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		實(shí)驗(yàn)室機(jī)器樣品的數(shù)量進(jìn)行管理的范圍

　　實(shí)驗(yàn)室機(jī)器自動(dòng)化的典型應(yīng)用是血液學(xué)分析儀、自動(dòng)電泳,微生物學(xué)分析,生物醫(yī)學(xué)分析,止血分析儀、自動(dòng)分配器。這些應(yīng)用程序包括注射器配制液體的小卷,自動(dòng)分配和抽樣的化學(xué)物質(zhì),DNA處理,和許多其他應(yīng)用程序(參見圖2)。在大多數(shù)情況下,應(yīng)用程序是笛卡兒的小水井樣品,和單個(gè)或多個(gè)配藥設(shè)備在一個(gè)移動(dòng)的頭上。樣品的數(shù)量進(jìn)行管理的范圍可以從1到96。運(yùn)動(dòng)通常與小型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)各種機(jī)械解決方案,如同步皮帶和滑輪,導(dǎo)致螺絲,齒條和小齒輪驅(qū)動(dòng)解決方案。

　　自動(dòng)化被當(dāng)作試管市場(chǎng)的需求的解決方案,新的技術(shù)挑戰(zhàn)新興不僅在樣本數(shù)據(jù)的處理雖然信息技術(shù)解決方案還在樣品的物理傳輸鏈的設(shè)備,同時(shí)保持可追溯性。

　　例如,其中一個(gè)挑戰(zhàn)是測(cè)量液體的水平。一些實(shí)驗(yàn)室仍然依靠技術(shù)人員監(jiān)控存在和液體的水平,一個(gè)不精確的和昂貴的替代自動(dòng)監(jiān)控。但即使這個(gè)看似簡(jiǎn)單的任務(wù)自動(dòng)化檢測(cè)液體水平是有問題的。一些設(shè)備依賴于導(dǎo)電電極測(cè)量水平時(shí),液體直接接觸開關(guān)。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí),調(diào)節(jié)儀器的開關(guān)發(fā)出信號(hào),將其轉(zhuǎn)換為一個(gè)開關(guān)信號(hào)。但是因?yàn)檫@樣的傳感探頭直接物理接觸液體,實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行樣本污染和測(cè)試失敗的風(fēng)險(xiǎn)。甚至單個(gè)標(biāo)本污染可以導(dǎo)致失去的時(shí)間,降低了效率,傾斜的測(cè)試結(jié)果,和有缺陷的病人診斷。

　　盡量減少樣品污染,實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員監(jiān)控自動(dòng)化過程必須中斷操作來(lái)代替一次性調(diào)查技巧。這些建議必須替換為每個(gè)測(cè)試液體變化和每個(gè)病人樣本分析。而評(píng)估液體水平以這種方式是有效的,一次性技巧可以是昂貴的,需要替換它們昂貴的停機(jī)時(shí)間。

　　超聲波傳感器在自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室設(shè)備出現(xiàn)了快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)液體的水平,并且沒有接觸液體。超聲波傳感器可以安裝分配管的頂部閱讀內(nèi)部液體的水平。上面的X / Y表移動(dòng)傳感器樣品管需要提供快速、穩(wěn)定,可重復(fù)定位在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。雖然組件標(biāo)準(zhǔn)螺距螺桿或皮帶傳動(dòng)模塊可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),一個(gè)工程解決方案集成機(jī)電一體化方法更有可能帶來(lái)令人滿意的性能水平在一個(gè)可接受的成本。

　　但盡管許多專業(yè)公司提供所需的工程和可能制造分包服務(wù),許多試管制造商在某種程度上還沒有發(fā)現(xiàn)和實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的綜合學(xué)科領(lǐng)域。

　　實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)用于處理標(biāo)本(如。、環(huán)境研究或醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化分析儀)尤其是受益于一個(gè)機(jī)電一體化的方法。這樣的分析是旨在衡量不同的化學(xué)物質(zhì)的生物樣品和測(cè)試。第一個(gè)生化分析儀主要用于日常重復(fù)的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室分析。然而,他們已經(jīng)取代了過去幾年工作的離散系統(tǒng),需要降低試劑消耗。此類系統(tǒng)通常確定水平的白蛋白,堿性,血尿素氮、鈣、膽固醇和glucoseuric酸血清或其他身體樣本(見圖3)。

