一種新式真空采血管開(kāi)合蓋一體機(jī)的研制與參數(shù)評(píng)估

蒲榮，鄧偉均，蒲美岑，蒲蘇丹

1.東莞市第三人民醫(yī)院 a.檢驗(yàn)科；b.院長(zhǎng)室，廣東 東莞 523326；2.福建醫(yī)科大學(xué) 臨床醫(yī)學(xué)部2016級(jí), 福建福州 350122；3.內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院 公共衛(wèi)生學(xué)院2013級(jí)，內(nèi)蒙古包頭 014040

一種新式真空采血管開(kāi)合蓋一體機(jī)的研制與參數(shù)評(píng)估

蒲榮1a，鄧偉均1b，蒲美岑2，蒲蘇丹3

1.東莞市第三人民醫(yī)院 a.檢驗(yàn)科；b.院長(zhǎng)室，廣東 東莞 523326；2.福建醫(yī)科大學(xué) 臨床醫(yī)學(xué)部2016級(jí), 福建福州 350122；3.內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院 公共衛(wèi)生學(xué)院2013級(jí)，內(nèi)蒙古包頭 014040

目的 通過(guò)自主三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)，研制一種新式開(kāi)蓋和合蓋功能一體的儀器，并對(duì)其進(jìn)行參數(shù)評(píng)估。方法 首先應(yīng)用軟件進(jìn)行三維繪圖；然后搭建儀器基本框架，組裝儀器各系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)相關(guān)軟件；最后應(yīng)用10000例標(biāo)本進(jìn)行參數(shù)評(píng)估。結(jié)果 成功研制了一臺(tái)新式的真空采血管開(kāi)蓋與合蓋功能一體機(jī)，添加了新功能，研制了新式夾持驅(qū)動(dòng)裝置，裝備了感應(yīng)裝置，添加了觸屏系統(tǒng)，試管帽回收；采用10000例試管進(jìn)行了樣機(jī)基本參數(shù)評(píng)估，試管帽回收率100.00%，開(kāi)蓋成功率99.80%，合蓋成功率99.10%，試管夾持破損率，本污染率，本飛濺率均為0.00%，噪音分貝＜60。結(jié)論 新式真空采血管開(kāi)合蓋一體機(jī)設(shè)計(jì)原創(chuàng)，功能全面，性能穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高，同時(shí)該儀器具有自動(dòng)報(bào)警功能，值得臨床試用。

開(kāi)合蓋一體機(jī)；三維設(shè)計(jì)；參數(shù)評(píng)估；感應(yīng)裝置；觸屏系統(tǒng)

引言

真空采血技術(shù)在全球應(yīng)用已經(jīng)成熟并全面開(kāi)展應(yīng)用[1-5]，但是其下游技術(shù)采血管開(kāi)蓋合蓋智能化一體機(jī)還沒(méi)有上市，實(shí)驗(yàn)室開(kāi)蓋與合蓋操作一般由人工完成，具有勞動(dòng)繁瑣、費(fèi)時(shí)、生物安全風(fēng)險(xiǎn)大等弊端。為了減少勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約勞動(dòng)時(shí)間，優(yōu)化人力資源，提高安全保障措施，全面打造實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化、智能化、一體化和現(xiàn)代化水平，因此由智能化開(kāi)蓋合蓋一體機(jī)替代開(kāi)蓋和合蓋的手工操作具有及其現(xiàn)實(shí)的意義[6-8]。目前國(guó)內(nèi)外主要存在3類真空采血管開(kāi)蓋機(jī)，沒(méi)有開(kāi)蓋和合蓋功能一體機(jī)[9-11]。如圓盤(pán)式單啟機(jī)，圓盤(pán)式運(yùn)行，逐支開(kāi)啟，美國(guó)、韓國(guó)和我國(guó)已有；整排式開(kāi)蓋機(jī)以廣州陽(yáng)普醫(yī)療科技有限為典型，其生產(chǎn)了一種整排式開(kāi)蓋機(jī)，不具備合蓋功能；同時(shí)實(shí)驗(yàn)室生化免疫流水線系統(tǒng)中也有開(kāi)蓋機(jī)。本項(xiàng)目研究組經(jīng)過(guò)10年的研究，已經(jīng)研制出1臺(tái)開(kāi)蓋機(jī)，1臺(tái)開(kāi)蓋合蓋一體機(jī)，其中申請(qǐng)相關(guān)專利3項(xiàng)，軟件著作權(quán)1項(xiàng)。本研究嘗試在已有研發(fā)的基礎(chǔ)上進(jìn)行一種新式開(kāi)蓋與合蓋功能一體機(jī)，具有開(kāi)合蓋功能，兼容試管帽一一對(duì)應(yīng)回收，儀器更加智能化、現(xiàn)代化，現(xiàn)匯報(bào)如下。

