本發(fā)明屬于微機(jī)電微流控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙注射器協(xié)同維持微流持續(xù)恒速的方法。
背景技術(shù)：
微流控(Microfluidics)指的是使用微管道(尺寸為數(shù)十到數(shù)百微米)處理或操縱微小流體(體積為納升到阿升)的系統(tǒng)所涉及的科學(xué)和技術(shù)，是一門涉及化學(xué)、流體物理、微電子、新材料、生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程的新興交叉學(xué)科。因為具有微型化、集成化等特征，微流控裝置通常被稱為微流控芯片，也被稱為芯片實驗室(Lab on a Chip)和微全分析系統(tǒng)(micro-Total Analytical System)。微流控的早期概念可以追溯到19世紀(jì)70年代采用光刻技術(shù)在硅片上制作的氣相色譜儀，而后又發(fā)展為微流控毛細(xì)管電泳儀和微反應(yīng)器等。微流控的重要特征之一是微尺度環(huán)境下具有獨特的流體性質(zhì)，如層流和液滴等。借助這些獨特的流體現(xiàn)象，微流控可以實現(xiàn)一系列常規(guī)方法所難以完成的微加工和微操作。目前，微流控被認(rèn)為在生物醫(yī)學(xué)研究中具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V泛的應(yīng)用前景。除了有機(jī)合成、微反應(yīng)器和化學(xué)分析等，微流控技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮了越來越重要的作用。目前，兩個重要的應(yīng)用方向是臨床診斷儀器和體外仿生模型。
在上述應(yīng)用中，微流的流速恒定是眾多微流控實驗分析、細(xì)胞分析等的基礎(chǔ)條件，為了精準(zhǔn)控制微流，德國neMESYS儀器應(yīng)運(yùn)而生，目前，neMESYS儀器是世界上最先進(jìn)的微流精準(zhǔn)控制儀器，價格也比較昂貴，其主要功能在于可以實現(xiàn)微流的精準(zhǔn)控制，該儀器組成包括一個硬件推送平臺，平臺上可設(shè)置多個注射器，平臺通過一根USB線連接到一臺普通的計算機(jī)，計算機(jī)上安裝有neMESYS儀器的驅(qū)動程序和配套應(yīng)用程序。通過操作計算機(jī)上的配套應(yīng)用程序，可以使硬件推送平臺上任何一個注射器推出恒速或變速的微流。但是盡管在單個注射器應(yīng)用中可以保證微流恒速，卻不能保證長時間，因為單個注射器推盡管內(nèi)的微流后若還沒達(dá)到滿足需要的流量就無法持續(xù)了，為了解決持續(xù)流動問題，neMESYS儀器還提供了一種方法來實現(xiàn)雙泵協(xié)同的持續(xù)流動(Continuous Flow)，其方法為，首先在該儀器的硬件推送平臺上設(shè)置至少兩個相同規(guī)格的注射器，然后在計算機(jī)操作界面中，對稱設(shè)置兩個注射器的速度和時間參數(shù)，并在配套應(yīng)用程序中實現(xiàn)其中一個注射器的速度從V逐漸變化為-V時，另外一個注射器在同樣的時間里，其速度從-V逐漸變化到V(假定V取正值時表示推送，那么V取負(fù)值時，則表示吸入)。當(dāng)?shù)谝粋€注射器的推送速度逐漸減少時，而另一個注射器正處于吸入狀態(tài)，其總輸出微流的流速也呈現(xiàn)逐漸減少態(tài)，當(dāng)?shù)谝粋€注射器推送停止即將轉(zhuǎn)為吸入時，正好是第二個注射器開始由吸入轉(zhuǎn)為推送，第一個注射器吸入速度從零逐漸增加最終達(dá)到-V，第二個推送速度從零逐漸增加最終達(dá)到V。