基于智能化的BTF-130型全自動(dòng)血型分析儀的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

【摘要】目前市場(chǎng)上檢測(cè)血型的分析儀種類(lèi)較多，但測(cè)試基本以平層布局的單層載架結(jié)構(gòu)為主，無(wú)法直觀看到凝膠卡容量情況，且主要采用人工的方式進(jìn)行測(cè)試，在判讀結(jié)果時(shí)需要與手工試管法結(jié)合進(jìn)行驗(yàn)證，才能得出正確的結(jié)果，檢測(cè)人員的工作強(qiáng)度大、檢測(cè)效率低。本文基于數(shù)據(jù)庫(kù)積累及優(yōu)化算法，通過(guò)采用全智能視覺(jué)掃描系統(tǒng)及圖像判讀方法，設(shè)計(jì)一款自動(dòng)檢測(cè)血型的層疊式載架，實(shí)現(xiàn)“樓宇式”結(jié)構(gòu)的BTF-130血型分析儀，大大減少了檢驗(yàn)人員經(jīng)驗(yàn)判讀作業(yè)帶來(lái)的人為檢測(cè)誤差。

【關(guān)鍵詞】血型? 數(shù)據(jù)庫(kù)積累? 優(yōu)化算法? 全智能視覺(jué)掃描系統(tǒng)? 圖像判讀

Abstract： There are many types of analyzers for detecting blood types on the market now， but the test is basically based on a single-layer carrier structure with a flat layer layout， and the capacity of the gel card cannot be seen directly， and the test is mainly carried out by manual methods. The results need to be combined with the manual test tube method to verify， getting the correct results. the inspection staff has a high work intensity and low detection efficiency. Based on the database accumulation and optimization algorithm， the paper designs a layered carrier that automatically detects blood type by using a fully intelligent visual scanning system and image interpretation method to realize the “building-type” structure BTF-130 blood type analyzer， which greatly reduces the inspection Human experience to interpret the human detection errors caused by the operation.

Key words： blood types; database accumulation; optimization algorithm; fully intelligent visual scanning system; image interpretation

1、引言

隨著社會(huì)發(fā)展及醫(yī)療水平的提高，每年因意外、疾病等因素需向病人進(jìn)行血液輸送或器官移植，由于血型不匹配造成血型抗原產(chǎn)生抗體，導(dǎo)致巨大醫(yī)療事故，給個(gè)人和社會(huì)帶來(lái)巨大損失。目前全世界范圍內(nèi)，已經(jīng)被人熟知的血型種類(lèi)已達(dá)到30多種，因此血液在臨床使用時(shí)需要對(duì)被接受群體進(jìn)行血型檢測(cè)，以便得到準(zhǔn)確血液類(lèi)型，進(jìn)而進(jìn)行血液配型，確保血液輸送安全。

本文對(duì)傳統(tǒng)平層布局的單層載架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，在基于數(shù)據(jù)庫(kù)積累及優(yōu)化算法，通過(guò)采用全智能視覺(jué)掃描系統(tǒng)及圖像判讀方法設(shè)計(jì)出一種“樓宇式”自動(dòng)檢測(cè)血型的層疊式載架，實(shí)現(xiàn)對(duì)ABO血型正定型試驗(yàn)、ABO血型反定型試驗(yàn)、RH（D）血型定型試驗(yàn)、抗體篩查試驗(yàn)、抗體鑒定試驗(yàn)、交叉配血試驗(yàn)等，有助于國(guó)內(nèi)醫(yī)院、體檢中心等民生領(lǐng)域的普及，打破進(jìn)口壟斷，對(duì)國(guó)內(nèi)醫(yī)學(xué)檢測(cè)水平、科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究水平的提高有較大幫助。

2、主要設(shè)計(jì)參數(shù)

設(shè)計(jì)時(shí)需滿足一定的參數(shù)指標(biāo)要求，加樣重復(fù)性及準(zhǔn)確度：加樣量（10uL）重復(fù)精度CV（≤3%）;準(zhǔn)確性（±5.0%）;控制溫度：室溫-60℃可調(diào)、溫度精度±0.5℃、有過(guò)溫保護(hù);離心機(jī)模塊2*12卡離心機(jī)，工作轉(zhuǎn)速條件下，轉(zhuǎn)速測(cè)試的偏差應(yīng)在設(shè)定值的±2.5%內(nèi)，可高速急停至準(zhǔn)確位置;不可判讀（需經(jīng)驗(yàn)判讀）情況降至0.1%;溫度15℃-30℃，濕度30%-80%，AC90-240V，50Hz，功率500VA交流電;外形長(zhǎng)130cm、寬80cm、高160cm;重量200KG。

3、總體設(shè)計(jì)方案

根據(jù)血型分析儀的設(shè)計(jì)總體要求，要求標(biāo)本位128個(gè);試劑位20個(gè);新卡位108個(gè);加樣模塊：1個(gè)加樣臂，4個(gè)加樣通道，1個(gè)機(jī)械手;運(yùn)行模式：支持標(biāo)本、試劑、凝膠卡循環(huán)進(jìn)樣;接口：1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電源接口、1個(gè)CAN總線接口;操作系統(tǒng)及軟件：中文Windows7操作系統(tǒng)，模塊化組合設(shè)計(jì)，向?qū)Щ僮鹘缑妫芎歪t(yī)院LIS＼HIS系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)雙向通訊;條碼掃描：內(nèi)置掃碼器，可實(shí)現(xiàn)“試管架條碼、標(biāo)本條碼、微柱凝膠卡條碼、試劑瓶條碼”等多種條碼的自動(dòng)掃描;4盒一次性TIP頭（96頭/盒）、規(guī)格1000μL、零交叉污染;支持液面探測(cè)、凝塊探測(cè);孵育模塊：2*12卡孵育位;檢測(cè)模塊：CCD數(shù)碼成像，圖片真實(shí)直觀，原始影像圖像圖片可永久保存。樣機(jī)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

為對(duì)設(shè)計(jì)樣機(jī)血型分析時(shí)的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證，本實(shí)驗(yàn)從X血庫(kù)中取出人類(lèi)4種常見(jiàn)的血型進(jìn)行測(cè)試分析，4種血型測(cè)試分析結(jié)果如下表1所示。

由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，樣機(jī)針對(duì)血型的測(cè)試結(jié)果與X血庫(kù)測(cè)試結(jié)果和血液的實(shí)際血型完全一致，針對(duì)單種血型測(cè)試時(shí)間比傳統(tǒng)血型測(cè)試設(shè)備提高了70%。單工位和128個(gè)工位同時(shí)進(jìn)行，所用時(shí)間是一樣的。

5、結(jié)論

本文自主研發(fā)了一款BTF-130型全自動(dòng)血型分析儀，并對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了測(cè)試，得出設(shè)計(jì)的血型分析儀的測(cè)試結(jié)果與實(shí)際血型完全吻合，準(zhǔn)確度達(dá)到了100%，同時(shí)，血型測(cè)試時(shí)間降低了70%，大大提高了血型測(cè)試的效率，為搶救工作爭(zhēng)取了時(shí)間。

全自動(dòng)血型分析儀減低了人為因素所造成的影響，通過(guò)儀器判讀結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)、直觀，核對(duì)結(jié)果方便，有較大使用價(jià)值。該產(chǎn)品具備了廣闊的市場(chǎng)前景和良好的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)我國(guó)醫(yī)學(xué)檢測(cè)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，具有重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：王東（1976-），男，工程師，研究方向：醫(yī)療器械設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。