馬雪潔,鐘鄂繪,鄭洪波
(1.廣東科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院 機(jī)電學(xué)院,廣東 珠海 519090;2 珠海倍健電子有限公司,廣東 珠海 519090)
靜脈采血是醫(yī)院臨床上不可缺少的輔助診斷之一,而一次性真空負(fù)壓采血管是目前醫(yī)院經(jīng)常使用的采血工具。真空采血管采集血液標(biāo)本送抵檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行標(biāo)本分析以前,一般需要離心、脫蓋,以獲取血清或血漿用于上機(jī)檢驗(yàn)[1]。目前,需要脫蓋的血樣試管一般是由醫(yī)護(hù)人員手工打開,手工脫蓋操作存在試管口破裂劃傷操作人員,以及脫蓋過程中管內(nèi)局部負(fù)壓的驟然釋放形成血液飛濺和產(chǎn)生血液氣溶膠的風(fēng)險(xiǎn),這兩種情況都極易使血液中的致病細(xì)菌與病毒感染醫(yī)護(hù)人員[3]。因此國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局2004年4月5日發(fā)布的GB19489-2004《實(shí)驗(yàn)室生物安全通用要求》 及衛(wèi)生部2002年11月頒布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)犯WS232-2002 《微生物和生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室生物安全通用準(zhǔn)則》指出,進(jìn)行真空采血管檢驗(yàn)工作時(shí),一定要注意生物安全[4]。隨著醫(yī)院檢驗(yàn)項(xiàng)目的增加,尤其是一些大醫(yī)院,醫(yī)院內(nèi)每天的化驗(yàn)量很大,“脫蓋” 這種工作無疑成了較為繁鎖的體力勞動(dòng),并且影響了檢驗(yàn)的效率。因此,醫(yī)院檢驗(yàn)室急需一種具有生物安全防護(hù)功能的脫蓋裝置,以替代真空采血管標(biāo)本脫蓋過程的手工操作。
(1)一次操作完成不超過50 秒,可同時(shí)開40 個(gè)試管蓋,工作效率為每小時(shí)2400~2800 份標(biāo)本。
(2)同直徑、不同高度的試管可在同一試管架上操作,無需分類。
(3)每個(gè)標(biāo)本在相對(duì)獨(dú)立空間進(jìn)行開蓋作業(yè),避免樣本間交叉污染。
(4)試管架具有防滑脫功能,避免試管架翻倒造成試管跌落。
(5)確保樣本在開蓋作業(yè)過程中的安全。
圖1 整體外形效果圖Fig.1 The whole appearance
設(shè)備的整體外形如圖1 所示,包括倉(cāng)體、開蓋機(jī)構(gòu)和試管架載入機(jī)構(gòu)。設(shè)備的上面和后面有進(jìn)氣孔,裝滿試管的試管架由前面通過載入機(jī)構(gòu)進(jìn)入倉(cāng)體,進(jìn)入后倉(cāng)門關(guān)閉,保證整個(gè)開蓋過程在封閉區(qū)域內(nèi)完成,空氣循環(huán)由設(shè)備前頂部進(jìn)入,向下循環(huán)至后部,經(jīng)高效過濾器過濾后排出,自動(dòng)排出開蓋瞬間產(chǎn)生的氣溶膠。
真空試管開蓋機(jī)構(gòu)是開蓋裝置的主要部分,如圖2所示,它由上底板、脫帽架、脫帽板、頂桿座、頂桿、底座、下底板、收集筐組成。其中,脫帽架上有脫帽板和頂桿,脫帽板可以橫向左右移動(dòng),脫帽架能夠上下移動(dòng)。
當(dāng)裝有未開蓋試管的試管架放入開蓋機(jī)后,打開電源開關(guān),電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)脫帽架向下移動(dòng),在試管被穿過脫帽架時(shí),頂桿座上的錐形孔可以對(duì)試管進(jìn)行導(dǎo)正,同時(shí)頂桿插入試管架,直到試管完全穿過脫帽架。當(dāng)試管穿過脫帽架以后,脫帽板橫移,其小于試管帽直徑的部分移動(dòng)到試管帽下方,鉤住試管帽。在脫帽板鉤住試管帽后,脫帽架向上移動(dòng),由于試管被固定在試管架上,試管帽隨脫帽架向上移動(dòng),被拉脫出試管,當(dāng)脫帽板驅(qū)動(dòng)回位后,試管帽會(huì)自動(dòng)落下至下部的收集筐,完成試管的開蓋。
圖2 真空開蓋機(jī)組成Fig.2 The components of the Vacuum tube opening device
根據(jù)實(shí)際要求,通過反復(fù)的琢磨、推敲,設(shè)計(jì)了專用的試管架、脫帽板和頂針,采用脫帽板脫蓋和頂桿固定等脫蓋工藝技術(shù),實(shí)現(xiàn)了真空采血管安全脫蓋,滿足了設(shè)計(jì)要求。
