TECAN Freedom EVO Clinical 150-8型樣本前處理儀故障案例分析

杜智洋 陳楚群 郭向輝

目前，醫(yī)院檢驗科的化驗樣本量呈快速增長趨勢，大量的化驗樣本處理依靠檢驗人員不停地重復(fù)工作，工作速率低又容易出錯。樣本前處理儀作為快速、精準(zhǔn)加樣設(shè)備，代替人手的重復(fù)操作，降低人手操作疲勞與出錯率，提升檢驗流程效率[1]。由于此類設(shè)備自動化程度高，重復(fù)運動零部件較多，易出現(xiàn)機械性故障，且每次維修費用較高。為此，分析TECAN樣本前處理儀故障案例和解決方法，具有維修參考意義。

1 樣本前處理儀的原理與結(jié)構(gòu)

Freedom EVO Clinical 150-8型樣本前處理儀(瑞士TECAN公司)可為酶免分析(ELISA)前處理分液、預(yù)稀釋及留樣等樣本處理，適用于臨床實驗室大量重復(fù)性精確的分液、加樣等工作，極大減少人力操作時間，降低出錯概率，其程序控制系統(tǒng)提供多種加樣模式選擇，設(shè)備適用性較高，其動作主要分為沖洗、浸泡、吸液及加液，其定量加樣結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 定量加樣結(jié)構(gòu)

(1)沖洗。將分液器和三通閥打開，快速沖洗器運作，沖洗液依次流經(jīng)吸液管、連接管、定量注射器、吸量管和加樣針進行清洗，再由集液盒收集。清洗過程中定量注射器會反復(fù)進行吸、排運作，從而清洗注射器和管路。

(2)浸泡。將分液器打開，由三通閥接通至定量注射器，快速沖洗器運作，使沖洗液注滿吸液管、分液器、連接管、定量注射器、吸量管及加樣針后，快速清洗器停止工作，分液器關(guān)閉，使沖洗液浸泡各管路配件，浸泡數(shù)分鐘后，三通閥接通定量注射器、吸量管和加樣針，由定量注射器運作進行排液，再由集液盒收集。

(3)吸液。關(guān)閉分液器和快速沖洗器，三通閥連通定量注射器、吸量管和加樣針，機械臂在加樣針探測到液面后，定量注射器進行吸液。

(4)加液。當(dāng)定量注射器內(nèi)已經(jīng)吸入定量液體后，機械臂移動至加樣位置，下探加樣針，定量注射器注出液體。

從設(shè)備運作來看，設(shè)備機械臂、定量注射器和三通閥為常動部件，在保養(yǎng)和維修工作時應(yīng)尤其注意，而各管路和加樣針也應(yīng)注意沖洗防止結(jié)晶，保養(yǎng)時要檢查是否有曲折和漏液現(xiàn)象，工作中要注意對加樣針保護，防止碰傷損壞[2]。

2 故障案例分析

2.1 故障一

(1)故障現(xiàn)象。使用設(shè)備時，定量注射器活塞動作遲緩，未能及時動作。

(2)故障分析。定量注射器主要由雙向步進電機、機械機構(gòu)和控制板組成。步進電機為COACT 16H096-4L5R-1電機，該電機是一款雙層結(jié)構(gòu)(步距角0.9°)步進電機[3]。機械結(jié)構(gòu)則由旋轉(zhuǎn)螺桿和軸承等組成。工作時由控制板輸出驅(qū)動信號對步進電機進行驅(qū)動，再由步進電機帶動旋轉(zhuǎn)螺桿，聯(lián)動注射器工作，根據(jù)故障現(xiàn)象分析推斷為步進電機和機械構(gòu)造存在故障。

(3)故障處理。檢查定量注射泵的步進電機，測量線圈未見明顯異常。在檢查中發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)螺桿轉(zhuǎn)至某些角度出現(xiàn)卡頓。分離步進電機和機械構(gòu)件進行檢查，發(fā)現(xiàn)步進電機活動時有卡頓，因此判斷為軸承磨損。更換軸承后使用未再出現(xiàn)動作遲緩，故障排除。

2.2 故障二

(1)故障現(xiàn)象。開機自檢過程中一個定量注射器動作停止并報錯，設(shè)備程序隨即封停該定量注射器工作，其余可繼續(xù)使用；關(guān)機解封被停定量注射器后，再開機依舊出現(xiàn)故障。

