不同类型的分析仪通过不同的电动厂家（电机、编码器）和传动机构（滑轮、皮带、齿轮）执行样品移动以进行分析。为了设计医疗分析仪以提供更好、更安全、更个性化和更具成本效益的医疗保健，分析仪自动化的最常见标准是高质量、低噪音和长寿命，且成本极具吸引力。

　　许多电机/齿轮/编码器用于在医疗分析仪内传输流体、小瓶或化验。最先进的有刷和无刷无芯电机技术在高通量应用（每小时超过1000次检测）中运行良好，例如免疫化学或DNA筛选，而步进电机非常适合低速率采样分析仪，例如血液每小时运行1-10个样品的糖测试仪。一些医学分析仪使用基于转台的方法（见图1）来堆叠已识别、标记和序列化的化验，以跟踪人体体液，使实验室能够向医疗保健专业人员提供及时和准确的反馈。（见图2）

　　步进电机

　　在速度不是主要问题的此类转台分析仪的最简单版本中，步进电机是满足分析仪功能要求的可靠且具有成本效益的方法。由于步进电机本质上是BLDC电机，因此在步进电机中每转每圈都必须将每个相中的电流换向多次有很多杆子。例如，一个100步/转的2相步进电机每相需要25次电流反转才能完成一整圈。使用步进电机的分析仪的主要优势在于，它们每转具有许多稳定位置（步长），同时为给定尺寸提供高扭矩（例如，16 mm圆盘磁铁电机可提供高达5-6 mNm的扭矩）扭矩）。使用步进电机的缺点是它不能高速运行（2000 rpm），这是由于电感与换向频率以及铁损（电流反转了很多次）相结合。

　　也就是说，一系列步进器-从永磁体到混合到线性-可用于满足分析仪应用需求。当空间和电源需求至关重要时，永磁罐式步进器适用于分析仪。混合步进器体积小、功能强大且具有成本效益，足以在分析仪中使用。与标准旋转系统、线性步进器相比，具有维护或磨损少、集成简单和零件减少等优点系统也非常适合许多分析仪应用。旋转系统通常需要平移机构将旋转运动转换为线性运动，从而增加零件数量和集成复杂性。线性步进器非常适合需要轻负载和开环性能的分析仪，并且由于与较少的组件相关的惯性较低，因此它们通常可以比旋转系统更快地加速。

　　无刷直流无芯电机

　　对于高通量应用——那些在一小时内分析超过一千个化验的应用——高效率和更高速度的电机，如有刷直流无芯电机是合适的选择。它们的转子惯量低（直径为22毫米的电机的电机惯量范围为(10–30)x 10-6 kgm2）以及较短的机械时间常数，使它们非常适合此类应用。例如，电机有刷无芯直流电机提供8,000 rpm的空载速度和6.8毫秒的机械时间常数。电机达到这种速度所需的时间由下式决定：

　　w=w o(1-exp(-t/t m))

　　其中w o是空载速度，t m是电机的机械时间常数，w是经过一段时间t后达到的速度。根据电机特性，在转台应用中可以在大约15毫秒内达到90%的空载速度，如图3所示。应当注意，电机上的负载特性取决于以特定速度转动化验样品台所需的扭矩，将决定电机斜升到特定速度所需的实际时间。

　　基于速度、加速度、性能和成本要求，盘式磁铁步进电机和无刷直流电机也可以在此应用的变体中工作。

　　另一个在其输出中发挥重要作用的分析仪功能是从小瓶或化验中收集样品，并将它们提供给基于光度法、色谱法或其他适当方案的测量系统。

　　开管或闭管形式的样品分析通常通过转台提供给穿刺或插入机构，用于从小瓶中抽吸样品，并配置到测量系统。（见图2）

　　在一些可用于分析的样本量有限的关键应用中，速度、扭矩、效率和定位精度等电机特性发挥着重要作用。再次，有刷直流无芯电机由于其在小框架尺寸中的功率密度而具有高度适用性。如前所述，有刷直流无芯电机的低惯性有助于高效的流体传输，尤其是在样品可用性要求在微升范围内的情况下。通常，增量编码器可用于反馈有刷直流无芯减速电机（见图4），以测量电机位置和速度。

　　这种增量式编码器可以是光学的或磁性的，并产生与速度和距离成正比的脉冲（见图5）。在1,000 rpm的较低速度下，通常需要128线的高编码器分辨率，例如在从小瓶中吸取液体的最后阶段。

　　混合式步进电机

　　该应用的扩展使用带有步进电机的泵将某些试剂分配到分析中，以帮助分析过程。这种步进电机可以使用开环或闭环反馈进行控制。混合电机（如图6所示）可用于不同的轴以将测试样品定位在适当的试剂分配器下，闭环系统虽然更昂贵，但在这种情况下可能是合理的。

　　典型的罐头堆垛电机具有离散角位置，其中轴使用保持扭矩保持在离散位置。例如，一个18度步距角的15毫米可堆叠电机可以在没有反馈传感器的情况下开环运行，但定位会很粗糙。另一方面，带有闭环系统的混合电机可以有一个编码器，用于向驱动电子设备提供位置反馈，编码器成本增加10-25美元，以及驱动电子设备增强成本。

　　总结：

　　合适的运动厂家的性价比考虑最终取决于分析仪的复杂性，以及操作所需的精度、效率和环境条件。一系列不同的电机技术适用于医疗分析仪中的不同运动要求和操作轴，如下表所示。

　　如果功率密度、效率、速度和价值是主要的重要标准，那么有刷直流无芯可能是首选技术。如果不添加电子设备和低成本的定位是主要要求，如在低速率采样分析仪中，那么步进器可能是首选选项。用户必须根据性能与价格的需求进行选择，同时考虑与控制电子设备和驱动器相关的成本，以及此类分析仪可以运行15至20年的使用寿命，并且应用需要分析仪服务于医疗保健领域。

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