无阀液路控制在医疗设备的运用

 

临床化学免疫分析仪

 

根据近期的调查研究，超过一半的医疗诊断结果是通过检测仪器得出，病人可以去医院，诊断中心或定点医疗点使用各种检测仪器进行疾病检查，通过这些检测设备的运用大大提高了疾病检测和诊断的专业性和准确性。

 

医疗诊断仪器中化学免疫分析仪占据了很大的比例，临床化验将人体体液的不同组成成分数量化，最常见的体液是血液（全血，血清&血浆）和尿液，但同时也有很多其他体液的化验（羊水，脑脊髓，心包液等等）。大量的不同化验是为了检测人体内各化学组成成分并进行量化，如血糖，血红蛋白，电解液，酵素，荷尔蒙，蛋白质以及其他代谢组成物等，免疫检测一般针对同种体液，生化检验则是为了检测样品底物中特定蛋白，抗体或抗原的水平，特别是当人体中出现了异种蛋白或微生物时，这些特定物质在免疫反应的作用后会局部的显现或提高。

 

精密，准确微量液路控制

 

得益于临床化验和免疫分析，两者帮助检测病人的健康状况，两者的设计相近，因为都使用了多种同种功能的组件。由于样本，试剂，缓冲液，清洗剂以及废液等均为液态，对于液体的管控很关键，因此仪器上需要安装液路控制设备。这些零部件的性能会直接影响到仪器的精确性以及所提供的信息的可靠性，因此设备厂商也在努力研发出满足日益增长的市场需求的设备，以便使生产出的设备能用更小的样本进行更多种检测。厂商面临的挑战是微量的定量滴定的情况下保证精准度，多数情况滴定量均在几微升的范围内，与精度同等重要的是能长期保证稳定性，这样可以省去不必要的校正，维护，停工产生的费用等。

 

FMI无阀柱塞泵的技术

诊断设备上的通常是通过计量泵或定量泵进行准确的移液操作。往常一般使用蠕动泵，隔膜泵，注射泵等进行不同液体的滴定，虽然这几种泵都有他们各自的有点，但FMI的创新的无阀计量泵对于微量的液路控制有显著优势。

 

FMI的无阀柱塞泵因为没有阀所以省去了阀和橡胶配件的维护，也避免了精度校正等问题。泵上有且只有一个往复旋转的部件-柱杆，这种无阀设计，只通过一根运动的柱杆便完成整条液路的控制，全部的与液路接触的内部配件均使用耐腐蚀，耐酸碱的蓝宝石硬度陶瓷。这种陶瓷配件性能稳定，不会因为长时间的使用而变形，扭曲，但如隔膜泵和蠕动泵使用橡胶作为主要配件会随着使用时间的增加而出现变形需要反复的维护及校正精度。泵腔的容积是用于计量溶液，如果使用橡胶作为泵腔的材料，反复使用之后橡胶是被拉伸，变脆而遗失原有的设定值，当泵腔不能恢复到原始形状和大小，进入泵腔的液体体积改变，流量也跟着慢慢的改变，最终精准度下降。

 

注射泵常用于医疗诊断和分析仪器上，这种泵有异于采用橡胶作为泵腔材质的泵，不会因为橡胶的老化而出现流量精度变化的问题，但注射泵在工作时有多个运动部件会与液体接触，包括单向阀或多向阀，对于要求持续高输出和点滴的运用，注射泵常常需要成对的使用，一个用于点滴另外一个泵用于吸取，反之亦然。对于这类型的运用， FMI的无阀柱塞泵只需一个即可完成两个注射泵才能完成的工作，并且FMI无阀泵的柱杆与套筒之间高密封性使得残留量极低，并能承受100PSI的压力，无需任何柱塞O型环和挡片。