1 結(jié)構(gòu)與方法

1.1 儀器結(jié)構(gòu)

儀器結(jié)構(gòu)主要包括儀器的升降系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、開(kāi)蓋系統(tǒng)、合蓋系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、調(diào)控系統(tǒng)等并組建成一體機(jī)的基本支撐。

（1）儀器的升降系統(tǒng)主要由上銀絲桿、絲桿固定座、同步輪、步進(jìn)電機(jī)、導(dǎo)軌、馬達(dá)、定位條、卡簧和螺母等部件構(gòu)成，其根據(jù)真空采血管試管高度不同可以進(jìn)行智能化參數(shù)調(diào)節(jié)，因此基本達(dá)到實(shí)驗(yàn)室不同高度的試管要求。

（2）支撐系統(tǒng)主要由底板、底子座、支撐板、支架、外殼、各類擋板、腳墊、腳輪等機(jī)械支撐部件組成，其形成儀器的基本骨架，固定和穩(wěn)定儀器并達(dá)到堅(jiān)固的功能。

（3）開(kāi)蓋和合蓋系統(tǒng)主要抓手、托盤(pán)、拉動(dòng)盒架、托起大支架、擋板、檔位塊、管子座、采血管、各類彈簧等組成，其完成儀器開(kāi)蓋與合蓋功能，此部分為儀器的核心部件，其決定了儀器的基本功能。

（4）動(dòng)力和調(diào)控系統(tǒng)主要觸摸屏、馬達(dá)、工業(yè)電源、內(nèi)置穩(wěn)壓器、報(bào)警器和軟件系統(tǒng)等組成，其控制儀器的開(kāi)合蓋力量和智能化儀器的操作系統(tǒng)，此部分體現(xiàn)儀器的智能化程度。

1.2 結(jié)構(gòu)要求

抓手具有獨(dú)立性，開(kāi)合到位，收放自動(dòng)化，一管一抓手，結(jié)構(gòu)添置內(nèi)置緩沖墊，避免試管破損，減少生物安全風(fēng)險(xiǎn)；馬達(dá)系統(tǒng)動(dòng)力要足夠，確保試管開(kāi)合動(dòng)力，避免動(dòng)力不足導(dǎo)致開(kāi)蓋與合蓋不充分；彈簧彈力充分，確保回收有力，動(dòng)作到位；托盤(pán)美觀，設(shè)置內(nèi)置彈簧，托盤(pán)運(yùn)動(dòng)到位；機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)工藝精細(xì)，噪音小；試管移動(dòng)由單項(xiàng)移動(dòng)變成雙向驅(qū)動(dòng)，減少運(yùn)動(dòng)。

1.3 功能要求

（1）基本功能：儀器應(yīng)具備基本的開(kāi)蓋與合蓋兩種能力。

（2）智能化：儀器具備智能軟件，可以觸屏功能，試管參數(shù)調(diào)節(jié)可控，試管類型選擇多樣，升降系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)自如，報(bào)警參數(shù)設(shè)置齊全，報(bào)警處理設(shè)置等功能具備。

（3）安全：儀器具備報(bào)警裝置，可以對(duì)于運(yùn)行中的故障進(jìn)行報(bào)警提示和處理；儀器具備自動(dòng)全機(jī)復(fù)位功能；儀器安裝內(nèi)置穩(wěn)壓器，避免儀器損傷。

