕上EM1开关，接通EM1开关，开关上△指示灯是燃亮的，前置放大音频通道EM1接通，对应的控制通道显示指示灯为DS2，此时用鼠标点击屏幕上PTT-2按钮开关，开关上指示灯由原来绿色变为红色，对应的控制通道显示指示灯DS2也由原来绿色变为红色如图所示。
用鼠标再点击屏幕上EM1开关，断开EM1开关，开关上△指示灯是熄灭的，前置放大音频通道EM1断开，对应的控制通道显示指示灯为DS2也同时熄灭，由红色变为绿色，此时屏幕上PTT-2按钮开关不管是接通还是断开均不起作用如图所示。
无线电发射通道增益和失真测试开关位置示意图：
测试结果应符合以下条件：
前置放大音频输出开关位置：EM1
控制盒上选择发射通道（N）：1通道
对应燃亮的指示灯编号: DS2
技术性能要求（200Ω): 500mV±60mV
失真度测量: ≤4%
前置放大音频输出开关位置：EM2
控制盒上选择发射通道（N）：2通道
对应燃亮的指示灯编号: DS3
技术性能要求（200Ω): 500mV±60mV
失真度测量: ≤4%
前置放大音频输出开关位置：EM3
控制盒上选择发射通道（N）：3通道
对应燃亮的指示灯编号: DS4
技术性能要求（200Ω): 500mV±60mV
失真度测量: ≤4%
前置放大音频输出开关位置：EM4
控制盒上选择发射通道（N）：4通道
对应燃亮的指示灯编号: DS5
技术性能要求（200Ω): 500mV±60mV
失真度测量: ≤4%
CP1976（）音频控制盒无线电发射信号选择端口电路接线图：
如果测试数据与要求不相符，调节音频放大板PL1/PL2中R7。
注意：如果测试误差太多，请注意检查电路板中如下所示的阻抗匹配调节线是否正确：
5.3、无线电发射电路带通检测：
1）、用鼠标点击屏幕上无线电话ADIO/TB机内通话开关置于无线电话ADIO位置，用鼠标点击屏幕上MICRO开关，开关上△指示灯是燃亮的，CMS-57无线电综合测试仪的音频输出插口MOD GEN OUTPUT经过配置的音频电缆线连接到试验器的音频输入端口，在CMS-57无线电综合测试仪上设置输出850 uV/1000HZ音频信号。
2）、用鼠标点击屏幕上EM1开关，接通EM1开关，开关上△指示灯是燃亮的，前置放大音频通道EM1接通，对应的控制通道显示指示灯为DS2，此时用鼠标点击屏幕上PTT-2按钮开关，开关上指示灯由原来绿色变为红色，对应的控制通道显示指示灯DS2也由原来绿色变为红色如图所示。
测量前置放大输出，此时测量结果记录下来设定为0dB基准。
（1）、+28V-1输入电压开关：接通
+28V-2输入电压开关：断开
前置放大器选择：正常(N)
信号源频率：1000 HZ
测试结果：设为基准0dB
（2）、+28V-1输入电压开关：接通
+28V-2输入电压开关：断开
前置放大器选择：正常(N)
信号源频率：300 HZ
测试结果：±2dB
（3）、+28V-1输入电压开关：接通
+28V-2输入电压开关：断开
前置放大器选择：正常(N)
信号源频率：5000 HZ
测试结果：±2dB
（4）、+28V-1输入电压开关：断开
+28V-2输入电压开关：接通
前置放大器选择：应急（S）
信号源频率：1000 HZ
测试结果：设为基准0dB
（5）、+28V-1输入电压开关：断开
+28V-2输入电压开关：接通
前置放大器选择：应急（S）
信号源频率：300 HZ
测试结果：±2dB
（6）、+28V-1输入电压开关：断开
+28V-2输入电压开关：接通
前置放大器选择：应急（S）
信号源频率：5000 HZ
测试结果：±2dB
