朱曉紅，哈小琴，王 璐

（聯(lián)勤保障部隊(duì)第940醫(yī)院，蘭州 730050）

0 引言

目前，各大醫(yī)院都投入了大量檢驗(yàn)設(shè)備，如Sysmex XE2-100全自動(dòng)血液分析儀、邁瑞B(yǎng)C-6800全自動(dòng)血液細(xì)胞分析儀等，由設(shè)備代替人工已成趨勢(shì)。檢驗(yàn)設(shè)備采用一次性使用取樣管，其樣本信息由粘貼在取樣管外壁的條碼標(biāo)簽攜帶，于是就產(chǎn)生了與之配套的條碼打印機(jī)[1-2]和貼標(biāo)機(jī)[3]。

條碼打印信息源自醫(yī)院信息系統(tǒng)（hospital information system，HIS），由專用條碼打印機(jī)打印不干膠條碼標(biāo)簽，自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)按照設(shè)定的貼標(biāo)位置完成貼標(biāo)。條碼標(biāo)簽的內(nèi)容除了條碼本身之外還可以有患者姓名、性別、年齡、科室、床號(hào)、ID編號(hào)等?；颊叩臉颖拘畔⒋鎯?chǔ)于實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)（laboratory information system，LIS）數(shù)據(jù)庫(kù)，留取樣本在取樣管內(nèi)，檢驗(yàn)設(shè)備對(duì)樣本的檢驗(yàn)過(guò)程中需要及時(shí)與LIS進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這種不干膠條碼標(biāo)簽就是唯一的紐帶和標(biāo)識(shí)。

但這種不干膠條碼標(biāo)簽存在以下不足：（1）易調(diào)換?；颊呷庸軜?biāo)簽可以揭下來(lái)對(duì)調(diào)。（2）易篡改、污染。紙介標(biāo)簽容易人為改動(dòng)或者被污物污染。（3）易脫落。受潮或者浸水容易使文字信息層脫落。（4）采用紙介標(biāo)簽檢驗(yàn)成本高，不利于環(huán)保。而無(wú)紙化打印可以解決以上問(wèn)題。無(wú)紙化打印就是將字符、圖案等信息直接在最終端呈現(xiàn)，無(wú)需紙張作為介質(zhì)，其核心技術(shù)日趨成熟，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，涉及行業(yè)也越來(lái)越多，因此研發(fā)一種取樣管條碼信息無(wú)紙化打印裝置具有較好的實(shí)用價(jià)值。

1 設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)要求

（1）能夠充分利用醫(yī)院現(xiàn)有的LIS數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫通信，讀取患者條碼打印信息。（2）能夠不更換目前使用的取樣管，繼續(xù)使用如BD等一次性取樣管[4]。（3）標(biāo)簽的尺寸、位置能夠與現(xiàn)行的不干膠標(biāo)簽的要求保持一致。（4）條碼與取樣管應(yīng)為一體，且兩者無(wú)法剝離開(kāi)來(lái)，以解決現(xiàn)行標(biāo)簽易調(diào)換的問(wèn)題。（5）生成的標(biāo)簽物具有防水、防油功能，表面有類似塑料油膩質(zhì)感，常用的工具無(wú)法書(shū)寫(xiě)，以克服現(xiàn)有條碼標(biāo)簽易篡改、易受潮脫落的不足。（6）實(shí)現(xiàn)無(wú)紙打印，不需要貼標(biāo)機(jī)器，且有利于環(huán)保。

1.2 設(shè)計(jì)思路

（1）利用電噴繪原理實(shí)現(xiàn)條碼標(biāo)簽直接噴繪。（2）取樣管后續(xù)訂貨出廠不再粘貼廠家標(biāo)簽，使用研制的專用打印裝置按照標(biāo)簽要求和標(biāo)簽位置要求直接在取樣管外壁上噴繪條碼等信息。（3）定制專用配方的噴繪墨水，實(shí)現(xiàn)防水、防油、防涂改，且還需滿足快干、環(huán)保要求。（4）滿足給圓柱體表面噴繪的要求。（5）能一次性放置一定數(shù)量的取樣管，且能夠依次噴繪。

