应用(yòng)方案：德保直線(xiàn)丝杆步进電(diàn)机在生化分(fēn)析仪上的应用(yòng)

一、应用(yòng)背景

生化分(fēn)析仪是医疗机构进行临床诊断和生命科(kē)學(xué)、生化研究等研究机构进行科(kē)研所必需仪器之一，主要用(yòng)于测定人體(tǐ)液中各种常规生化指标。 随着现代科(kē)技的不断进步，医疗器械的发展也越来越高科(kē)技化。生化分(fēn)析仪也由手工操作进入全自动化阶段。

全自动生化分(fēn)析仪具有(yǒu)精确加样和自动装载的功能(néng)，具有(yǒu)精度高、重复性好、功能(néng)齐全、测试项目多(duō)等特点，其快速、简便、微量等特点尤為(wèi)突出。在药剂加注上，有(yǒu)别于传统步进電(diàn)机驱动方式，直線(xiàn)步进電(diàn)机在全自动生化仪上应用(yòng)得越来越广泛。

在全自动生化仪中，取样功能(néng)是通过其加样系统来实现的，加样系统的精度在很(hěn)大程度上决定了整个仪器的精度。加样系统一般由“悬臂机构+驱动机构”组成，传动机构与悬臂机构相连，从而实现自动加样取样功能(néng)。传统的驱动机构一般采用(yòng)“旋转步进電(diàn)机+传动机构”组成。

传统的传动机构一般包括同步带、齿轮齿条，滚珠丝杆。同步带、齿轮齿条精度不高，噪音比较大，最关键的是寿命无法保证;滚珠丝杆精度较高、寿命较長(cháng)，但其體(tǐ)积大，成本高，对机构调校水平要求高。

图1 直線(xiàn)丝杠電(diàn)机与传统步进的机械传动结构比较

直線(xiàn)丝杠步进在電(diàn)机内部实现旋转运动到直線(xiàn)运动的转换，使悬臂机构与電(diàn)机直接连接，使得机构尽量精巧。同时，无须中间传动环节使其能(néng)够做到更高精度，更高效率以及更高寿命。

二、生化分(fēn)析仪加样系统主要结构及工艺

全自动生化分(fēn)析仪的加样系统的主要由以下的三大部分(fēn)组成的，如下所示：

可(kě)放置小(xiǎo)型样品杯或试管。

第二部分(fēn)、试剂室(仓)

不同的全自动生化分(fēn)析仪试剂室可(kě)容纳的试剂盒数量不同，一般可(kě)容纳20多(duō)种试剂。有(yǒu)的试剂室带有(yǒu)冷藏装置，带有(yǒu)条形码识别装置的试剂室试剂可(kě)以任意放置试剂盒位置。

第三部分(fēn)、取样装置

有(yǒu)的全自动生化分(fēn)析仪取样本和取试剂公用(yòng)同一采样针，由内部的分(fēn)流阀控制取样本和取试剂;有(yǒu)的全自动生化分(fēn)析仪有(yǒu)两套取样装置，分(fēn)别取样本和取试剂。采样针前端有(yǒu)液面传感器防止空吸或采样针外壁液體(tǐ)挂淋，采样臂中有(yǒu)预温装置。

三、汉德保直線(xiàn)丝杠步进系统

汉德保的混合式直線(xiàn)丝杠步进電(diàn)机采用(yòng)高效率传动螺纹设计和独有(yǒu)的轴承技术，電(diàn)机在传动效率、可(kě)靠性、承载力和寿命上优于市场上的同类产品，比常用(yòng)的金属螺母结构设计更是优势明显，寿命上至少提高10倍以上。适合空间有(yǒu)限，对電(diàn)机性能(néng)和可(kě)靠性要求较高，定位精密，运动快速和長(cháng)寿命的场合。

汉德保目前上市的产品有(yǒu)：20mm系列、28mm系列、35mm系列、42mm系列、57mm系列、86mm系列两相混合式直線(xiàn)步进電(diàn)机。产品涵盖28种不同的步長(cháng)，从0.00006英寸(0.001524mm)到0.005英寸(0.127mm)微步，可(kě)提供均匀精细的分(fēn)辨率。每种机座号有(yǒu)三种结构可(kě)选：贯通轴式、外部驱动式、固定轴式。

●高精度，定位精度可(kě)达0.1μm

直線(xiàn)丝杆步进電(diàn)机因传动机构简单减少了插补滞后的问题，定位精度、重复精度、绝对精度，通都会较“旋转伺服電(diàn)机 & 滚珠丝杠”高，且容易实现。直線(xiàn)丝杆步进電(diàn)机定位精度可(kě)达0.1μm,“旋转伺服電(diàn)机 滚珠丝杠”最高达到2~5μm。

●高速度，最高可(kě)达300m/min

从速度上和加速度的对比上，直線(xiàn)丝杆步进電(diàn)机具有(yǒu)相当大的优势，直線(xiàn)丝杆步进電(diàn)机速度可(kě)达300m/min，加速度10g;滚珠丝杠速度為(wèi)120m/min，加速度為(wèi)1.5g。而且直線(xiàn)丝杆步进電(diàn)机在成功解决发热问题后速度还会进一步提高，而“旋转伺服電(diàn)机 & 滚珠丝杠”在速度上却受到限制很(hěn)难再提高较多(duō)。

●高寿命，维护简单

直線(xiàn)丝杆步进電(diàn)机因运动部件和固定部件间有(yǒu)安装间隙，无接触，不会因动子的高速往复运动而磨损，長(cháng)间使用(yòng)对运动定位精度无变化，适合高精度的场合。滚珠丝杠则无法在高速往复运动中保证精度，因高速摩擦，会造成丝杠螺母的磨损，影响运动的精度要求，对高精度的需求场合无法满足。

四、现场调试结果

某型号生化分(fēn)析仪的基本参数如下：

·可(kě)同时检测77个比色项目，3个電(diàn)解质项目(选配ISE)

·90个日常可(kě)用(yòng)样本位和80个冷藏试剂位，自动条码扫描

·全息凹面平像场光栅后分(fēn)光，集束式光路，反应全过程监测

·反应杯采用(yòng)“固體(tǐ)直热”温控技术，自动8阶温水清洗

·自动等量、增量、减量及前稀释样本重测和酶線(xiàn)性拓展功能(néng)

  汉德保公司的配置方案如下：

直線(xiàn)丝杠電(diàn)机基本参数如下：

现场测试证明，取样速度和精度比传统步进高出30%以上。

五、结语

汉德保直線(xiàn)丝杠步进電(diàn)机在生化分(fēn)析仪的取样系统上的应用(yòng)，使其结构简单、有(yǒu)效，提升了國(guó)产生化分(fēn)析仪整體(tǐ)质量和档次，与國(guó)内外同类产品的竞争中处于有(yǒu)利地位。