　　手持吸量管、自動(dòng)化儀表、高通量機(jī)器人工作站,為藥物發(fā)現(xiàn)和色譜系統(tǒng)和生物技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)常由一個(gè)笛卡兒的機(jī)器人,配有多功能X / Y / Z馬車,五個(gè)工具在同一時(shí)間。一般來(lái)說,這些設(shè)備使用高精度機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的高速和高精度定位系統(tǒng)。機(jī)動(dòng)顯示定位系統(tǒng)提高了易于執(zhí)行顯示測(cè)量結(jié)果。雖然所需的動(dòng)作自動(dòng)化目前不是很復(fù)雜,動(dòng)作會(huì)更加困難,因?yàn)橥掏铝啃枨笤黾印?組件懸臂傾向于flex和振蕩,從而擾亂之間運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性或需要解決的時(shí)間運(yùn)動(dòng)。這些系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)沒有簡(jiǎn)單的解決方案會(huì)使他們更有效率。

　　在過去,機(jī)械工程師已經(jīng)幾乎完全處理機(jī)器和產(chǎn)品設(shè)計(jì)等問題。機(jī)械工程師設(shè)計(jì)了機(jī)器后,控制和軟件工程師工作控制和編程問題的解決方案。這種sequential-engineering方法通常會(huì)導(dǎo)致次優(yōu)的設(shè)計(jì)。機(jī)械設(shè)計(jì)總體上影響了微電子學(xué)的發(fā)展,控制工程,計(jì)算機(jī)科學(xué)。需要作為一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)為設(shè)計(jì)高性能的機(jī)器是一個(gè)協(xié)同不同工程學(xué)科之間的交叉滲透。這正是機(jī)電一體化試圖實(shí)現(xiàn):并行工程對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的看法。

　　必不可少的特性在實(shí)驗(yàn)室的行為或任何機(jī)器的控制和協(xié)調(diào)的一個(gè)或多個(gè)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)元素。生成和協(xié)調(diào)所需的動(dòng)作,這樣日益增長(zhǎng)的性能和準(zhǔn)確性需求得到滿足,已經(jīng)存在理由的機(jī)電一體化在許多其他應(yīng)用程序。傳統(tǒng)機(jī)制的靈活性有限生成各種各樣的運(yùn)動(dòng)。他們的潛力創(chuàng)造復(fù)雜的功能關(guān)系的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)之間的元素也受到限制。純機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的另一個(gè)限制是其固有的缺乏準(zhǔn)確性,這是由摩擦引起的,反彈,上發(fā)條的錯(cuò)誤,共振,尺寸錯(cuò)誤,等等。

　　這種限制可以通過消除或緩解簡(jiǎn)化forced-motion機(jī)制之間的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)的元素。相反,每個(gè)元素提供了一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和位置傳感器。運(yùn)動(dòng)控制器生成所需的不同的驅(qū)動(dòng)元素的運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系。運(yùn)動(dòng)同步函數(shù)從容易出錯(cuò)的硬件機(jī)制轉(zhuǎn)向靈活的軟件控制器。通過應(yīng)用機(jī)電一體化的方法,大量的運(yùn)動(dòng)可以同步,甚至那些長(zhǎng)途遠(yuǎn)離對(duì)方。

　　至于外部力量,振動(dòng)和噪聲等一系列副作用可以影響機(jī)械零件和工具的功能行為。雖然被動(dòng)阻尼治療法,但適用范圍有限。機(jī)電一體化的方法可以提供更有效的解決方案。例如,基于信息的振動(dòng)和噪音水平被適當(dāng)?shù)膫鞲衅?可以抵消振動(dòng)致動(dòng)器的分布式結(jié)構(gòu),和機(jī)器元素變得活躍和聰明。

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