(1)專用試管架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。與真空試管開蓋機(jī)相配合的試管架是特制的專用試管架,如圖3、圖4 所示。包括面板、擠壓快、膠圈、試管架底座等。
試管架面板上有裝試管的孔洞,還有專門設(shè)置的用于固定試管的圓孔,頂桿可以通過圓孔進(jìn)入以固定試管;擠壓塊一側(cè)與頂桿側(cè)面配合,另一側(cè)與橡膠圈配合,橡膠圈是一個(gè)可被擠壓壓縮變形的軟性物質(zhì)環(huán)形圈,足以使試管通過,并通過擠壓塊被擠壓在試管上產(chǎn)生足夠的摩擦力,確保真空試管在試管架內(nèi)被卡緊,在拉脫試管蓋時(shí)試管不會(huì)滑動(dòng),同時(shí)橡膠圈又可確保采血管不被壓破。橡膠圈的另一作用是形成緩沖變形,以適應(yīng)固定不同直徑的試管。
(2)脫帽板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。脫帽板放在脫帽架上,上面有異形孔,如圖5 所示,異形孔的大端可以允許試管帽通過,套入試管后,脫帽板橫移,異形孔小端可以卡住試管帽,脫帽板隨脫帽架向上可以直線拔出試管帽。并可在脫帽后退回,試管帽自行從大于試管帽部分漏過脫帽板滑落。
圖3 專用試管架效果圖Fig.3 The special tubes support
圖4 試管架結(jié)構(gòu)圖Fig.4 The sructure of the tubes support
圖5 脫帽板結(jié)構(gòu)Fig.5 The structure of plane pulling the covers
(3)頂針的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該頂針如圖6 所示,前部錐形部分可以插入試管架的擠壓模塊周邊,用以固定試管。頂針上部還有一段等圓徑部分,該部分是在脫蓋的上升過程中保持對(duì)試管的擠壓固定,阻止試管滑動(dòng)。
當(dāng)載有未開蓋真空試管的試管架被放入開蓋機(jī)后,脫帽架帶動(dòng)頂桿頂入試管架的固定孔內(nèi)。頂桿前部為錐形,在頂入過程中,頂住擠壓塊做橫向移動(dòng),擠向膠圈,對(duì)試管產(chǎn)生正向壓力,從而在試管表面產(chǎn)生摩擦力,阻止試管滑動(dòng)。在頂桿繼續(xù)頂入后,由于頂桿后部是一圓柱,只能保持對(duì)試管的壓力不變,其壓力產(chǎn)生的摩擦力大于開蓋拉力。當(dāng)脫帽板鉤住試管蓋后,脫帽架帶動(dòng)頂桿逐步退出,頂桿圓柱段維持壓力不變,直到試管帽被拉脫。頂桿退出后,膠圈推動(dòng)擠壓塊恢復(fù)原狀。
圖6 頂針與試管架的配合Fig.6 The combination of the thimble and the tubes support
真空采血試管結(jié)構(gòu)的特殊性使得連續(xù)的自動(dòng)化開蓋動(dòng)作很難實(shí)現(xiàn),或者成本很高。本產(chǎn)品巧妙的設(shè)計(jì)使得整臺(tái)機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小,成本低,并且安全可靠,性能穩(wěn)定。本產(chǎn)品樣機(jī)已經(jīng)通過廣東省醫(yī)療器械產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站的技術(shù)檢測(cè),并取得醫(yī)療器械產(chǎn)品注冊(cè)證。首批樣機(jī)已經(jīng)投入用戶試用,獲得用戶好評(píng),值得開發(fā)推廣與應(yīng)用。
[1] 程建良,王保衛(wèi).采血管自動(dòng)開蓋機(jī)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程技術(shù),2007,7.
[2] 馬雪潔,鐘鄂繪,鄭洪波.一款試管加蓋機(jī)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程技術(shù),2014,6.
[3] 楊威.多管同啟PJ-1 自動(dòng)試管開蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2013,4
[4] 蒲榮,劉建國(guó),梁浩凡,等.自動(dòng)化真空采血管開蓋與合蓋功能一體機(jī)的研制[J].中國(guó)醫(yī)療前沿,2013,9.
[5] 郭婧瀾,真空采血管在臨床使用中常見問題及解決措施[J].瀘州醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2010,1.