1.4 參數(shù)評(píng)估

儀器基本性能包含開(kāi)機(jī)時(shí)間、開(kāi)蓋時(shí)間、合蓋時(shí)間、操作分貝等；臨床實(shí)踐評(píng)估，設(shè)立人員組和儀器組，對(duì)比研究?jī)山M開(kāi)合蓋速度、準(zhǔn)確率、差錯(cuò)率、試管破損率、試驗(yàn)失敗率、標(biāo)本污染率、標(biāo)本飛濺率等指標(biāo)。

2 結(jié)果

2.1 儀器三維設(shè)計(jì)圖

利用eDrawings軟件2014版SGKBQ-手板-BOM繪制相應(yīng)工程圖。工程圖從不同方位展示了全新的儀器基本面貌，內(nèi)容包括支撐系統(tǒng)，容量系統(tǒng)（夾持試管5排，支持試管容量50例），開(kāi)蓋系統(tǒng)，合蓋系統(tǒng)，升降系統(tǒng)，動(dòng)力系統(tǒng)，調(diào)控系統(tǒng)等基本結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖1。

圖1 儀器三維工程圖

2.2 儀器樣機(jī)全圖

整機(jī)儀器主要部件包括機(jī)臺(tái)安裝座、固定支撐橫板、支撐豎板、豎向?qū)к墶⒉裳荏w夾塊組件、同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、管架放置條、T型塊、采血管管架、采血管插孔、升降電機(jī)安裝板、升降伺服電機(jī)、升降驅(qū)動(dòng)絲桿、升降絲桿螺母、活動(dòng)安裝架、活動(dòng)桿、引導(dǎo)槽、驅(qū)動(dòng)組、同步帶、松夾驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、光電傳感器等部件。根據(jù)基本系統(tǒng)和部件，組合了儀器基本框架，制造了一臺(tái)新型儀器。開(kāi)合蓋一體機(jī)整體圖，見(jiàn)圖2。

圖2 開(kāi)合蓋一體機(jī)整體圖

2.3 核心實(shí)物圖

儀器核心部含支撐系統(tǒng)，動(dòng)力系統(tǒng)外，還有夾持結(jié)構(gòu)，感應(yīng)裝置等。試管夾持結(jié)構(gòu)分為上下兩組，每組5排試管架，夾持容量50例試管，底部夾持結(jié)構(gòu)含有緩沖墊，試管帽夾持結(jié)構(gòu)含內(nèi)置彈簧。儀器裝備自動(dòng)報(bào)警裝置，具備基本的故障報(bào)警功能，如夾持塊運(yùn)動(dòng)受阻，夾持失敗等故障。具體見(jiàn)圖3。

2.4 儀器基本性能

新式采血管開(kāi)合蓋一體機(jī)具備基本性能、具備開(kāi)蓋功能、合蓋功能、觸屏功能、軟件智能化、試管參數(shù)調(diào)節(jié)可控、試管類型選擇可控、升降系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)可控、報(bào)警參數(shù)設(shè)置、報(bào)警、報(bào)警處理設(shè)置和試管帽一一回收等功能。

2.5 儀器參數(shù)評(píng)估

項(xiàng)目組采用10000例試管進(jìn)行了參數(shù)評(píng)估，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果，見(jiàn)表1。

表1 儀器基本參數(shù)評(píng)估結(jié)果 (%)

圖3 儀器核心實(shí)物圖

3 討論

本儀器屬于新式儀器，項(xiàng)目組已經(jīng)成功申請(qǐng)專利3項(xiàng)，專利號(hào)分別為ZL201620141511.X；ZL201620141509.2；ZL201620141510.5。2008年項(xiàng)目組曾研制了1臺(tái)開(kāi)蓋儀器，其僅僅具備基本的開(kāi)蓋功能，儀器沒(méi)有開(kāi)蓋功能，也沒(méi)有智能化軟件；2012年項(xiàng)目組研制1臺(tái)采血管開(kāi)蓋與合蓋一體機(jī)，其具備開(kāi)蓋與合蓋功能，但是儀器底座運(yùn)動(dòng)方式，儀器報(bào)警裝置，儀器噪音，智能化等方面存在隱患[12-14]，本研究為第2代采血管開(kāi)蓋與合蓋一體機(jī)，該機(jī)型更新了動(dòng)力系統(tǒng)，傳送裝置，夾持結(jié)構(gòu)，彈簧，添加了感應(yīng)裝置等基本結(jié)構(gòu)，屬于更加智能化的一款儀器。

