醫用透析器濕測烘干一體設備研制

林軍華，羅永戰，鄭 龍

（邁得醫療工業設備股份有限公司，浙江 臺州318000）

1 引言

近年來，國內市場對透析器的熱度快速升高，醫用耗材制造企業紛紛加大對透析器的研發。由于國內有關醫用透析器智能裝配成套設備的開發嚴重滯后，透析器的成品組裝工序基本靠半自動及手工完成，不僅容易造成成品的二次污染，且生產效率低下，存在質量風險[1]。

在透析器生產過程中，需要濕水耐壓測試其密封性，測試完后需要對透析膜內外進行烘干。傳統工藝中濕水測試和烘干是分開獨立的兩臺設備和系統，濕水測試完成后，需要耗費一定的時間進行吹掃，用以初步去除產品內的水分，但是吹掃完成后，在物料搬運過程中仍會有一定量的水會從產品端口流出，這些水是潔凈車間里較大的安全隱患，容易滋生細菌，并給整個潔凈生產車間環境帶來污染的風險。同時物料搬運暫存的過程中因為有人員的參與，加上產品切面會有殘留水，因此產品會極易且快速地滋生細菌，對產品質量形成較大的干擾和安全隱患。現在為了節能和提高生產效率，同時保障產品質量在制程中不受環境影響，將產品密封載具做成互換和通用的，工藝流程上先完成濕水測試，再通過管道切換完成產品烘干。工藝的轉換和過渡上不需要拆卸產品和二次裝夾，消除了濕測過程中水分殘留對產品切面的微生物污染風險，減少了整體工藝時間，因此在提高生產效率的同時，也保障了產品質量。

2 設備的結構及工作原理

2.1 透析器濕測烘干設備的整體結構

透析器濕測烘干設備結構主要包括產品定位部分、產品密封部分、通水潤膜管路部分、除水吹氣管路部分、壓力測試管路部分、廢水收集排放管路部分、汽水分離管路部分、注射水恒壓供水管路部分、蒸汽滅菌管路部分、廢水排放管路部分、自動化工控部分等。本項目集成了對透析器產品中空纖維膜通水沖洗，中空纖維膜濾過性能測試，恒壓熱風干燥等功能。

本項目主要通過機器人自動抓取產品后，將產品放在載具位置對產品進行有效定位，并對產品各端口進行密封，然后將注射水恒壓供水模塊所提供的注射水定時定量對產品內部進行沖洗和潤膜。潤膜完成后通過壓力測試元件進行中空纖維膜濾過性能測試，測試完成后將產品內所含有的多余水分進行干燥處理。設備集成了透析器生產的兩大工藝內容，濕水測試和熱風烘干，減少了總設備占地面積。具體布置如圖1所示。

圖1 濕測烘干一體設備

2.2 透析器濕測烘干設備創新點

本項目集成了透析器生產的兩大主要生產工藝內容，濕水測試和熱風烘干，減少了總設備占地面積。產品在濕水測試完成后，減少了產品的流轉，直接進行烘干，消除產品在流轉過程中滋生微生物的可能，消除透析器生產過程中熱源的產生，保障產品品質。

通過特有的管路結構，對透析器產品膜內和膜外都進行通水潤膜，消除氣泡，并且在整個產品透析腔內充滿水后進行帶水測試，更容易檢測膜的泄漏破點，消除舊的測試工藝所帶來的誤檢。

本項目含有專用的在線滅菌管路及疏排水結構，采用全自動控制可對設備管道及載具等進行即時的滅菌操作，能有效保證設備的檢測管道和產品載具潔凈度，消除制程熱源的產生。

本項目配備附屬的注射水供水分配模塊單元，可對制程用水的水質進行在線即時監測。監測項目包含在線電導率、在線TOC等，有效保障設備所用水介質的安全可靠。

3 濕水測試烘干一體控制系統設計

3.1 控制系統整體設計

控制系統的主要任務是待測產品的固定和密封、濕水測試和熱風烘干工藝流程的執行、測試數據的保存及追溯和加熱器的PID[2]。通過PLC實現加熱器的溫度控制[3]，并根據加熱器出口溫度分別執行保溫PID，啟動PID和運行PID。通過觸摸屏可以更改工藝流程參數，監控流程執行過程同時能夠查看歷史檢測數據、溫度以及壓力傳感器的數據曲線。整機控制方案如圖2所示。

圖2 控制系統流程圖

3.2 PLC控制系統

本設備整體控制系統以PLC為核心[3]，完成氣缸的檢測控制、運動控制、溫度控制和指示燈的控制，同時裝配Proface觸摸屏實現人接界面交互[4]。硬件模塊布局如圖3所示。

圖3 硬件模塊布局圖

整機控制程序較龐大，主要分為公共程序、伺服程序和加熱器控制程序、機器人控制程序等，能夠實現初始化運行、機器人上料、伺服位置控制、產品數據存儲、故障處理等各項任務。

3.3 人機界面設計

本設備使用了Proface人機界面，通過與PLC的組態，能夠實現設備的運行監控及操作。根據現場需求，基于實用性和人性化考慮，觸摸屏畫面以自動運行畫面為主界面。有設定運行參數、位置參數和手動操作的按鈕窗口，能夠實現參數的設定及手動操作等。具體操作界面如圖4所示。

圖4 人接界面畫面

4 結論

本項目通過整合濕水測試和熱風烘干工藝流程，配備了專用的在線滅菌管路及疏排水結構，同時配備附屬的注射水供水分配模塊單元，可對制程用水的水質進行在線即時監測。一體化工藝的改善，不僅提高了設備的效率，并且減少了水分殘留對透析器的污染，進一步提高了產品的安全性。