尚輝，馬穎穎，劉延梅，郭執(zhí)章，孫廣恭

山東大學(xué)附屬省立醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程部，山東 濟(jì)南 250021

一種高效環(huán)保的醫(yī)用標(biāo)本冷藏柜的研制

尚輝，馬穎穎，劉延梅，郭執(zhí)章，孫廣恭

山東大學(xué)附屬省立醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程部，山東 濟(jì)南 250021

為妥善保存病理標(biāo)本，防止病理標(biāo)本丟失及腐爛，本文設(shè)計(jì)了一種高效環(huán)保的醫(yī)用標(biāo)本冷藏柜。該冷藏柜主要由智能溫度控制系統(tǒng)、安全報(bào)警系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)以及顯示系統(tǒng)構(gòu)成，可以保障病理生物標(biāo)本保存的密封性，做到防水、防破損、防外泄。該冷藏柜可廣泛用于醫(yī)院、研究所等相關(guān)單位貴重標(biāo)本的冷藏保存，具有一定的臨床價(jià)值。

醫(yī)用標(biāo)本冷藏柜；智能溫度控制系統(tǒng)；安全報(bào)警系統(tǒng)；制冷系統(tǒng)；顯示系統(tǒng)

0 前言

外科醫(yī)生通常將病人體內(nèi)的腫瘤等病變組織切除后，送到病理科進(jìn)行技術(shù)處理并作出病理診斷。送達(dá)病理科的病理標(biāo)本，在取材前由技術(shù)人員負(fù)責(zé)管理，取材后至病理標(biāo)本銷毀前轉(zhuǎn)由病理報(bào)告醫(yī)師管理并將其存放在指定位置。保管人要妥善保存病理標(biāo)本，防止病理標(biāo)本丟失及腐爛，所以使用符合防水、防破損、防外泄等要求的醫(yī)用標(biāo)本冷藏柜至關(guān)重要。

目前我國(guó)醫(yī)用冷藏柜生產(chǎn)企業(yè)主要分布在經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)的東部地區(qū)[1]。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，國(guó)內(nèi)醫(yī)用冷藏柜存在諸多問(wèn)題，無(wú)法與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌。設(shè)施自動(dòng)化水平普遍較低，節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)推廣應(yīng)用不足等。針對(duì)上述問(wèn)題，筆者設(shè)計(jì)了一種醫(yī)用標(biāo)本冷藏柜，報(bào)道如下。

1 工作原理

比例-積分-微分（PID）控制器由比例單元（Proportion）、積分單元（Integration）和微分單元（Differentiation）組成，主要根據(jù)PID控制原理對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行偏差調(diào)節(jié)，從而使被控變量的實(shí)際值與工藝要求的預(yù)定值一致，主要適用于基本線性和動(dòng)態(tài)特性不隨時(shí)間變化的系統(tǒng)[2-3]。

基于PID控制原理，筆者研制的醫(yī)用標(biāo)本冷藏柜利用PID溫度調(diào)節(jié)控制器調(diào)節(jié)制冷溫度，并控制制冷機(jī)組工作，具有高低溫報(bào)警、傳感器故障報(bào)警、開門報(bào)警、斷電報(bào)警，燈光閃爍等多種報(bào)警方式[4]，并可接遠(yuǎn)程報(bào)警，安全性高，適用于疾病防控中心、衛(wèi)生所、醫(yī)院、血站、科研院所等。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該醫(yī)用標(biāo)本冷藏柜主要由智能溫控系統(tǒng)、安全報(bào)警系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)以及人性化的顯示系統(tǒng)構(gòu)成。醫(yī)用標(biāo)本冷藏柜的結(jié)構(gòu)圖，見(jiàn)圖1～2。

圖1 醫(yī)用標(biāo)本冷藏柜立體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 醫(yī)用標(biāo)本冷藏柜左視剖面結(jié)構(gòu)示意圖