由此可見，這種方法盡管實現(xiàn)了持續(xù)流動，卻并不保證恒速，尤其存在著較大的切換脈動(switching impulses),微流恒速方面的誤差較大，在單細(xì)胞流體觀察分析實驗的應(yīng)用中，不能滿足單細(xì)胞繼續(xù)在動態(tài)液流環(huán)境中的繼續(xù)受控的要求，導(dǎo)致單細(xì)胞在動態(tài)液流環(huán)境中從受控態(tài)迅速流失；并且該方法界面復(fù)雜，有較多的操作限制條件，不易使用，且采用該方法在注射器吸入時不能實現(xiàn)全速吸入。
一般情況下，在需要微流長時持續(xù)恒速時，實驗員往往將兩個注射泵放到一起，等到其中一個注射泵排空時，立即通過手工或電子的方式，啟動另外一個注射泵，這樣的方式，在切換時雖然可以做到微流恒有流動，卻無法做到微流流速的恒定。盡管人眼可能看不出，但在微流世界里，會產(chǎn)生較大的切換脈動，不能保證無縫切換。其微流流速波動較大，尤其是單細(xì)胞流體觀察分析實驗中，在微流環(huán)境中抓控一個單細(xì)胞，完全通過水流、水壓、氣膜進(jìn)行多通道控制，使得單細(xì)胞正好處在高速鏡像儀的中間，此時，微流流速的人工或電子切換都無法滿足恒速的條件，從而導(dǎo)致壓力失衡，單細(xì)胞被微流沖走，喪失實驗機(jī)會。因此，在這個特定環(huán)境中，需要精準(zhǔn)控制微流流速，需要保證在微流切換時也能夠維持流速恒定，避免已經(jīng)抓控的細(xì)胞被沖走造成失控。而現(xiàn)有的電子或手工方式均不能很好的控制注射泵在切換時對微流流速恒定的維持。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種雙注射器協(xié)同維持微流持續(xù)恒速的方法。本發(fā)明方法解決了已有微流流速控制中雙泵切換存在較大的切換脈動、不能實現(xiàn)維持微流恒速的問題，具有很高的實用價值。
本發(fā)明提出的一種雙注射器協(xié)同維持微流持續(xù)恒速的方法,其特征在于，主要包括兩個相同規(guī)格注射器的協(xié)同控制交互，用戶使用一臺與neMESYS設(shè)備通過USB端口相連的計算機(jī)；該方法包括以下步驟：
1)neMESYS儀器初始化；
設(shè)置兩個注射器的起始狀態(tài)：使第一個注射器全速吸入溶液后停止；第二個注射器內(nèi)溶液全部排空，達(dá)到協(xié)同前的起始狀態(tài)：即第一個注射器狀態(tài)為滿，第二個注射器狀態(tài)為空；用戶指定設(shè)置在微流總輸出管道中持續(xù)維持的微流速度為V立方米/秒,系統(tǒng)全速排空速度為Vmax立方米/秒,且Vmax≧2*V；假設(shè)注射器管的截面積為S平方米，則用戶設(shè)定的微流速度的國際標(biāo)準(zhǔn)單位為(V/S)米/秒；假定第一個注射器是滿的，容積為P立方米，則注射器液體長度L＝P/S米；
2)計算協(xié)同所需參數(shù)，包括兩注射器協(xié)同推送距離比值SS、推送加速度絕對值A(chǔ)；
假設(shè)兩個注射器協(xié)同推送的距離相等，在協(xié)同推送時，兩個注射器的加速度絕對值相等，方向相反；具體計算步驟如下：
2-1)計算兩注射器協(xié)同推送距離比值SS；
