전자 피펫에 중요한 모션 솔루션 사양

Apr 30, 2023

생명과학 및 임상 진단을 전문으로 하는 실험실 어디에서나 사용되는 피펫은 액체 샘플을 옮기는 데 필수적인 도구입니다. 수동 장치를 반복적으로 활성화하면 실험실 기술자에게 부담을 줄 수 있는 반면 전자 피펫은 사용 편의성을 향상시키고 분주 정확성과 반복성을 높입니다. 액체 디스펜싱 요구 사항을 최적화하고 인체 공학적 설계 요구 사항을 충족하려면 올바른 모션 시스템을 지정하는 것이 중요합니다.

그만큼모션 시스템 전자 피펫 기능의 핵심이며 사양은 주변에 구축된 장치의 다른 기능에 광범위한 영향을 미칩니다. 개발 프로세스 내에서 가능한 한 빨리 모션 시스템 설계를 포함시키면 보다 효과적이고 효율적인 결과를 얻을 수 있습니다.

모션 시스템의 핵심 요구 사항은 정확성과 반복성입니다. 피펫 장치는 일반적으로 선형 모션 제어가 필요한 매번 정확한 양의 액체를 분배하도록 프로그래밍할 수 있습니다. 정확성을 달성하기 위해 설계에는 모션 시스템의 위치를 ​​보고하는 모터 피드백 장치가 필요하거나 작동 모드를 통해 개방 루프에서 위치를 확인하는 모터가 필요합니다. 제어 정확도 외에도 귀중한 실험실 시간을 최소화하고 실험실 기술자의 프로세스를 더 쉽게 만들기 위해 분배 주기도 최대한 빨리 달성해야 합니다.

모션 시스템은 또한 유체를 추진하기 위해 충분한 선형 힘을 전달해야 합니다. 필요한 힘은 유체 점도의 영향을 받습니다. 많은 피펫은 점도가 다양한 다양한 유체와 함께 작동할 수 있으므로 모터가 전달할 수 있는 힘이 클수록 실험실에서 더 유연하게 사용할 수 있습니다. 피펫이 다중 채널 분배용으로 의도된 경우 힘 요구 사항도 배가됩니다. 유체를 추진하는 힘 외에도 피펫의 가장 큰 피크 토크 요구 사항은 일회용 피펫 팁을 배출하는 것입니다. 이는 일반적으로 샘플 교차 오염을 방지하기 위해 제거됩니다.

실험실 기술자의 사용을 최적화하려면 피펫도 작고 가벼워야 합니다. 모터 유형과 제어 방법은 장치의 총 설치 공간과 무게에 큰 영향을 미치며, 이는 전원 공급 장치와 관련된 고려 사항을 포함한 모터 성능 요구 사항이 인체 공학적 요구 사항과 균형을 이루어야 함을 의미합니다. 피스톤 작동뿐만 아니라 이러한 광범위한 영향은 피펫의 전체 설계 프로세스 내에서 모션 시스템 사양이 가능한 한 빨리 발생해야 한다는 필요성을 강조합니다.

실험실 기술자의 요구 사항을 피펫의 동작 설계로 전환하면 작동 특성이 여전히 기본입니다. 제어 정확도부터 시작하여 인코더가 있는 브러시 DC 모터는 피스톤 작동에 대한 정밀도를 제공합니다. 또는 캔 스택 스테퍼 모터는 각 전류 펄스에 대해 정의된 단계로 회전합니다. 즉, 각 단계의 각도에 상대적인 위치를 항상 알 수 있습니다. 이는 인코더가 있는 DC 모터와 동일한 정밀도를 제공하지 않지만 스테퍼는 대부분의 피펫 응용 분야에서 높은 정확도를 제공합니다. 스테퍼 위치 지정은 작은 스텝 각도를 설계하고 마이크로 스테핑 모드에서 모터를 구동하여 최적화할 수도 있습니다. 모터를 피스톤에 연결하는 리드 스크류의 피치도 미세 제어를 위해 맞춤화될 수 있습니다.

다중 채널 분배와 같이 피펫에 더 높은 토크가 필요한 경우 DC 브러시 모터가 유리합니다. DC 모터는 스테퍼보다 빠르게 작동할 수 있으므로 기어링을 통합하거나 더 좁은 리드 스크류 피치를 사용할 수 있습니다. 피펫은 더 큰 힘을 생성하면서도 원하는 분배 속도를 유지할 수 있습니다.

스테퍼는 위치를 제어하기 위해 인코더가 필요하지 않으므로 보다 작고 가벼운 디자인을 달성하는 데 도움이 됩니다. 또한 나사형 로터와 통합 리드 스크류를 포함하도록 모터를 설계할 수 있으므로 피스톤과 동축으로 연결되는 선형 모션 솔루션이 구현되어 더 얇은 피펫 프로필이 가능해집니다. OEM(Original Equipment Manufacturer)의 설계 관점에서 볼 때 이는 선형 스테퍼 모터의 통합을 상대적으로 간단하게 만들어 시간과 개발 비용을 절약합니다. 또는 회전 운동을 선형 운동으로 변환하려면 DC 모터에 모터를 별도의 평행 축에 있는 리드 스크류 및 피스톤에 연결하는 기어 또는 풀리가 필요합니다. 이 접근 방식은 설계 복잡성을 증가시키고 크기와 질량을 추가하므로 설계를 수용하려면 더 넓은 피펫 본체가 필요합니다.