該冷藏柜的結(jié)構(gòu)主要包括箱體，安裝于箱體前端開口處的玻璃門，安裝于箱體內(nèi)兩側(cè)壁上的若干天梯，卡置于天梯上的若干天梯碼，若干水平置于天梯碼上的網(wǎng)狀擱架以及設(shè)置于箱體內(nèi)的隔板等。隔板位于箱體內(nèi)上端及后端，密閉分割形成風(fēng)道。制冷機(jī)組安裝于箱體上端[5]，通過(guò)電連接于溫度調(diào)節(jié)器。蒸發(fā)器設(shè)置于風(fēng)道上端，通過(guò)管路連接于制冷機(jī)組。風(fēng)道上端還設(shè)置有吸風(fēng)口，風(fēng)道下端設(shè)置有出風(fēng)口[6-7]。病理標(biāo)本放置在各層網(wǎng)狀擱架上（圖3）。

圖3 醫(yī)用標(biāo)本冷藏柜擱架立體結(jié)構(gòu)示意圖

網(wǎng)狀擱架左右兩側(cè)分別設(shè)置有邊護(hù)欄，其后側(cè)設(shè)置有后護(hù)欄，后護(hù)欄后端的網(wǎng)狀擱架以及兩個(gè)邊護(hù)欄外側(cè)的網(wǎng)狀擱架上設(shè)置有透氣口。病理標(biāo)本放在擱架上時(shí)會(huì)位于左右兩個(gè)邊護(hù)欄與后護(hù)欄之間，不會(huì)阻擋后護(hù)欄后端以及邊護(hù)欄兩側(cè)的透氣口，因此循環(huán)空氣可以從透氣口處自上而下流過(guò)，可以防止多個(gè)擱架在箱體中阻擋空氣循環(huán)，導(dǎo)致上下層冷熱不均勻的情況發(fā)生[8]，保障了箱體內(nèi)的溫度均勻性。

隔板將箱體底部密閉分割成底部風(fēng)道，底部風(fēng)道與風(fēng)道連通，底部風(fēng)道上設(shè)置有底部出風(fēng)口。換熱后的冷氣通過(guò)風(fēng)道經(jīng)底部風(fēng)道的底部出風(fēng)口從箱體的底部流出。箱體底部4個(gè)邊角處分別安裝有可制動(dòng)萬(wàn)向腳輪，通過(guò)可制動(dòng)萬(wàn)向腳輪可以方便地移動(dòng)箱體。

柜體四周加泡沫角襯，標(biāo)本冷藏柜玻璃門中的玻璃為真空玻璃，玻璃門前方加珍珠棉，木托采用腳輪內(nèi)陷木托，即將腳輪嵌入木托，使標(biāo)本冷藏柜底部完全放置在木托上，防止運(yùn)輸過(guò)程中損傷柜體及玻璃門。

3 討論

該冷藏柜充分考慮了密封性、防水、防破損和防外泄等保存需求，主要有以下創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）網(wǎng)狀擱架左右兩側(cè)分別設(shè)置有邊護(hù)欄，其后側(cè)設(shè)置有后護(hù)欄，后護(hù)欄后端的網(wǎng)狀擱架以及兩個(gè)邊護(hù)欄外側(cè)的網(wǎng)狀擱架上設(shè)置有透氣口，這種設(shè)置可以提高冷風(fēng)流動(dòng)性，達(dá)到低碳的效果。

（2）柜體四周加泡沫角襯，玻璃門前方加珍珠棉，木托采用腳輪內(nèi)陷木托，即將腳輪嵌入木托，使標(biāo)本冷藏柜底部完全放置在木托上，防止運(yùn)輸過(guò)程中的振動(dòng)損傷柜體及玻璃門，并且滑動(dòng)腳輪可方便移動(dòng)且不易磨損。

