由于不同流體的物理靜態特性各有差異，即便同種流體介質在不同環境條件下的物理動態特性也略有不同，這些不確定因素（變量）會增加設計工程師對流體實施按需控制的難度。特別是在醫療診斷設備和科學分析儀器的特殊場合，如：低壓力條件下的大流量，要求對流體控制的“高精度”并滿足醫療儀器的一些專業應用需要，系統設計工程師應該努力“平衡”各種撲朔迷離的變量以達成全系統性能的開發目標。本文根據體外診斷設備（簡稱“診斷”）和科學分析儀器（簡稱“分析”）的系統普遍性，淺顯得探討一些流體控制技術和工程化解決方案。

　　一、液體處理技術和自動化解決方案

　　液體處理在診斷和分析中也稱為“加樣準備（Sampling Prepearation）”、“分析前處理”等，其實質就是對待測液體（人體體液，如血清標本、尿液）進行定量吸樣、分配，完成稀釋或混合動作。

　　迄今為止，液體處理技術原理不外乎以下三種：液體置換、主動置換以及氣體置換，三種原理針對不同應用場合的需求各有千秋。其中，后兩種技術由于涉及專利、技術工藝等因素，在自動化產品上僅為極少數廠家所掌握使用；而“液體置換”作為最早出現的液體處理自動化技術被廣泛應用并延用至今。

　　眾所周知，微量注射器泵正是基于液體置換原理的典范設計。它是由以下關鍵部分組成：微量注射器；切變閥以及集成驅動、控制、通訊協議的步進電機。其可直接應用于所有需要自動樣本前處理功能的診斷、分析設備上。

　　顯然在實際應用中，上述微量注射器泵是無法獨立完成對液體的稀釋、分配工作的，因此還需要另一個關鍵部件——吸樣/加樣針（或探針）。將其通過管路連接至微量注射器泵上切變閥的某一功能端口，才能組成如下圖所示的“單通道全自動液體處理器”，再輔以合理的“關聯方法學協議”軟件就能打造出分析、診斷實驗室用的專業稀釋/分配器。在全自動液體處理技術中，前端加樣針是關鍵部分，因為加樣針的末端針形除必須要滿足實際應用需求外，如穿刺功能、液面探測功能（LLD），還要考慮對加樣精度的影響以及是否會產生“掛珠”等現象。

　　但是，在某些高反應靈敏度診斷方法學應用中（如：反應靈敏度在10-9以上的化學發光免疫分析法），盡管鋼針也已經過一些特殊處理（如：特氟龍涂層），但在反復清洗使用一段時間后還是會產生“攜帶污染 ”、“交叉污染 ”以及“稀釋效應 ”而導致診斷結果出現假陽性假陰性等誤判，甚至批次試驗全部失效。因此，在歐盟IVDD 97（體外診斷設備指令）和美國臨床體外診斷指南中都指出應當采用一次性Tip頭（吸頭）。這樣，需要對直接接觸液體的部分（即，前端鋼針）進行改進，將前端部分改造成可自動裝卸一次性Tip頭的機械結構，并需要內嵌高速（響應速度《3ms）、極低內容積量、“零”死腔量的微型電磁介質隔離閥。隨著診斷方法學的不斷革新，加樣量從“微升”級跳躍到“納升”級，如何滿足這么高的精度要求？我們可考慮通過在前端結構上內嵌微型流體傳感器并輔以外周閉環控制電路來實現。