FMI无阀柱塞泵的基本特点

FMI无阀柱塞泵只需一个运动部件即完成了液体的吸取和排放，不同于其他旋转柱塞泵（注射泵，隔膜泵，风囊泵等）需要检查阀。FMI泵使用唯一的一个往复旋转的陶瓷柱杆在与其相匹配的套筒内工作实现定量的液体往一个方向运动且无残留。柱杆的往复上下运动类似于标准的柱塞泵，随着柱杆的往后运动带动液体进入泵腔，继续往前移动把液体排出。但真正独特的地方是柱杆除了往复运动之外，它同时持续的往一个方向旋转。从图一中可以看到柱杆末端设计有一个切口，随着柱杆的旋转，切口的朝向在进口和出口间交替宛如一个阀的功能，但进出口在任何时候均不相连，所以可以省去了检查阀的工作。如图所示一个完整的往复旋转运动会完成一次抽液和一次排液，影像的演示可查看FMI的官网WWW.fmipump.com.

点滴流量的调节

流量的调节通过调节与泵头相对于电机的偏转角度来实现。当泵的偏转角度为0时，泵头的朝向与电机平行于一水平线上，此时的流量为0，这种情况下，柱杆只会旋转而无往复的运动，随着泵的偏转角度相对于电机往上下任一方向慢慢增加，柱杆则会往复运动并带动液体运动。（如图2），偏转角度越大单滴的流量则越大，单滴的流量可从量程范围的0-100%之间任意调节，流量指示器可提供准确和简单的线性校正。泵有做特殊设计，不管泵调节至任何流量任何偏转角度，柱杆均会运动至套筒的底端以便排空泵腔内的气泡以确保即使在低流量的情况也能排空气泡保证点滴精度。

主要特点概括

无阀设计

FMI无阀计量泵的液路中只有一个运动部件，宛如阀的功能但却不需要阀，因此不像隔膜泵，风囊泵和传统的注塞泵需要检查阀门，亦无需像普通的注射泵需要检查多重阀门，驱动器及电机，以上几种类型的泵即使在正常的运行中也会出现磨损，密封性降低导致液体遗留在液路后方，出现精度不准而要进行校正，严重时则需要维修或更换阀门。

 

陶瓷内构件

FMI无阀计量泵采用蓝宝石硬度的陶瓷作为柱杆和套筒的材料，这种材料性能稳定，不会随着时间的变化而出现大小和形状的变化，因此泵腔在数百万次的滴定之后也不需要维护或校正。

准确性及精确度

通过监测滴定量的准确性和精确性来测量滴与滴之间的一致性即重复精度，准确性是指实际滴定量的平均值与理想值或目标值之间的对比，精确性是指滴与滴之间的差异度，理论上是计量和滴定两者都应该是准确的，精确的。如下图。

多样化设计

FMI计量泵有多种设计规格以便满足多种不同运用，小巧的设计可运用于医疗诊断器械及环境监控设备等，成套自带系统的型号可用于实验室或具有一定危险环境使用。双头泵也可提供，是配比混合和双轨产线滴定的理想选择。

医学领域的其他运用

FMI的无阀计量泵的应用领域很广泛，如临床诊断设备或血透机设备中液路的微量精密控制，自动免疫检测设备中环已酮的微量高精度添加以及其他一次性医用耗材生产时的试剂添加（静脉注射管）。FMI的无阀计量泵还大量的使用在医疗设备的多孔微量滴定，制药时药水瓶灌注或注射，一次性隐形眼镜制作时单体的配给，对采血管或试管表面进行抗凝剂的喷涂，锂电池生产时添加电解液等等。

FMI无阀计量泵的无阀单一运动部件，简洁设计避免繁复维护，长期稳定高精度，这些都是医疗设备所追求的。

 

关于FMI

FMI公司坐落于距离纽约市30公里的长岛，是第一家拥有无阀往复旋转柱塞泵专利的公司，50多年来一直为医疗，检验分析，化工，工业等领域提供高精度液路控制设备，在这些领域我们都可以看到FMI的产品，如实验室，产线上，医疗设备内等。

 

关于作者

Herb Werner在FMI担任市场经理20年并拥有35年的液路控制系统工作经验，对计量泵在化工处理，水处理，医疗分析设备和制药领域的运用均有丰富的经验。他拥有环境生物学的学士学位，是ISA,AWWA,&WEF协会的活跃会员。