高可靠性位置测量的海德汉编码器在医疗器械领域中的应用

• 关键词：编码器,位置测量,医疗器械
• 摘要：在许多方面，医疗器械行业的要求既严格又非常多样化。海德汉LIC 2100敞开式直线光栅尺和ECN 1123及EQN 1135旋转编码器提供高可靠性和高精度解决方案，广泛用于患者定位或自动化实验设备的位置测量等应用。

在许多方面，医疗器械行业的要求既严格又非常多样化。海德汉LIC 2100敞开式直线光栅尺和ECN 1123及EQN 1135旋转编码器提供高可靠性和高精度解决方案，广泛用于患者定位或自动化实验设备的位置测量等应用。

在范围广泛的医疗器械领域，患者的定位和实验设备自动化两个领域之间似乎不存在交集。然而，如果仅限制在定位方面，两者之间存在许多共同点：都需要高精度位置测量的编码器、完全无反向间隙的绝对式测量、高可靠性、无故障、坚固耐用和尺寸小巧。海德汉LIC 2100敞开式直线光栅尺和ECN 1123和EQN 1135旋转编码器满足所有这些要求。

编码器提高患者舒适性和成像精度

现代化的CT（计算机断层扫描）或MRI（核磁共振成像）设备在工作中需要进行定位运动，并需要在多个方向测量和控制运动。例如，为使患者达到床体，需要能调节床体的高度。患者躺在检测床上后，床体需要移入扫描区。在这两步操作中，患者的舒适性都非常重要。平稳、轻柔的运动增加患者的安全感，避免造成痛感。

一旦进入扫描区，患者或被检测的身体部位都必须在检测开始前准确地就位。除纵向和横向定位外，也必须调整倾斜角。然后，根据诊断步骤的要求，必须使患者移过扫描区，这期间必须精确地受控，确保满足成像的层厚要求和达到要求的分辨率。

LIC 2100敞开式直线光栅尺及ECN 1123和EQN 1135旋转编码器非常适用于该应用。随时进行绝对位置的直接测量，无需执行参考点回零，传输高分辨率的位置值，这些光栅尺和编码器为电机驱动的高动态闭环控制提供保证。加速和减速之轻微以致难以察觉，因此运动更平稳和患者的舒适度更高。同时，还保持位置的高精度。

带功能安全特性的编码器ECN 1123和EQN 1135还提供自我监测和自我诊断功能。为定期保养和维护提供预防性的管理信息。而且，海德汉EnDat 2.2接口允许在线诊断编码器的工作状况，因此能提高昂贵诊断成像设备的可用性。机械防松功能也提供该帮助。

高度自动化的实验设备无差错地传递试样

现代化医疗实验设备的特点是高重复精度和高度自动化。自动化系统需要在极短时间内大批量地分析极微少的个人试样。例如，微孔板的微孔尺寸日益减小和密集。这样，大量试样只能使用微量的昂贵试剂进行分析。

要确保分析结果的绝对可靠和正确，实验设备，例如必须非常精确地控制试液操作的自动滴液管。一次不正确的试液传递可导致不正确的结果和破坏高价值的试样和不可替换的试样。事实上，许多设备都配冗余的测量技术，连续监测其位置，充分体现高精度对现代化的实验技术的重要性。

海德汉LIC 2100绝对式直线光栅尺在自动化的实验设备中也提供高定位精度和高速运动能力。例如，光栅尺的绝对式测量可以随时提供滴液管的准确位置，而且完全无需进行参考点回零。光栅尺的高分辨率和通过EnDat串行接口与控制系统高速双向传输数据的能力确保高精度地定位，也因此确保运动的平稳和稳定的控制特性，避免试样运动中加加速。

LIC 2100敞开式直线光栅尺

LIC 2100敞开式直线光栅尺以高可靠性和高精度（±15 µm/m）使其成为患者定位或实验设备自动化的理想选择。作为绝对式光栅尺，LIC 2100在设备开机启动后立即提供准确的位置值，完全无需执行参考点回零操作。LIC 2100的测量基准抗污染和抗磨损，因此拥有较高的过程可靠性。此外，该光栅尺的读数头的防护等级达IP67，满足对灰尘和潮湿的极高防护要求，确保长期和可靠地工作。标准版的该光栅尺测量长度达3020 mm，定制版的测量长度可达6020 mm。因此，即使应用在互连的实验设备工作线上，也能高精度地监测和控制较长的控制和测量距离。

但是，这并不是LIC 2100受到医疗器械设备制造商欢迎的唯一原因。该光栅尺易于安装，允许的安装公差较大，这也是海德汉敞开式直线光栅尺受欢迎的原因。读数头与光栅尺带间的间隙变化允许达1毫米（背胶安装：0.75 mm ±0.5 mm；铝座安装：0.75 mm +0.5 mm/–0.25 mm），允许的横向偏移达±1 mm。在运动的两个轴中，在各轴上读数头相对光栅尺带的不对正量可达±1度（横滚和俯仰）。最大允许的偏向为±2度。这些公差无损于测量精度或允许的最高运动速度达600 m/min。

光栅尺带可用铝尺座安装或用背胶安装，节省设备安装中的时间和减少工作量。众多串行接口可供选择，其中当然包括EnDat 2.2，其它安装优点还包括光栅尺电子系统连接简单。

海德汉ECN 1123和EQN 1135绝对式旋转编码器提供机械防松功能满足高安全性应用要求

ECN 1123和EQN 1135绝对式旋转编码器的功能安全特性版是海德汉专为医疗器械行业的高安全性应用开发设计的。这些编码器均已取得高安全性应用的认证，满足SIL 2（EN 61508）或3类，性能等级d（EN ISO 13849）的要求。这些编码器还提供机械防松功能。锁紧的空心轴带一个特殊的锁紧部件，在安装中它锁紧在驱动轴的相应槽中，有效避免轴连接中的滑动问题。

两款旋转编码器都提供绝对位置值：ECN 1123单圈分辨率达23 bit，EQN 1135另提供12 bit的多圈分辨率。数据通过纯串行双向的EnDat 2.2接口传输。带功能安全特性版的该旋转编码器通过EnDat接口提供两路相互独立的位置值。PFHD值代表每小时危险性失效的可能性，并用于安全性系统的评估，这些旋转编码器的该值均低于15 x 10–9。

由于ECN 1123和EQN 1135旋转编码器的外壳直径仅35 mm，特别适用于安装空间有限的应用，例如医疗器械行业常用的法兰尺寸仅40 mm的小型伺服电机。在旋转编码器电子电路中集成电机绕组温度测量传感器信号处理功能也适用于该应用。EnDat协议纯串行地传输数字温度值，因此能减少两条导线。

海德汉LIC 2100：绝对式位置测量的敞开式直线光栅尺确保运动的平稳性，使患者在定位期间更舒适，在实验室的试液操作中也具有优势。

ECN 1123和EQN 1135旋转编码器的功能安全特性版确保满足医疗器械行业对高可用性的要求。

海德汉超高精度的直线光栅尺和旋转编码器为现代化CT和MRI设备确保患者更舒适和成像质量更高（照片由Varian Medical Systems, Inc.提供，保留全部权利）。

在高度自动化的实验设备中，例如自动化的滴液管，只有准确地定位和无加加速的平稳运动控制才能确保无差错地传递试样。