協(xié)同推送距離比值SS，是協(xié)同推送距離占注射器液體長度L的比值；設(shè)一個注射器從SS比值處，SS<1，開始第一次協(xié)同推送，則第二次的協(xié)同推送距離比值為1-SS-V/Vmax,即兩次推送協(xié)同距離比值分別為SS和1-SS-V/Vmax；令兩次協(xié)同推送距離比值相等，均為(SS+1-SS-V/Vmax)/2＝0.5-0.5*V/Vmax；
根據(jù)用戶指定的微流流速V，計算得到協(xié)同推送距離比值SS如式(1)所示：
SS＝0.5-0.5*V/Vmax (1)
代入注射器液體長度L＝P/S米，則協(xié)同推送距離如式(2)所示：
(0.5-0.5*V/Vmax)*P/S (2)
單位為米；
2-2)計算兩注射器的推送加速度絕對值均為A立方米/秒2：
轉(zhuǎn)換為國際標(biāo)準(zhǔn)單位的加速度a后，表達(dá)式如式(3)所示：
a＝A/S (3)
單位為米/秒2
根據(jù)加速度公式，從速度v勻減速變化到0，則滿足物理學(xué)公式如式(4)所示：
a＝v2/2s (4)
式中，v代表速度，單位為米/秒；s代表距離，單位為米；
將步驟1)得到的用戶設(shè)定的微流速度的國際標(biāo)準(zhǔn)單位速度值V/S代入式(4)中的v，將協(xié)同推送距離(0.5-0.5*V/Vmax)*P/S代入s,得到：
a＝(V/S)2/[2*(0.5-0.5*V/Vmax)*(P/S)]
＝V2/[(1-V/Vmax)*P*S] (5)
聯(lián)立式(3)和(5)，得到：
V2/[(1-V/Vmax)*P*S]＝A/S (6)
消去等式兩邊S,得到注射器容積P和用戶設(shè)定的微流速度V計算得到推送加速度絕對值A(chǔ)，如式(7)所示：
A＝V2/[(1-V/Vmax)*P] (7)
單位為立方米/秒2；
3)兩注射器協(xié)同推送啟動時，狀態(tài)為滿的第一個注射器以用戶指定微流速度V開始推送，同時狀態(tài)為空的第二個注射器以全速排空速度Vmax開始全速吸入，吸滿后等待；在第一個注射器推送的剩余距離與注射器液體長度L的比值等于協(xié)同推送距離比值SS時，兩個注射器開始第一次協(xié)同推送；
4)第一個注射器速度開始由用戶指定微流速度V以勻減速度A推送，直到速度降到0，當(dāng)?shù)谝粋€注射器速度降為0時，推送到注射器底部，推送結(jié)束，并立即從推送狀態(tài)變?yōu)槲霠顟B(tài)；進(jìn)入吸入狀態(tài)后，第一個注射器以全速排空速度Vmax開始全速吸入，吸滿后等待；
5)在第一個注射器開始勻減速的同時，第二個注射器開始由吸滿等待狀態(tài)進(jìn)入推送狀態(tài)，從速度為0以勻加速度A推送,直到達(dá)到用戶指定微流速度V，并之后以該微流速度V繼續(xù)推送；在第二個注射器推送的剩余距離與注射器液體長度L的比值等于協(xié)同推送距離比值SS時，這兩個注射器的狀態(tài)條件與上一次協(xié)同推送啟動時的狀態(tài)條件正好相反，兩個注射器開始下一次協(xié)同推送；轉(zhuǎn)入步驟4)，如此循環(huán)進(jìn)行，直到推送的溶液達(dá)到用戶設(shè)定的所需溶液為止。
本發(fā)明提出的一種雙注射器協(xié)同維持微流持續(xù)恒速的方法，其特點及有益效果在于：
本發(fā)明在neMESYS儀器硬件和計算機(jī)基礎(chǔ)上開發(fā)出了實現(xiàn)長時間微流的自動控制程序，實現(xiàn)了在自動交替加載控制過程和溶液切換過程中，能夠始終維持微流溶液推送速度的恒定，解決了雙泵切換中不能維持微流恒速的問題：在兩個單泵注射器切換中，克服了切換脈動造成的影響，并在實際應(yīng)用的單細(xì)胞抓取實驗中，成功維持恒速在一定誤差內(nèi)，使得細(xì)胞抓取未受雙泵切換影響，從而解決了微流體流動環(huán)境中單細(xì)胞的長時間觀察分析、藥物實驗、飼養(yǎng)等實際應(yīng)用問題。