（3）標(biāo)本冷藏柜玻璃門中的玻璃為真空玻璃，具有防凝、保溫效果好的特點(diǎn)。

（4）采用合理的蒸發(fā)冷凝系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以使制冷效果更好，避免結(jié)冰、結(jié)霜的現(xiàn)象。

（5）循環(huán)空氣可以從透氣口處自上而下流過(guò)，防止多個(gè)擱架在箱體中阻擋空氣循環(huán)導(dǎo)致上下層冷熱不均勻的情況發(fā)生，能夠提高箱體內(nèi)的溫度均勻性。

（6）完善的報(bào)警功能：多重故障報(bào)警，可實(shí)現(xiàn)高低溫報(bào)警、傳感器故障報(bào)警、開門報(bào)警、斷電報(bào)警，燈光閃爍報(bào)警方式，可接遠(yuǎn)程報(bào)警。

4 展望

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，國(guó)內(nèi)醫(yī)用冷藏柜市場(chǎng)容量及潛力很大。相較于傳統(tǒng)的醫(yī)用標(biāo)本冷藏柜，筆者設(shè)計(jì)的冷藏柜具有性能穩(wěn)定、風(fēng)量大、噪音低、功率小、使用壽命長(zhǎng)、高效安全、低碳環(huán)保等特點(diǎn)，對(duì)于提升國(guó)產(chǎn)同類設(shè)備的技術(shù)水平，加快與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌具有一定的借鑒意義。

[1]中國(guó)市場(chǎng)調(diào)查研究中心.中國(guó)醫(yī)用冷藏箱市場(chǎng)調(diào)查及投資策略分析報(bào)告[R].2010：4-9.

[2]俞華兵.高精度低溫冷藏箱的設(shè)計(jì)與探討[J].醫(yī)療設(shè)備信息,2006, 21（1）：72.

[3]丁志良,胡亮,湯國(guó)平.基于半導(dǎo)體變溫技術(shù)的離體腎臟保存箱溫度控制系統(tǒng)的研制[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2015,30（2）：33-36.

[4]田萬(wàn)河,趙紅,胡海珍,等.血液冷藏箱原理,常見(jiàn)故障及維修技術(shù)[J].中外健康文摘,2012,9（11）：387-389.

[5]張宣樅,李建周,李弢.冰箱制冷循環(huán)的節(jié)能分析[J].安徽科技,2013, （6）：42-44.

[6]周立慶.超低溫冰箱的原理及維修[J].醫(yī)療設(shè)備信息,2002,（1）：65-66.

[7]張日文.醫(yī)用冷藏箱的結(jié)構(gòu)原理與維修[J].化學(xué)工程與裝備,2008, （7）：75-77.

[8]閆師杰,董吉林.制冷技術(shù)與食品冷凍藏設(shè)施設(shè)計(jì)[M].中國(guó)輕工業(yè)出版社,2007.

Development of an Efficient and Environmentally-FriendlyMedical Specimen Refrigerator

SHANG Hui,MA Ying-ying, LIU Yan-mei, GUO Zhi-zhang, SUN Guang-gong
Department ofMedical Engineering, Shandong Provincial Hospital Affiliated to Shandong University, Jinan Shandong 250021, China

In order to properly preserve pathologicalspecimens, an efficient and environmentally-friendly medicalspecimen refrigerator wasdesigned in this paper, which consisted of an intelligent temperature controllingsystem, asecurity controllingsystem, a coolingsystem and adisplaysystem. The refrigerator could protect the pathologicalspecimens from water, breakage and leakage, which had certain clinicalsignificance and was widely applicable to preservation of expensive and importantspecimens in hospitals, research institutes and other related fields.

medicalspecimen refrigerators；intelligent temperature controllingsystems；security controllingsystems；coolingsystems；displaysystems

R197.39

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.08.037

1674-1633（2015）08-0114-02

2015-04-24

修回日期：2015-05-05

專利：實(shí)用新型（ZL201420446202.4）。

孫廣恭，副主任醫(yī)師。

作者郵箱：shanghui789@163.com