为医疗实验室应用，电机选择是一种电子移液管的精度和精确度。
Valentin Raschke
应用工程师
Portescap.
实验室自动化一直非常适合线性运动。在某些实验室设备中，将样品移动到合适的位置、添加试剂和提取样品都需要精度。步进线性执行器的线性力和速度能力的进步让设备制造商在不牺牲质量的情况下增加了这些执行器的产量。
生命科学研究人员依赖吸管作为一种可靠的手段来测量和分配液体到特定的体积。移液器通常是许多实验室过程的第一步，所以它们必须准确可靠地执行，以确保研究人员能够成功地复制他们的实验结果。自2020年大流行开始以来，移液器已经成为一个更加重要的实验室工具，帮助COVID-19研究人员准备实验室样本，使用实时PCR(聚合酶链反应)等技术检测病原体。
由于移液器采用这种关键作用，所以组件的选择 - 例如电机 - 设计类似于批判性。
吸量管的工作原理
实验室使用不同类型的移液器，这取决于实验室的规模和必须分配的液体量。四种最常见的移液器类型是空气置换、正置换、容积式和刻度式。
例如，在空气置换吸管内部，活塞产生正或负的空气压力，用户可以使用一次性吸管头吸入或排出液体样本。同时，吸管尖的空气柱将液体从吸管的非一次性部分分离出来。移液器可以设计成允许操作人员使用拇指按钮来触发活塞的运动，或者当操作人员按下按钮时，电机可以移动活塞。
在分子生物学和分析化学以及许多医学测试中，电子移液器允许准确和可重复地递送样品和试剂。与手工设备相比，这些电子设备在研究人员中已经变得越来越普遍。操作人员长时间使用手动移液器，可能会导致移液器不舒服甚至受伤。例如，调配液体和喷射移液管尖端所需要的力量，加上连续数小时的重复运动，可能会增加使用者拇指、肘部、手腕或肩膀重复性劳损(RSI)的风险。
相比之下，电子或电动移液器提供更好的人体工程学，以及更有效的方式来提高采用精度和准确性的样本吞吐量。电子移液器代替传统的拇指控制移液按钮和手动音量调整，允许用户调节音量的数字接口。电动活塞用于吸入和分配。
精密度和准确度
由于移液通常是一个多步骤过程的第一步，当测量如此少量的液体时，任何不准确或不完美都会贯穿整个过程，并最终影响整个实验的总准确度和精度。
当移液器分配多次时，用户可以实现精度，而在移液器分配目标体积的精确量而无任何误差时，会发生精度。虽然可以实现一个没有另一个，但使用移液器的大多数行业都需要精确和精度 - 特别是因为两者都需要再现实验的结果。
比较DC电动机和步进电机
任何电子吸管的心脏都是马达。电机不仅对精度和精度有很大的影响，而且还会影响包络尺寸、功率和重量等其他重要因素。移液器设计者主要可以选择直流电机或步进直线执行器，两者都有优缺点。
首先，直流电动机是一种简单的电子机器，当施加直流电源时它会旋转。它们不需要复杂的电子设备来运行电机。然而，由于电子移液器需要直线运动，直流电机还需要一个额外的丝杠和齿轮系统来将旋转运动转换为直线运动并提供所需的力。直流电机还需要结合反馈机制，如光学传感器或编码器，以控制线性活塞位置。根据设计，可能还需要增加一个制动系统，以提高精度，以考虑转子的高惯性。虽然直流电机可以提高移液管系统的整体精度和准确性，但它可能是一个昂贵的选择。
另一种选择是使用基于步进电机的系统。步进直线驱动器具有易于集成、高性能和低成本的特点。他们包括一个可以堆叠步进电机与螺纹转子和集成丝杠，提供直接线性运动在一个小包装。
与直流电机不同，当电脉冲作用时，步进直线执行器丝杠以离散的步长增量上下移动。它可以通过开环系统精确控制，消除了昂贵的反馈设备或制动系统定位的需要。通常，高分辨率定位可以实现小步进角度和选择丝杠螺距。为了提高定位精度，步进直线执行器可以采用微步驱动方式。然而，为了确保尽可能高的精度和避免点胶不准确，步进电机的尺寸应该适当，因为一个不正确的尺寸的电机可能失去步骤，并导致点胶不准确…
电动移液器设计人员在选择电机时也应遵循以下重要的最佳做法:
- 保持至少50%的安全系数从速度/力曲线。
- 操作时避免低频谐振点。
- 避免反驾驶，突然运动和外部负载变化。
空气位移移液器的分配精度下降到内部活塞的控制程度。由DC或步进电机提供动力的电子移液器旨在克服与手动移液器相关的人为因素。虽然两个电机类型都有益处，步进线性电机提供开放环路控制的额外优势。如果没有直流电机所需的额外控制电子设备，则提供适当大小的步进电机提供了吸移管设计师，以确保精确和准确的分配所需的可靠性。
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