Спецификация решения Motion имеет решающее значение для электронных дозаторов

Apr 30, 2023

Пипетки, повсеместно встречающиеся в лабораториях, специализирующихся на биологических науках и клинической диагностике, являются жизненно важным инструментом для переноса жидких проб. Повторное включение ручных устройств может утомить лаборантов, в то время как электронные пипетки упрощают использование и повышают точность и повторяемость дозирования. Для оптимизации требований к дозированию жидкости и удовлетворения потребностей эргономичного дизайна решающее значение имеет выбор правильной системы перемещения.

система движения занимает центральное место в функции электронной пипетки, и ее спецификация имеет далеко идущие последствия для других функций устройства, построенных вокруг нее. Вовлечение проектирования системы движения как можно раньше в процесс разработки приведет к более эффективному и результативному результату.

Ключевым требованием к системе перемещения является точность и повторяемость. Пипеточные устройства обычно программируются для дозирования точного количества жидкости каждый раз, что требует линейного управления движением. Для достижения точности в конструкции требуется устройство обратной связи двигателя, которое сообщает о положении системы движения, или, альтернативно, двигатель, подтверждающий свое положение в разомкнутом контуре по режиму работы. Помимо точности контроля, цикл дозирования также должен выполняться как можно быстрее, чтобы свести к минимуму драгоценное лабораторное время и облегчить процесс для лаборанта.

Система движения также должна создавать достаточную линейную силу для движения жидкости. Требуемая сила зависит от вязкости жидкости. Многие пипетки могут работать с различными жидкостями различной вязкости, поэтому чем большую силу может создать двигатель, тем более гибкое его использование в лаборатории; Требования к силе также увеличиваются, если пипетка предназначена для многоканального дозирования. Помимо силы, необходимой для продвижения жидкости, наибольший пиковый крутящий момент пипетки необходим для выброса одноразового наконечника пипетки, который обычно снимается во избежание перекрестного загрязнения пробы.

Чтобы оптимизировать использование лаборантом, пипетка также должна быть компактной и легкой. Тип двигателя и метод его управления существенно влияют на общую площадь и вес устройства, а это означает, что требования к производительности двигателя, включая соображения, связанные с его питанием, должны быть сбалансированы с эргономическими требованиями. Это более широкое влияние, в дополнение к одному лишь приведению в действие поршня, подчеркивает необходимость как можно скорее внести спецификацию системы движения в полный процесс проектирования пипетки.

При переносе требований лаборантов в конструкцию движения пипетки характеристики срабатывания остаются фундаментальными. Начиная с точности управления, щеточный двигатель постоянного тока с энкодером обеспечивает точность срабатывания поршня. Альтернативно, шаговый двигатель может вращаться определенными шагами для каждого импульса тока, что означает, что его положение относительно угла каждого шага всегда известно. Хотя он и не обеспечивает такую ​​же точность, как двигатель постоянного тока с энкодером, шаговый двигатель обеспечивает высокую точность в большинстве случаев применения пипеток. Позиционирование шагового двигателя также можно оптимизировать, спроектировав небольшой угол шага и управляя двигателем в микрошаговом режиме. Шаг ходового винта, соединяющего двигатель с поршнем, также можно настроить для точного управления.

Если пипетке требуется более высокий крутящий момент, например, при многоканальном дозировании, преимущество имеет щеточный двигатель постоянного тока. Двигатель постоянного тока может работать быстрее, чем шаговый двигатель, что позволяет использовать зубчатую передачу или использовать более узкий шаг ходового винта. Пипетка может создавать большую силу, сохраняя при этом желаемую скорость дозирования.

Поскольку для управления положением шагового двигателя не требуется энкодер, это помогает добиться более компактной и легкой конструкции. А поскольку двигатель может быть оснащен ротором с резьбой и встроенным ходовым винтом, это обеспечивает решение линейного движения, которое соединяется коаксиально с поршнем, что позволяет использовать более тонкий профиль пипетки. С точки зрения производителя оригинального оборудования (OEM) это делает интеграцию линейного шагового двигателя относительно простой, экономя время и затраты на разработку. В качестве альтернативы, чтобы преобразовать вращательное движение в линейное, двигателю постоянного тока требуется шестерня или шкив, соединяющий двигатель с ходовым винтом и поршнем на отдельной параллельной оси. Такой подход увеличивает сложность конструкции и увеличивает размер и массу, что требует более широкого корпуса пипетки для размещения конструкции.