TECAN Freedom EVO Clinical 150-8型样本前处理仪故障案例分析

杜智洋 陈楚群 郭向辉

目前，医院检验科的化验样本量呈快速增长趋势，大量的化验样本处理依靠检验人员不停地重复工作，工作速率低又容易出错。样本前处理仪作为快速、精准加样设备，代替人手的重复操作，降低人手操作疲劳与出错率，提升检验流程效率[1]。由于此类设备自动化程度高，重复运动零部件较多，易出现机械性故障，且每次维修费用较高。为此，分析TECAN样本前处理仪故障案例和解决方法，具有维修参考意义。

1 样本前处理仪的原理与结构

Freedom EVO Clinical 150-8型样本前处理仪(瑞士TECAN公司)可为酶免分析(ELISA)前处理分液、预稀释及留样等样本处理，适用于临床实验室大量重复性精确的分液、加样等工作，极大减少人力操作时间，降低出错概率，其程序控制系统提供多种加样模式选择，设备适用性较高，其动作主要分为冲洗、浸泡、吸液及加液，其定量加样结构见图1。

图1 定量加样结构

(1)冲洗。将分液器和三通阀打开，快速冲洗器运作，冲洗液依次流经吸液管、连接管、定量注射器、吸量管和加样针进行清洗，再由集液盒收集。清洗过程中定量注射器会反复进行吸、排运作，从而清洗注射器和管路。

(2)浸泡。将分液器打开，由三通阀接通至定量注射器，快速冲洗器运作，使冲洗液注满吸液管、分液器、连接管、定量注射器、吸量管及加样针后，快速清洗器停止工作，分液器关闭，使冲洗液浸泡各管路配件，浸泡数分钟后，三通阀接通定量注射器、吸量管和加样针，由定量注射器运作进行排液，再由集液盒收集。

(3)吸液。关闭分液器和快速冲洗器，三通阀连通定量注射器、吸量管和加样针，机械臂在加样针探测到液面后，定量注射器进行吸液。

(4)加液。当定量注射器内已经吸入定量液体后，机械臂移动至加样位置，下探加样针，定量注射器注出液体。

从设备运作来看，设备机械臂、定量注射器和三通阀为常动部件，在保养和维修工作时应尤其注意，而各管路和加样针也应注意冲洗防止结晶，保养时要检查是否有曲折和漏液现象，工作中要注意对加样针保护，防止碰伤损坏[2]。

2 故障案例分析

2.1 故障一

(1)故障现象。使用设备时，定量注射器活塞动作迟缓，未能及时动作。

(2)故障分析。定量注射器主要由双向步进电机、机械机构和控制板组成。步进电机为COACT 16H096-4L5R-1电机，该电机是一款双层结构(步距角0.9°)步进电机[3]。机械结构则由旋转螺杆和轴承等组成。工作时由控制板输出驱动信号对步进电机进行驱动，再由步进电机带动旋转螺杆，联动注射器工作，根据故障现象分析推断为步进电机和机械构造存在故障。

(3)故障处理。检查定量注射泵的步进电机，测量线圈未见明显异常。在检查中发现旋转螺杆转至某些角度出现卡顿。分离步进电机和机械构件进行检查，发现步进电机活动时有卡顿，因此判断为轴承磨损。更换轴承后使用未再出现动作迟缓，故障排除。

2.2 故障二

(1)故障现象。开机自检过程中一个定量注射器动作停止并报错，设备程序随即封停该定量注射器工作，其余可继续使用；关机解封被停定量注射器后，再开机依旧出现故障。

(2)故障分析。定量注射泵在开机自检或工作中如出现自动封停其中一个定量注射器，表明设备自身通过对该定量注射器的控制板探测出明显故障。定量注射器控制板是正常供电下，在接收主机输入信号后，经由IC SJA1000T和PIC处理芯片处理，再给予2组IC A3955SLBT(全桥脉宽调制型步进电机驱动芯片)信号驱动步进电机分别作吸取和注射两套动作(图2)。步进电机动作后，传感器根据其位置判断是否出现，进而将信号反馈至主机。结合观察和报错信息推断，定量注射器控制板的步进电机驱动电路故障。

图2 A3955SBLT内部电路

(3)故障处理。检查定量注射器的机械机构未发现明显异常，随后检测步进电机线圈电阻，其线圈阻值相近未发现明显异常，顺延检查定量注射器控制板，板上驱动电路主要由两组A3955SLBT芯片组成，其中第6脚Vcc，第4、5、12及13脚GROUND，第7脚PHASE控制步进电机的正反转工作信号，第16脚LOAD SUPPLY接步进电机供电电源，第11脚SENSE接步进电机工作限流电阻，第10脚和第15脚OUT接步进电机。由于COACT 16H096-4L5R-1是双层结构步进电机，因此两组驱动芯片呈对称结构，其电路和外设布局相似。经过在不带电板上测量第16、10、15和11引脚之间阻抗比对发现，其中一颗IC第15脚与第11脚之间电阻值均为零，分析电路判断此位置电阻值不应为零，故将其拆下后，对IC第15脚与第11脚之间再次测量，电阻值依然为零，对电路板上原IC位置进行清洁，再次测量第15脚与第11脚之间电阻值，电阻值＞2 MΩ，由此判定为IC故障，更换检查IC后上机反复测试定量注射器动作均正常，故障排除。

2.3 故障三

(1)故障现象。开机自检过程报错并自动封停一个定量注射器，其余自检通过，随后在试机中发现被封停定量注射器加样针在冲洗模式下有液体滴出，关机解封被停的定量注射器后，再开机故障依旧，重复上述操作，发现该加样针滴出液体流量明显不同。

(2)故障分析。根据故障现象分析，应优先考虑硬件故障，试机中发现被封停的定量注射器加样针在冲洗模式下有液体滴出，表明其三通阀未完全关闭，应检查三通阀查找故障原因。

(3)故障处理。三通阀负责开关控制液路，由三通阀体、4118M-19D-02RO双向步进电机、A2919SLBT步进电机驱动芯片和EE-SX484光电传感器组成。先检查三通阀体旋转畅顺，手动开关并注水测试正常；再检查双向步进电机，使用万用表测量到两组线圈电阻值相等，轴承转动未见异常。由于加样针有不定流量液体滴出，则A2919SLBT步进电机驱动芯片正常工作。最后检查光电传感器，发现发光二极管电阻过大，由此推断，每次开机自检时设备会对三通阀进行旋转复位并检测位置，由于故障光电传感器未能正确反馈正常信号而被报错并自动封停，导致三通阀每次复位不准确(未能正常开关)，使得加样针出液流量均不能确定[4-5]。更换EE-SX484光电传感器后，安装试机可正常使用，未见明显异常，故障排除。

3 小结

通过维修分析，发现该设备的运动部件在日常运作中易产生受损而导致故障的发生，因此，需要定期进行保养，重点保养易受损的运动部件，才可保障设备良好运行。同时，还需要严格监测加样量的相关数据，以确保定量加样的稳定性。