5.4、无线电发射电路信噪比测试：
1）、置试验器开关在无线电话位。置+28V-1输入电压开关接通。
2）、在CMS-57无线电综合测试仪上设置输出850 uV/1000HZ音频信号。
3）、试验器开关对应音频控制盒1通道，按压PTT开关测量输出，此时测量结果: 500mV±60Mv/200Ω
4）、在CMS-57无线电综合测试仪上设置输出0 uV/1000HZ音频信号，此时测量结果: 500mV±60Mv/200Ω≥ -50dB 。
5.5、通话和呼叫音频输出检测:
1）、在CMS-57无线电综合测试仪上设置输出850 uV/1000HZ音频信号。
2）、试验器检测开关置于TB 机内通话输出端口位检测。
3）、控制盒正常/应急开关在正常位时, 试验器电源+28V-1输入电压开关接通, 开关在无线电话位测试，结果为： 650mV ±1dB / 4.7K 。
按压PTT开关输出断开，开关在机内通话位PTT开关按压无效。
按压音频控制盒上的机内通话开关, 在呼叫音频端口测得输出信为： 650mV ±1dB / 4.7K 。
4）、控制盒正常/应急开关在应急位时, 试验器+28V-2输入电压开关接通, 开关在机内通话位按压PTT开关才可测得输出信号： 650mV ±1dB / 4.7K 。
按压音频控制盒上的机内通话开关, 在呼叫音频端口测得输出信号：650mV ±1dB / 4.7K 。
CP1976（）音频控制盒舱内通话选择端口电路接线图：
5.6、机内通话静噪抑制调节：
1）、在CMS-57无线电综合测试仪上设置输出500uV/1000HZ音频信号。
2）、检测 机内通话输出端口。
3）、控制盒正常/应急开关在正常位时, 试验器+28V-1输入电压开关接通, 开关在机内通话位测得门限: 500μV门限打不开，850μV门限打开。 （同常调制在 550μV - 650μV之间）
5.7、无线电接收通道测试：
CP1976（）音频控制盒通话和呼叫音频信号输入端口电路接线图：
1）、试验器选择线路输入端口，在CMS-57无线电综合测试仪上设置输出5.5V/1000HZ音频信号。
2）、试验器的输出测量检测。
3）、置开关到机内负载位。
4）、试验器分别测试1-11通道音频信号：
音频通道1(控制盒在正常位) ： 0-100mW ±1dB / 600Ω 可调。
音频通道2(控制盒在正常位) ： 0-100mW ±1dB / 600Ω 可调。
音频通道3(控制盒在正常位) ： 0-100mW ±1dB / 600Ω 可调。
音频通道4(控制盒在正常位) ： 0-100mW ±1dB / 600Ω 可调。
音频通道5(控制盒在正常位) ： 0-100mW ±1dB / 600Ω 可调。
音频通道6(控制盒在正常位) ： 0-100mW ±1dB / 600Ω 可调。
音频通道7(控制盒在正常位) ： 0-100mW ±1dB / 600Ω 可调。
音频通道8(控制盒在正常位) ： 0-100mW ±1dB / 600Ω 可调。
音频通道9(控制盒在正常位) ： 100mW ±1dB / 600Ω 。
音频通道10(控制盒在正常位) ： 100mW ±1dB / 600Ω 。
音频通道11(控制盒在正常位) ： 100mW ±1dB / 600Ω 。
音频通道11(控制盒在应急位) ： 100mW ±1dB / 600Ω 。
5.8、频带测试：
音频通道9 (控制盒在正常位)：
加：1000HZ/5.5V 记下此测试结果设定为 0dB 基准。
改为：300HZ/5.5V 0±2dB 。
改为：5000HZ/5.5V 0±2dB 。