具體實施方式
本發(fā)明提出的一種雙注射器協(xié)同維持微流持續(xù)恒速的方法,下面結(jié)合具體實施例進(jìn)一步詳細(xì)說明如下。
本發(fā)明方法采用的設(shè)備及其連接關(guān)系說明如下：本發(fā)明基于neMESYS儀器，其組成包括一個硬件推送平臺，平臺上至少配有2個相同規(guī)格的注射器，平臺通過一根USB線連接到一臺普通的計算機(jī)，計算機(jī)上安裝有neMESYS儀器的驅(qū)動程序和實現(xiàn)本發(fā)明方法的雙注射器協(xié)同維持微流持續(xù)恒速方法的控制程序，該程序由普通編程人員使用C#語言編制而成，該計算機(jī)顯示器上設(shè)置有本方法的操作界面。
兩個相同規(guī)格的注射器安裝在neMESYS儀器的硬件推送平臺上，引出的兩個輸出的微流管，通過一個二合一管連接在一起，形成一個微流總輸出管道，輸出至顯微鏡和高速攝像機(jī)下的微流控制芯片中。引出的兩個輸入的微流管則各自插入一個獨立容器的含有待觀察細(xì)胞的溶液中。
本發(fā)明的雙注射器協(xié)同維持微流持續(xù)恒速的方法，包括以下步驟：
1)neMESYS儀器初始化；
設(shè)置兩個注射器的起始狀態(tài)：使第一個注射器全速吸入溶液后停止；第二個注射器內(nèi)溶液全部排空，達(dá)到協(xié)同前的起始狀態(tài)：即第一個注射器狀態(tài)為滿，第二個注射器狀態(tài)為空；用戶指定設(shè)置在微流總輸出管道中持續(xù)維持的微流速度為V立方米/秒,系統(tǒng)全速排空速度為Vmax立方米/秒,且Vmax≧2*V；假設(shè)注射器管的截面積為S平方米，則用戶設(shè)定的微流速度的國際標(biāo)準(zhǔn)單位為(V/S)米/秒；假定第一個注射器是滿的，容積為P立方米，則注射器液體長度L＝P/S米；
2)計算協(xié)同所需參數(shù)，包括兩注射器協(xié)同推送距離比值SS、推送加速度絕對值A(chǔ)；
本方法包括兩個注射器端點附近的協(xié)同推送，兩個注射器協(xié)同推送的距離相等；在協(xié)同推送時，這兩個注射器的加速度絕對值相等，方向相反；設(shè)注射器液體長度為L，具體計算步驟如下：
2-1)計算兩注射器協(xié)同推送距離比值SS；
協(xié)同推送距離比值SS，是協(xié)同推送距離占注射器液體長度L的比值，因此，實際協(xié)同推送距離等于協(xié)同推送距離比值乘以注射器液體長度L(設(shè)一個注射器從SS比值處(SS<1)開始第一次協(xié)同推送，則第二次的協(xié)同推送距離比值為1-SS-V/Vmax,即兩次協(xié)同推送距離比值分別為SS和1-SS-V/Vmax，為了均衡優(yōu)化起見，本實施例讓兩次推送保持相同的推送距離，以更利于微流流速的穩(wěn)定。)因此，兩次協(xié)同推送距離比值相等，均為(SS+1-SS-V/Vmax)/2＝0.5-0.5*V/Vmax；
由于全速排空速度Vmax為系統(tǒng)設(shè)定值，則根據(jù)用戶指定的微流流速V，計算得到協(xié)同推送距離比值SS如式(1)所示：
SS＝0.5-0.5*V/Vmax (1)
協(xié)同推送距離如式(2)所示：
(0.5-0.5*V/Vmax)*P/S (2)
單位為米；
2-2)計算兩注射器的推送加速度絕對值均為A立方米/秒2：