(2)故障分析。定量注射泵在開機自檢或工作中如出現(xiàn)自動封停其中一個定量注射器，表明設(shè)備自身通過對該定量注射器的控制板探測出明顯故障。定量注射器控制板是正常供電下，在接收主機輸入信號后，經(jīng)由IC SJA1000T和PIC處理芯片處理，再給予2組IC A3955SLBT(全橋脈寬調(diào)制型步進電機驅(qū)動芯片)信號驅(qū)動步進電機分別作吸取和注射兩套動作(圖2)。步進電機動作后，傳感器根據(jù)其位置判斷是否出現(xiàn)，進而將信號反饋至主機。結(jié)合觀察和報錯信息推斷，定量注射器控制板的步進電機驅(qū)動電路故障。

圖2 A3955SBLT內(nèi)部電路

(3)故障處理。檢查定量注射器的機械機構(gòu)未發(fā)現(xiàn)明顯異常，隨后檢測步進電機線圈電阻，其線圈阻值相近未發(fā)現(xiàn)明顯異常，順延檢查定量注射器控制板，板上驅(qū)動電路主要由兩組A3955SLBT芯片組成，其中第6腳Vcc，第4、5、12及13腳GROUND，第7腳PHASE控制步進電機的正反轉(zhuǎn)工作信號，第16腳LOAD SUPPLY接步進電機供電電源，第11腳SENSE接步進電機工作限流電阻，第10腳和第15腳OUT接步進電機。由于COACT 16H096-4L5R-1是雙層結(jié)構(gòu)步進電機，因此兩組驅(qū)動芯片呈對稱結(jié)構(gòu)，其電路和外設(shè)布局相似。經(jīng)過在不帶電板上測量第16、10、15和11引腳之間阻抗比對發(fā)現(xiàn)，其中一顆IC第15腳與第11腳之間電阻值均為零，分析電路判斷此位置電阻值不應(yīng)為零，故將其拆下后，對IC第15腳與第11腳之間再次測量，電阻值依然為零，對電路板上原IC位置進行清潔，再次測量第15腳與第11腳之間電阻值，電阻值＞2 MΩ，由此判定為IC故障，更換檢查IC后上機反復(fù)測試定量注射器動作均正常，故障排除。

2.3 故障三

(1)故障現(xiàn)象。開機自檢過程報錯并自動封停一個定量注射器，其余自檢通過，隨后在試機中發(fā)現(xiàn)被封停定量注射器加樣針在沖洗模式下有液體滴出，關(guān)機解封被停的定量注射器后，再開機故障依舊，重復(fù)上述操作，發(fā)現(xiàn)該加樣針滴出液體流量明顯不同。

(2)故障分析。根據(jù)故障現(xiàn)象分析，應(yīng)優(yōu)先考慮硬件故障，試機中發(fā)現(xiàn)被封停的定量注射器加樣針在沖洗模式下有液體滴出，表明其三通閥未完全關(guān)閉，應(yīng)檢查三通閥查找故障原因。

(3)故障處理。三通閥負責(zé)開關(guān)控制液路，由三通閥體、4118M-19D-02RO雙向步進電機、A2919SLBT步進電機驅(qū)動芯片和EE-SX484光電傳感器組成。先檢查三通閥體旋轉(zhuǎn)暢順，手動開關(guān)并注水測試正常；再檢查雙向步進電機，使用萬用表測量到兩組線圈電阻值相等，軸承轉(zhuǎn)動未見異常。由于加樣針有不定流量液體滴出，則A2919SLBT步進電機驅(qū)動芯片正常工作。最后檢查光電傳感器，發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管電阻過大，由此推斷，每次開機自檢時設(shè)備會對三通閥進行旋轉(zhuǎn)復(fù)位并檢測位置，由于故障光電傳感器未能正確反饋正常信號而被報錯并自動封停，導(dǎo)致三通閥每次復(fù)位不準(zhǔn)確(未能正常開關(guān))，使得加樣針出液流量均不能確定[4-5]。更換EE-SX484光電傳感器后，安裝試機可正常使用，未見明顯異常，故障排除。

3 小結(jié)

通過維修分析，發(fā)現(xiàn)該設(shè)備的運動部件在日常運作中易產(chǎn)生受損而導(dǎo)致故障的發(fā)生，因此，需要定期進行保養(yǎng)，重點保養(yǎng)易受損的運動部件，才可保障設(shè)備良好運行。同時，還需要嚴格監(jiān)測加樣量的相關(guān)數(shù)據(jù)，以確保定量加樣的穩(wěn)定性。