音频通道9 (控制盒在应急位)：
加：1000HZ/5.5V 记下此测试结果设定为 0dB 基准。
改为：300HZ/5.5V 0±2dB 。
改为：5000HZ/5.5V 0±2dB 。
5.9、机内通话通道测试：
1）、试验器选线路输入端口，在CMS-57无线电综合测试仪上设置输出500mV/1000HZ音频信号。
2）、从 输出测量输出端口检测。
试验器线路输入端口加一个500mV1000Hz信号。
试验器开关置TB位, 测试机内通话音频信号： 100mW 1dB / 600Ω 。
5.10、呼叫测试：
1）、试验器选线路输入端口，在CMS-57无线电综合测试仪上设置输出1V/1000HZ音频信号。
2）、从试验器的输出测量输出端口检测。
试验器开关置CALL位。测试音频信号： 500mW 1dB / 600Ω 。
测试结束，所有连接恢复原位。
CP1976（）音频控制盒舱内端口接线图：
EDXpert™土壤重金属检测仪是一台什么样的仪器
EDXpert™土壤重金属检测仪是一款设计直观和用户友好型系统,电源为7.2 Vdc Li-电池。它的优势在于, 校正供精确测量用, 可以直接从盒子中取出即可，无需频繁校准。
该设计消除了不精准校准对测量结果造成影响。
常规使用条件下，便携式EDXpert™土壤重金属检测仪可运行8小时，之后需要充电。
EDXpert™土壤重金属检测仪采用高电压 40 kV (可设置达 50 kV), 检测元素范围 Cl~ U。
轻量元素备选检测范围是 Mg~ U。
EDXpert™土壤重金属检测仪由Hewlett- Packard iPAQ PDA 控制，为系统提供了高灵活性和分析性。
PDA 有一个高分辨率的4-英寸触摸屏 , 可随PDA技术进步而更新。
备选实验室台架可EDXpert™土壤重金属检测仪用作实验室XRF分析仪, 与EDXpert™ 软件仪器使用时, 可立即变为一款台式光谱仪。
没有绝对的对人没有伤害的设备，您可以查看说明书，按要求穿戴和使用防护设备，不要直接用皮肤去接触测试设备的核心部件以及被测试物，可以最大限度地减少伤害。
通常情况下，按标准防护去操作，对人的伤害如同一部手机对人的伤害。
以上是我一个专业从事检测工作的朋友的建议，仅供参考。
台式仪器机箱
如何自做移动硬盘台式盒
答：有现成的盒子卖还自己做个什么如果非要自己做的话要准备的材料有GL811芯片4pin的电源接口IDE接口变压器电路板不知到用那种不同型号电阻二极管若干.台式仪器盒直升机机载电子设备BRR 655无线电导航控制盒工作原理B
直升机机载电子设备BRR 655无线电导航控制盒虚拟化仪表试验器设计-3
直升机机载电子设备BRR 655无线电导航控制盒工作原理-B
编写：贺军
1、概述：
BRR 655、BRR 656无线电导航控制盒的用途为可以远程遥控导航接收机进行频率选择等功能的操作，该控制单元被设计为选择190到1749,5kHz之间的频率，且频率间隔为0.5kHz。
由于该单元配备了两个相同的ADF模块，因此可以选择一个频率而不干扰正在工作的频率。
直升机机载电子设备BRR 655无线电导航控制盒虚拟化仪表试验器是用于检测“BRR 655、BRR 656控制盒”的试验器，检测设备测试编程依据直升机维修手册“34-69-46”执行编程。
本试验器适用检测机型件号为：
零件号：
BRR 655系列：EAS 692-2405-055，EAS 692-2405-805，
EAS 692-2405-853，EAS 692-2405-855。
BRR 656系列：EAS 692-2405-854。