轉(zhuǎn)換為國際標(biāo)準(zhǔn)單位的加速度a后，表達(dá)式如式(3)所示：
a＝A/S (3)
單位為米/秒2
根據(jù)加速度公式，從速度v勻減速變化到0，則滿足物理學(xué)公式如式(4)所示：
a＝v2/2s (4)
式中，v代表速度，單位為米/秒；s代表距離，單位為米；
將步驟1)得到的用戶設(shè)定的微流速度的國際標(biāo)準(zhǔn)單位速度值V/S代入式(4)中的v，將協(xié)同推送距離(0.5-0.5*V/Vmax)*P/S代入s,可得：
a＝(V/S)2/[2*(0.5-0.5*V/Vmax)*(P/S)]
＝V2/[(1-V/Vmax)*P*S] (5)
聯(lián)立式(3)和(5)(由于式(3)和式(5)都是表示同一個加速度a,可得：
V2/[(1-V/Vmax)*P*S]＝A/S (6)
(此時，由于同一注射器截面積S都是相同的，因此)消去S,根據(jù)注射器容積P和用戶設(shè)定的微流速度V計算得到推送加速度的絕對值A(chǔ)如式(7)所示：
A＝V2/[(1-V/Vmax)*P] (7)
單位為立方米/秒2；
3)兩注射器協(xié)同推送送啟動時，狀態(tài)為滿的第一個注射器以用戶指定微流速度V開始推送，同時狀態(tài)為空的第二個注射器以全速排空速度Vmax開始全速吸入，吸滿后等待；在第一個注射器推送的剩余距離與注射器液體長度L的比值等于協(xié)同推送距離比值SS時，兩個注射器開始第一次協(xié)同推送；
4)第一個注射器速度開始由V以勻減速度A推送，直到速度降到0，當(dāng)?shù)谝粋€注射器速度降為0時，推送到注射器底部，推送結(jié)束，并立即從推送狀態(tài)變?yōu)槲霠顟B(tài)；進(jìn)入吸入狀態(tài)后，第一個注射器以全速排空速度Vmax開始全速吸入，吸滿后等待；
5)在第一個注射器開始勻減速的同時，第二個注射器開始由吸滿等待狀態(tài)進(jìn)入推送狀態(tài)，從速度為0以勻加速度A推送,直到達(dá)到用戶指定微流速度V，并之后以該微流速度V繼續(xù)推送；在第二個注射器推送的剩余距離與注射器液體長度L的比值等于協(xié)同推送距離比值SS時，這兩個注射器的狀態(tài)條件與上一次協(xié)同推送啟動時的狀態(tài)條件正好相反，兩個注射器開始下一次協(xié)同推送；轉(zhuǎn)入步驟4)，注意第一個注射器和第二個注射器的動作和上一次協(xié)同時的動作正好相反(因為狀態(tài)條件正好相反)，如此循環(huán)進(jìn)行，直到推送的溶液達(dá)到用戶設(shè)定的所需溶液為止。如果中途需要更換溶液，則在某注射器開始推送時開始更換，在該注射器推送完畢之前必須先完成溶液更換。
下面結(jié)合一個具體實施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明如下：
本實施例應(yīng)用于對微流體流動環(huán)境中單細(xì)胞的長時間觀察分析，包括以下步驟：本實施例的neMESYS設(shè)備是指，德國CETONI公司生產(chǎn)的注射泵儀器產(chǎn)品組成的硬件推送平臺，這是本發(fā)明所依賴的基礎(chǔ)物理設(shè)備。該公司網(wǎng)址為：
http://www.cetoni.de/english/company.html
還包括在平臺上配有2個相同規(guī)格的注射器，平臺通過一根USB線連接到一臺普通的計算機(jī)，計算機(jī)上安裝有neMESYS儀器的驅(qū)動程序和實現(xiàn)本實施例雙注射器協(xié)同維持微流持續(xù)恒速方法的控制程序，該程序由普通編程人員使用C#語言編制而成，該計算機(jī)顯示器上設(shè)置有本方法的操作界面。
