Specifiche della soluzione di movimento cruciali per le pipette elettroniche

Apr 30, 2023

Onnipresenti nei laboratori specializzati nelle scienze della vita e nella diagnostica clinica, le pipette sono uno strumento vitale per il trasferimento di campioni liquidi. L'attivazione ripetuta di dispositivi manuali può mettere a dura prova i tecnici di laboratorio, mentre le pipette elettroniche migliorano la facilità d'uso e aumentano la precisione e la ripetibilità della dispensazione. Per ottimizzare i requisiti di erogazione dei liquidi e soddisfare le esigenze di design ergonomico, è fondamentale specificare il giusto sistema di movimento.

ILsistema di movimento è fondamentale per il funzionamento di una pipetta elettronica e le sue specifiche hanno implicazioni ad ampio raggio per le altre funzionalità del dispositivo costruite attorno ad esso. Coinvolgere la progettazione del sistema di movimento il più presto possibile nel processo di sviluppo porterà a un risultato più efficace ed efficiente.

Un requisito fondamentale del sistema di movimento è la precisione e la ripetibilità. I dispositivi pipettatori sono generalmente programmabili per erogare ogni volta la quantità precisa di liquido, che richiede il controllo del movimento lineare. Per ottenere la precisione, il progetto richiede un dispositivo di feedback del motore, che segnala la posizione del sistema di movimento, o in alternativa un motore che conferma la sua posizione in anello aperto in base alla sua modalità di funzionamento. Oltre all'accuratezza del controllo, anche il ciclo di dispensazione dovrebbe essere raggiunto il più rapidamente possibile per ridurre al minimo il tempo prezioso di laboratorio e rendere il processo più semplice per il tecnico di laboratorio.

Il sistema di movimento deve inoltre fornire una forza lineare sufficiente per spingere il fluido. La forza richiesta è influenzata dalla viscosità del fluido. Molte pipette possono funzionare con una gamma di fluidi con viscosità diverse, quindi maggiore è la forza che un motore può fornire, più flessibile sarà il suo utilizzo in un laboratorio; i requisiti di forza vengono moltiplicati anche se una pipetta è destinata alla dispensazione multicanale. Oltre alla forza per spingere il fluido, la massima coppia di picco richiesta da una pipetta riguarda l'espulsione del puntale monouso, generalmente rimosso per evitare la contaminazione incrociata del campione.

Per ottimizzare l'utilizzo da parte del tecnico di laboratorio, la pipetta deve anche essere compatta e leggera. Il tipo di motore e il relativo metodo di controllo influiscono in modo significativo sull'ingombro e sul peso totali del dispositivo, il che significa che le richieste di prestazioni del motore, comprese le considerazioni relative all'alimentazione, devono essere bilanciate con i requisiti ergonomici. Questo impatto più ampio, oltre al solo azionamento del pistone, evidenzia la necessità che le specifiche del sistema di movimento avvengano il prima possibile nell'ambito del processo di progettazione completo di una pipetta.

Trasponendo le esigenze dei tecnici di laboratorio nel design del movimento di una pipetta, le caratteristiche di attuazione rimangono fondamentali. A partire dalla precisione del controllo, un motore CC a spazzole con encoder fornisce precisione sull'attuazione del pistone. In alternativa, un motore passo-passo impilabile ruota in passi definiti per ciascun impulso di corrente, il che significa che la sua posizione, rispetto all'angolo di ciascun passo, è sempre nota. Anche se questo non fornisce la stessa precisione di un motore CC con encoder, uno stepper offre un'elevata precisione nella maggior parte delle applicazioni di pipette. Il posizionamento dello stepper può anche essere ottimizzato progettando piccoli angoli di passo e guidando il motore in modalità micro-stepping. Anche il passo della vite che collega il motore al pistone può essere personalizzato per un controllo preciso.

Se la pipetta richiede una coppia maggiore, come nel caso della dispensazione multicanale, un motore a spazzole CC presenta un vantaggio. Il motore CC può funzionare più velocemente di uno stepper, consentendo l'incorporazione di ingranaggi o l'uso di un passo della vite più stretto. La pipetta può generare una forza maggiore pur mantenendo la velocità di erogazione desiderata.

Poiché uno stepper non richiede un encoder per controllare la sua posizione, ciò aiuta a ottenere un design più compatto e leggero. Inoltre, poiché il motore può essere progettato per includere un rotore filettato e una vite di comando integrata, si ottiene una soluzione di movimento lineare che si collega coassialmente al pistone, consentendo un profilo della pipetta più sottile. Dal punto di vista della progettazione di un produttore di apparecchiature originali (OEM), ciò rende l'integrazione di un motore passo-passo lineare relativamente semplice, risparmiando tempo e costi di sviluppo. In alternativa, per convertire il movimento rotatorio in movimento lineare, un motore CC necessita di un ingranaggio o di una puleggia che colleghi il motore alla vite di comando e al pistone su un asse parallelo separato. Questo approccio aumenta la complessità del progetto e aggiunge dimensioni e massa, richiedendo un corpo della pipetta più ampio per adattarsi al progetto.