本儀器功能全面。目前市面上采血管開(kāi)蓋機(jī)僅僅具備開(kāi)蓋功能，許多功能不具備[15-19]。本研究具備開(kāi)蓋和合蓋功能，同時(shí)新增加了觸屏功能，可以觸屏操作系統(tǒng)，可以自由調(diào)節(jié)試管參數(shù)，設(shè)置了儀器保護(hù)裝置，設(shè)置了儀器密碼，設(shè)置了升降系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)，設(shè)置了儀器自動(dòng)報(bào)警裝置以及自動(dòng)復(fù)原功能。

本儀器性能穩(wěn)定。本項(xiàng)目組采用10000例試管進(jìn)行了參數(shù)評(píng)估，其中諸多參數(shù)達(dá)到臨床應(yīng)用，儀器開(kāi)開(kāi)蓋成功率99.80%；儀器合蓋成功率99.10%；儀器操作穩(wěn)定，夾持試管力度適中，試管夾持破損率0.00%；儀器開(kāi)蓋與合蓋時(shí)，標(biāo)本對(duì)應(yīng)孔位均是一一對(duì)應(yīng)，未見(jiàn)標(biāo)本污染率現(xiàn)象，未見(jiàn)標(biāo)本飛濺率現(xiàn)象；儀器在整個(gè)操作過(guò)程中，噪音較小，噪音分貝＜60。

總之，本款新式真空采血管開(kāi)蓋與合蓋一體設(shè)計(jì)原創(chuàng)，功能全面，性能穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高，優(yōu)于國(guó)內(nèi)外真空采血管開(kāi)蓋機(jī)的相關(guān)報(bào)道和研究，但其產(chǎn)業(yè)化需待時(shí)日。

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本文編輯 袁雋玲

Development and Parameter Evaluation of a New Parameter of Vacuum Vessel Lid Opening and Closing Machine

PU Rong1a, DENG Wei-jun1b, PU Mei-cen2, PU Su-dan3

1.a.Clinical Laboratory; b.President Office, the Third People’s Hospital of Dongguan City, Dongguan Guangdong 523326, China; 2.Grade 2016 Department of Clinical Medicine, Fujian Medical University, Fuzhou Fujian 350122, China; 3.Grade 2013 School of Public Health, Baotou Medical College, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou Inner Mongolia 014040, China

Objective To research and develop a new type opening and closing functions instrument with complete function by three-dimensional (3D) design, as well as to evaluate its basic parameters. Methods Firstly, the software was used to carry out 3D drawing. Then we set up the basic framework of the instrument and assembled the instrument system. Meanwhile, the related software was developed. Finally, 10000 specimens were used to evaluate the instrument’s parameters. Results We successfully developed a new type of vacuum vessel opening and closing function machine. The new device was added some new functions, such as a new clamping actuating device, a new type of clamping drive device, an induction device equipment, a touch screen system and a recovery test tube cap. As 10000 cases of the tube were used to evaluate the basic parameters of the new device, the results indicated that the tube cap recovery rate was 100%, the cover success rate was 99.8% and the close cover success rate was 99.1%. The test tube clamp breakage rate, the sample contamination rate and the sample splash rate were all 0. The noise DB was less than 60. Conclusion The new device is original designed. It is with comprehensive functions, stable performance and a high degree of automation. At the same time, it has an automatic alarm function, it is worth clinical trial.

vacuum vessel lid opening and closing machine; three-dimensional design; parameter evaluation; induction device; touch screen system.

TH776

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.05.007

1674-1633(2017)05-0028-04

2016-06-15

2016-07-07

廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2015A020214001）；東莞市科技重點(diǎn)項(xiàng)目（2012105102017）。

專利：ZL201620141511.X；ZL201620141509.2；ZL201620141510.5。

作者郵箱：purong328073@163.com