本實施例中的微流是指，微流控領(lǐng)域中的微小流體(體積為納升到阿升)。
其中計算機(jī)一方面具備和neMESYS設(shè)備交互的接口，另外一方面具備和用戶交互的人機(jī)界面，它具體包括設(shè)備驅(qū)動層、設(shè)備推送控制層、設(shè)備通訊層、數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換層、人機(jī)交互層，對neMESYS設(shè)備的直接控制主要通過設(shè)備驅(qū)動層進(jìn)行。
本實施例方法包括以下步驟：
1)neMESYS儀器初始化；
設(shè)置兩個注射器的起始狀態(tài)：使第一個注射器全速吸入溶液后停止；第二個注射器內(nèi)溶液全部排空，達(dá)到協(xié)同前的起始狀態(tài)：即第一個注射器狀態(tài)為滿，第二個注射器狀態(tài)為空；本實施例用戶指定設(shè)置在微流總輸出管道中持續(xù)維持的微流速度為2毫升/秒，即V＝2*10-6米3/秒,系統(tǒng)全速排空速度為4毫升/秒，即Vmax＝4*10-6米3/秒,且Vmax＝2*V；注射器管的截面積為S＝5厘米2＝0.5*10-3平方米，用戶設(shè)定的微流速度的國際標(biāo)準(zhǔn)單位為V/S＝4*10-3米/秒＝4毫米/秒；當(dāng)注射器容液是滿的，容積為P＝80毫升＝0.08升＝0.08*10-3米3，則注射器液體長度L＝P/S＝0.16米＝16厘米；
2)計算協(xié)同所需參數(shù)，包括兩注射器協(xié)同推送距離比值SS、推送加速度絕對值A(chǔ)；
本方法包括兩個注射器端點附近的協(xié)同推送，兩個注射器協(xié)同推送的距離相等；在協(xié)同推送時，這兩個注射器的加速度絕對值相等，方向相反；具體計算步驟如下：
2-1)計算兩注射器協(xié)同推送距離比值SS；
協(xié)同推送距離比值SS，是協(xié)同推送距離占注射器液體長度L的比值，因此，實際協(xié)同推送距離等于協(xié)同推送距離比值乘以注射器液體長度L(設(shè)一個注射器從SS比值處(SS<1)開始第一次協(xié)同推送，則第二次的協(xié)同推送距離比值為1-SS-V/Vmax,即兩次協(xié)同推送距離比值分別為SS和1-SS-V/Vmax，為了均衡優(yōu)化起見，本實施例讓兩次推送保持相同的推送距離，以更利于微流流速的穩(wěn)定。)因此，令兩次協(xié)同推送距離比值相等，均為(SS+1-SS-V/Vmax)/2＝0.5-0.5*V/Vmax；
由于全速排空速度本實施例為Vmax＝4*10-6米3/秒，則根據(jù)用戶指定的微流流速V，本實施例為V＝2*10-6米3/秒，計算得到協(xié)同推送距離比值SS如式(1)所示：
SS＝0.5-0.5*V/Vmax＝0.5-0.5*2/4＝0.5/2＝0.25 (1)
本實施例中注射器液體長度L＝P/S＝0.16米，則協(xié)同推送距離如式(2)所示：
(0.5-0.5*V/Vmax)*P/S＝0.25*0.16＝0.04(米) (2)
2-2)計算兩注射器的推送加速度絕對值均為A立方米/秒2：
轉(zhuǎn)換為國際標(biāo)準(zhǔn)單位的加速度a后，表達(dá)式如式(3)所示：
a＝(A/S)米/秒2 (3)
根據(jù)加速度公式，從v勻減速變化到0，則滿足物理學(xué)公式如式(4)所示：
a＝v2/2s (4)
式中，v代表速度，單位為米/秒；s代表距離，單位為米；