进行BRR 655、BRR 656控制盒检测所需仪器设备：
1）、直升机机载电子设备试验综合控制器 1台
2）、直升机机载电子设备检测矩阵继电器交换箱 1个
3）、被测试的BRR 655控制盒 1个
4）、PJF-2（BRR 655控制盒）连接电缆 1条
直升机机载电子设备BRR 655控制盒虚拟化仪表试验器连接组成如下图所示：
“直升机机载电子设备BRR 655无线电导航控制盒虚拟化仪表试验器”检测屏幕显示如下图所示。
直升机机载电子设备BRR 655无线电导航控制盒虚拟化仪表试验器设计-3
直升机机载电子设备BRR 655无线电导航控制盒工作原理-B
(a)、前面板（1）
包括：
- 左右各部分包括：
。窗口“ADF”（20），显示所选的频率（20）
。频率选择旋钮，为数百和数千千赫的（26）
。代表几十千赫的频率选择旋钮（27）
。表示单位和十分之一千赫兹的频率选择旋钮（28）
- “TFR”开关（25）用于选择左ADF模块（7）或右ADF模块（11）、在版本“055”、“805”、“853”和“855”
- 三位开关（25）“TFR/G”用于选择“左ADF模块（7）”或“右ADF模块（11）”在横向位置，仅在版本“854”选择保护频率。
- “BFO-OFF”开关（21）控制BFO功能
- “OFF-ANT-ADF-TEST”选择器开关控制旋钮（23）
- 音量“VOL” 控制旋钮（24）仅限版本“055”、“805”和“855”。
(b)、前板
前面板（19）上的前面板（1）携带：
- 11个照明灯，
- 两个边框保护鼓。
前板可支持两个ADF模块（7和1l）、两个上支柱（15）和两个下支柱（18）。
两个切口为鼓（5）提供了一个通道。
（c）、标志（22）
安装在正面(1)和板（19）之间，与“TFR”或“TFR/G”开关（25）连接，用于显示所选通道。
（2）、ADF模块
两个ADF模块（7和11）完全相同；每个机电组件包括：
- 一个“ADF”圆片子组件
- 一个“ADF”计数器子组件
齿轮组件（17）提供了这两个子组件的操作能力。
(a)、“ADF”圆片组件
主要包括：
- 后板组件（12），
- 联锁板组件（16），
- 三个圆片（14），
- 一个传动齿轮系统，并配有三个控制旋钮（26、27和28）。
（b）、“ADF”计数器，组件
主要包括：
- 支架组件（6），
- 齿轮传动，驱动鼓，
- 辅助辅助控制鼓（5）系统，包括：
。两个鼓-千赫单位-十分之一（4）
。 一个鼓-千赫，几十（3）
。 两个鼓-数十万（2）
。传动装置。
（3）、连接器组件支持（9）
安装在后板上的四根柱（15和18），支撑（9）包括：
- 允许连接器J1（10）通过的切口，
- 用铆钉固定的识别板，上面显示：
。制造厂名
。单位名称
。机组中的零件号
。产品序列号和制造日期
。检验印记
。修改索引。
3、操作
A、频率选择原理
频率选择器的二进制系统为组成选定频率的每个数字使用四根导线。
下表显示了传统二进制码中的频率选择原理。
B、详细操作如图3所示：
图3：
图3-a：
（1）、“TFR”或“TFR/G”开关
（a）、左侧位置
ADF模块S1连接到J1（频率共用）的引脚j被激活。
（b）、右侧位置
ADF模块S2连接到J1（频率共用）的引脚j被激活。
(c)、中心位置（版本854）
验证了J1的引脚D开始的保护频率，并连接到J1的引脚J。
通用频率应用于J1的引脚D，并提供接地以激活保护ADF接收器的频率。
（2）、“BFO-OFF”开关
（a）、“OFF”位置
J1的F和j引脚之间的电路开路，
