医疗应用 | Faulhaber步进电机驱动激光血液循环扫描仪实现精确测量

　　充足的血液供应对人体内的组织而言至关重要，它提供了氧气和营养物质。因此，血液循环不良意味着身体某处出现了问题。通常情况下，做皮肤或组织检查就能诊断这种情况。

　　现在，有一种新开发的血液循环测量装置，能更快速地测量结果：仅通过一束激光就能扫描病人组织的血液循环情况。而激光束需要通过步进电机来实现机械定位。通过这种方式，传感器系统就能在小型范围内提供可重复的结果。

　　在该应用领域，精确的步长，适当的低反弹减速齿轮，有效的控制和耐用性，以及最重要的的微型设计是产品成功的关键。

　　当今，微型驱动系统在诸多应用中发挥着举足轻重的作用，而在紧凑型设备中更是如此。电子元件和光电部件的体积都在不断地缩小。在许多应用中，依然需要微型机械部件，Faulhaber生产的微驱动或微电机可以满足不同领域的不同需求。

　　驱动血液循环扫描仪实现精确、可重复的测量结果

　　现代医疗设备往往庞大而且昂贵。然而，新开发的血液循环扫描仪不同，它体积小、实用，结合了现代电子、激光技术和微机械学原理，还可以通过电脑进行评估。由于血液循环对所有的身体机能都至关重要，因此该设备可以快速确诊，并评估特定疾病的进展情况。糖尿病、动脉闭塞、皮肤问题、伤口愈合、烧伤和移植都是潜在的应用领域。

　　其背后的原理巧妙而简单：通过二极管激光穿透组织的上层（大约0.5至1毫米深，取决于组织类型），然后通过红细胞反应出来，这一过程可以确定反应的速度和红细胞的数量。

　　在测量中，有许多因素起着重要作用。为了实现准确的快照，必须尽可能地在短时间内进行大面积扫描。与此同时，该区域还必须包括尽可能多的测量点。如果单个步进长度小于激光束的直径，测量就会重叠。这不仅浪费了时间，而且无法得到有效的数据。

　　直径约1毫米的激光光束能提供专业医疗人员所需的数据。其扫描的最大区域约为50 x 50平方厘米或255 x 255个扫描点，还能以一定角度来扫描肢体。可调的分辨率可在离组织25厘米的距离上，以大约3毫米、2毫米或1毫米的步长，提供低、中或高三种分辨率。当在最高分辨率模式下使用时，步长仅0.5毫米，测量点重叠在一起。反射光通过CCD摄像头采集，再由专门开发的软件进行分析。

　　Faulhaber步进电机可驱动实现精确、可重复的测量结果紧凑型机械装置性能优异的步进电机。

　　扫描仪的机械部件需要符合诸多要求。首先，必须能在没有任何损坏风险的情况下驱动该移动设备。另外，可靠性和EMC兼容性也很重要，尤其是在医疗环境中使用时。由于扫描仪需要在不同模式下操作，因此光学步长需要能更容易地调整，并且保持非常精确的可重复性。为了节省时间和成本，还有一个至关重要的条件——将设备的控制系统集成到现有的电子产品中。

　　步进电机是满足各种需求的最佳方式，它能在不需要任何传感器的情况下，确定步长大小。此外，每个控制脉冲都可以使电机按照确定的步长角度转动。由于有大量步长，因此可以实现优异的分辨率，还可以通过使用下游齿轮减速机进一步提高。

　　Faulhaber步进电机

　　这就是扫描仪电机真正发挥作用的地方：低齿隙传动装置是提供高分辨率高精度的基础。该设备的变速系统已经过广泛的测试和认证，事实证明它们非常适用于这类应用。平均寿命、分辨率和可重复精度都非常优异。这是FAULHABER PRECIstep电机-齿轮组合的关键优势。其另一大优势是，能在没有电力供应的情况下保持现有位置，或在供电时保持相对较高的扭矩。

　　目前这一代步进电机的直径为15毫米，每转达24步，可实现每分钟15000转的速度。其输出的分析也非常简单——电子脉冲对应一组设定的旋转角度，然后通过脉冲的数量计算出总角度或者路程。

　　因此，血液循环扫描仪在低分辨率下工作时，扫描面积可达2.7 x 2.9毫米，分辨率为10 x 10点，实际扫描过程仅需4秒；在扫描面积为26 x 29厘米时，分辨率可达85 x 85，仅需6分钟。为了实现这一目标，两个步进电机需沿着X-Y轴移动偏转镜。由于该产品具有优异的力学性能和高精度步距，因此可以实现精确、可重复的测量。