將步驟1)得到的用戶設(shè)定的微流速度的國際標(biāo)準(zhǔn)單位速度值V/S代入式(4)中的v，將協(xié)同推送距離(0.5-0.5*V/Vmax)*P/S代入s,可得：
a＝(V/S)2/[2*(0.5-0.5*V/Vmax)*(P/S)]
＝V2/[(1-V/Vmax)*P*S] (5)
聯(lián)立式(3)和(5)(由于式1和式2都是表示同一個加速度a,)可得：
V2/[(1-V/Vmax)*P*S]＝A/S (6)
(此時，由于同一注射器截面積S都是相同的，因此)消去S,根據(jù)注射器容積P和用戶設(shè)定的微流速度V計算得到推送加速度的絕對值A(chǔ)如式(7)所示：
A＝V2/[(1-V/Vmax)*P]＝0.1*10-6米3/秒2＝0.1*10-3升/秒2＝0.1毫升/秒2 (7)；
3)兩注射器協(xié)同推送啟動時，狀態(tài)為滿的第一個注射器以用戶指定微流速度V＝2毫升/秒開始推送，同時狀態(tài)為空的第二個注射器以全速排空速度Vmax＝4毫升/秒開始全速吸入，則第二個注射器20秒吸滿后等待；在第一個注射器推送的剩余距離與注射器液體長度的比值等于協(xié)同推送距離比值SS為0.25時(此時第一個注射器已經(jīng)推送了60毫升，還剩20毫升，協(xié)同推送距離為0.04米)，兩個注射器開始第一次協(xié)同推送；
4)第一個注射器速度開始由V＝2毫升/秒以勻減速度A＝0.1毫升/秒2推送，直到速度降到0，此時(協(xié)同時間為20秒)第一個注射器剛好推送到注射器底部(第一個注射器推送距離＝0.5at2＝0.5*[0.1*10-6/(0.5*10-3)]*202＝0.5*0.2*10-3*400米＝0.04米，等于協(xié)同推送距離，推送了20毫升，因此剛好到達(dá)底部)，立即從推送狀態(tài)變?yōu)槲霠顟B(tài)；進(jìn)入吸入狀態(tài)后，第一個注射器以全速排空速度Vmax＝4毫升/秒開始全速吸入，20秒后吸滿后(80毫升)等待；
5)在第一個注射器開始勻減速的同時(推送距離剩余20毫升時)，第二個注射器開始由吸滿等待狀態(tài)進(jìn)入推送狀態(tài)，從速度為0以勻加速度A＝0.1毫升/秒2推送,直到達(dá)到用戶指定微流速度V＝2毫升/秒(此時，加速時間剛好20秒時，第二個注射器推送20毫升)并之后以該微流速度V＝2毫升/秒繼續(xù)推送(繼續(xù)推送時用時20秒，勻速推送40毫升，這個時間與第一個注射器的吸滿所需時間20秒相等，也就是說第二個注射器勻速結(jié)束時，第一個注射器剛好吸滿)；在第二個注射器推送的剩余距離與注射器液體長度L的比值等于協(xié)同推送距離比值SS為0.25時(此時，第二個注射器剩余推送距離為20毫升，而第一個注射器剛剛吸滿，這兩個注射器的狀態(tài)條件與上一次協(xié)同推送啟動時的狀態(tài)條件正好相反，兩個注射器開始下一次協(xié)同推送；轉(zhuǎn)入步驟4)，此時協(xié)同時，第一個注射器和第二個注射器的動作和上一次協(xié)同時的動作正好相反(因為兩者狀態(tài)條件正好相反)，如此循環(huán)進(jìn)行，直到推送的溶液達(dá)到用戶設(shè)定的所需溶液為止。如果中途需要更換溶液，則在某注射器開始推送時開始更換，在該注射器推送完畢之前必須先完成溶液更換。
本實施例方法可以完成如下應(yīng)用實驗：在動態(tài)微流恒速環(huán)境下，利用液流動態(tài)平衡控制，抓取一個癌癥單細(xì)胞，進(jìn)行微量藥物實驗，觀察癌癥細(xì)胞對藥物的反應(yīng)，并且可以在微流恒速環(huán)境下對同一個受控細(xì)胞進(jìn)行藥物溶液切換的連續(xù)長時間實驗。