“BFO”功能失效。
（b）、“BFO”位置
J1的F和j引脚之间的电路闭合。
BFO的功能是有效的。
（3）、OFF-ANT-ADF-TEST选择器开关
K和L之间的电路在“OFF”关闭位置上开路。
在“ANT”位置中，C、j和K、L之间的电路闭合。
在“ADF”位置，K、L之间的电路闭合，C、j开路。
在“TEST”位置中，A和j之间的电路闭合。
微流控芯片研发：诊断仪器中的微流控盒设计小技巧
自1990年代开发出第一批商用POCT仪器以来，微流控技术以卓越的优势受到了越来越多厂商的青睐，尤其在诊断领域中的应用得到了飞速的发展。
微流控是流体力学的一个分支，它是利用基本控制方程研究流体流动的物理过程，是微米级的流体科学。微流控系统降低了实验的复杂性和规模，为诊断仪器的发展提供了强大的工具。
目前，微流控技术已是大势所趋，也是现代体外诊断行业技术的首选。
一次性芯片耗材通常需要以简单的方式整合复杂的功能，并且要求体积尽可能小，因此往往采用高精度微流控盒的形式，而这种方式为开发人员带来了一些挑战。下面我们列举了一些在微流控盒开发的早期阶段提高项目成功率的考虑因素。
设计要求
检测仪器的开发需要充分了解所用试剂及其性质，如粘度、化学兼容性和所需体积。 了解试剂是如何进入微流控芯片的也很重要。如它们是预加载到芯片中，还是使用囊泡包装？包装类型将影响试剂的储存性、有效性以及与其他试剂的相互作用。在一些微流控设备中，冷冻干燥试剂是首选，以避免复杂的液体处理。
试剂的流体性质可确定流体在储液区和通道中的移动方式。 建议创建分析方案中涉及的特征和过程的详细列表，如方案中试剂的数量、体积、流体性质、挥发性、材料相容性、生物相容性和成分等。同时根据要求确定驱动方法，其包括正压、真空、静电、超声波、毛细管作用或流体泵，如隔膜泵、活塞泵、薄膜泵，甚至蠕动泵等。
驱动时间和流量是最重要的要求。 考虑到微流控工艺是实验室工作流程的小型化版本，在预定体积下对每个过程进行适当的定时至关重要。有一些检测过程包括每个单元操作的目标分析过程，如引入样品、混合、计量、培养、预过滤、分离、分拣、结合和清洗步骤。我们建议列出所有单元操作，以及相应的试剂、体积、过程、时间、流速和其他特定参数。
概念化
在明确要求的情况下，可以起草初步设计概念。如果设计需要外部组件，如泵、阀门、过滤器、管道、端口、接口等，则必须审查此类部件的规格，同时考虑其与芯片材料的兼容性以及集成到芯片中的可行性。在大多数情况下，外部组件驱动微流控盒的总体尺寸和性能。
初始芯片设计的其他关键要素是在芯片内部进行的单元操作，包括样品进出、试剂储存、混合、计量、材料过滤、分析物检测等。样品入口和出口对于用户界面设计非常重要。样本的引入和收集决定了处理芯片的“可用性和人为因素”。操作员发现设计欠佳的微流控芯片耗材难以使用，或者在某些情况下甚至会出现各种风险。
芯片设计中的要素：
微流控芯片中的试剂混合 -这包括将生物样品与其他试剂混合（即溶解、标记、重组、稀释和合并）。芯片内的混合可以通过多种方式进行，如摇动、磁混合、使用涡流、施加声压、材料转移或筒内实施的其他混合技术。
样品计量 -这是在微流控盒中实现最困难的功能之一。由于微流控通道以亚微升的体积处理流体，因此流体计量的准确性很重要。在需要精确测量的检测中，计量是一个巨大的挑战。计量通常分为被动计量和主动计量。被动计量使用预定的通道和贮存器体积来分配所需的试剂。主动计量使用传感器来监控分配的量。
材料选择 -预备芯片聚合物需要在可加工性、生物相容性、可制造性和成本方面进行测试。务必考虑聚合物的性能，如温度性能、键合、稳定性和光学特性，最终选择取决于分析化学和生物相容性。可制造性确定最终产品的产量和总成本。
分析物检测 -这对于POCT设备和台式设备尤其必要。在某些设计中，光学透镜可以集成到芯片中，以便于成像或电子数据收集。
装配工艺
在概念化芯片盒设计期间和之后，应考虑微流控盒将如何组装。在小批量生产中，这可能包括激光切割、压花和微铣削等方法，这些方法可以使用粘合剂或其他粘合技术进行组装。为了简化装配过程，务必尽早了解装配工艺。芯片组件中的步骤包括零件制造、清洗和外部组件集成、堆叠和质量控制测试。
装配夹具和固定装置。 装配夹具和固定装置是芯片概念化和详细设计过程中的关键考虑因素。它们取决于各层的尺寸公差，并直接影响多层芯片配置的公差叠加。早期考虑这些因素有助于避免早期原型中的装配问题陷阱，同时有助于简化芯片盒设计，并在可能的情况下使用更大的通道。
质量控制测试。 应始终对微流控盒的设计进行质量控制检查，以确保性能的可靠性和可重复性。这包括在规定公差范围内检查尺寸，以及检查芯片盒功能的压力衰减测试和流体测试。
组装试运行。 组装工作流的试运行提供了在生产单元之前调试和排除组装过程中潜在的风险，同时通过更改以提高组装效率。
详细设计
在芯片盒的详细设计过程中，设计师必须非常了解要使用的制造工艺，并对该工艺进行试验和迭代，以建立一套能够确保制造工艺质量的规则。
芯片盒设计的迭代可以在系统化流程中更快地原型设计。初步测试可反馈优化芯片设计，提供更详细的设计参数。
质量检验和测试
微流控盒通常是一次性使用的。在原型阶段早期设定良好的质量控制目标有助于确保原型的可靠性和可重复性，从而提高生产效率。监控与芯片盒设计相关的质量问题的方法是：
详细的功能质量检查。 详细检查芯片特性，如尺寸、表面光洁度、清洁度和外部组件的集成度。初步检查可用于筛选生产时质量控制检查中的关键特性。
组件潜在故障模式。 在芯片盒原型设计的早期进行组装故障模式分析，以确保芯片盒组装成功，避免装配过程中遇到的零件未对准、由于粘接和外部组件集成不当而导致的泄漏问题。
关键部件检查和通道剖面图。 根据详细的检查结果和设计规范，应确定关键特性，并作为质量控制过程的一部分进行检查。使用轮廓仪检查通道轮廓，以确保表面粗糙度和通道深度在规范范围内，因为它们会影响芯片中的流体流动参数。
压力衰减试验。 压力衰减测试为微流控盒的成功密封设定基准。
流体流动测试。 为了评估芯片的性能，在流体流动测试期间使用染色试剂。使用有色水有助于对受试芯片盒进行目视观察，并可非常有效地评估产品的机械性能。
微流控芯片的开发是一个复杂的过程。 使用巧妙的方法推进开发过程有助于降低微流控芯片开发相关的风险，从而提高产品的成功率。
英国ITL成立于1977年，是一家聚焦微流控技术创新与优化改进的研发型企业，在微流控领域拥有20多年的经验，在IVD领域拥有40年的研发经验，通过设计芯片自定义流体泵的结构和流道使其在体外诊断设备中更精准地运送和混匀液体，针对温度控制和光学检测，ITL亦有丰富的设计和研发经验， 从而达到快速精准分析的目的。对于如何整合现有常规技术平台，优化仪器性能，微流控芯片技术的使用，研发团队都有自己的独到见解和经验。
一直以来，ITL在医疗诊断仪器和医疗器械开发生产中扮演着及其重要的角色。目前，ITL集团在英国，美国和中国分别设立机构，凭借对当地医疗器械法规的深刻认识以及完善的质量管理体系，为全球医疗公司提供更好的服务，对客户的需求迅速反应，技术支持方面更能满足客户的要求。
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