1.3 裝置設(shè)計(jì)

1.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

打印裝置由噴繪機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)4個(gè)部分組成。噴繪機(jī)構(gòu)主要由相對(duì)于取樣管圓柱面，能夠調(diào)整距離的垂直導(dǎo)柱和可以沿著取樣管軸線方向移動(dòng)的縱向?qū)е约盎⌒蚊鎳娔蛴☆^組成。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由伺服電動(dòng)機(jī)、編碼器、聯(lián)軸器等組成。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由主動(dòng)鏈輪組、從動(dòng)鏈輪組、鏈條、齒形傳動(dòng)帶組成?？刂葡到y(tǒng)主要由人機(jī)界面、計(jì)算機(jī)主板、驅(qū)動(dòng)功率板、傳輸線纜組成。如圖1所示，機(jī)構(gòu)支架的一端設(shè)有3個(gè)同軸設(shè)置的主動(dòng)鏈輪組，另一端設(shè)有相對(duì)應(yīng)并同軸設(shè)置的3個(gè)從動(dòng)鏈輪組。主動(dòng)鏈輪組連接有伺服電動(dòng)機(jī)，伺服電動(dòng)機(jī)內(nèi)置編碼器，用于精確帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪組轉(zhuǎn)動(dòng)；主動(dòng)鏈輪組和從動(dòng)鏈輪組之間通過(guò)齒形皮帶傳動(dòng)，鏈條上滾子之間的凹槽處形成取樣管定位托，可對(duì)取樣管起定位作用，用于取樣管的固定；鏈條左端的上方處有取樣管倉(cāng)夾，取樣管倉(cāng)夾的底部設(shè)有出管口，取樣管可從出管口掉出并落至下方的取樣管定位托中。為增加取樣管倉(cāng)夾的容量，位置取樣管整齊放置于格擋中。彈出氣缸負(fù)責(zé)將打印好的取樣管彈出，掉落到取樣管接盤(pán)內(nèi)。鏈條右端的上方設(shè)有噴繪機(jī)構(gòu)[5]。

圖1 無(wú)紙化打印裝置設(shè)計(jì)草圖

機(jī)構(gòu)吊架的底部設(shè)有垂直導(dǎo)柱，垂直導(dǎo)柱上套接有橫向托架，橫向托架可沿垂直導(dǎo)柱上下移動(dòng)，用來(lái)調(diào)節(jié)噴墨打印頭與取樣管的圓柱面之間的距離。連接在橫向托架的縱向?qū)е椒胖?，并且與取樣管的軸線平行。縱向移動(dòng)托架與縱向?qū)еB接，并可以沿著縱向?qū)е苿?dòng)，以實(shí)現(xiàn)噴墨打印頭沿著取樣管軸線方向打印的動(dòng)作。2個(gè)托架均由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪，通過(guò)與導(dǎo)柱上的齒條嚙合實(shí)現(xiàn)線性運(yùn)動(dòng)。

1.3.2 噴繪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

噴繪機(jī)構(gòu)的主體是噴墨打印頭，噴墨打印頭結(jié)構(gòu)及工作原理與常規(guī)噴墨打印頭類似，都是利用打印電脈沖激發(fā)壓電陶瓷電極產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)，從而改變墨腔內(nèi)部壓強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)噴墨。本裝置的噴墨打印頭利用此原理加以定制，如圖2所示，其底部為圓弧形。噴墨打印頭包括與取樣管相適配的弧形噴頭面，噴頭面內(nèi)設(shè)有周向排布的噴墨管和墨水腔，外側(cè)設(shè)有陶瓷基板。墨水腔用于存放打印墨水，墨水腔的頂部設(shè)有震動(dòng)隔膜，震動(dòng)隔膜上設(shè)有壓電陶瓷電極，震動(dòng)隔膜通過(guò)擠壓墨水腔將墨水?dāng)D出完成打印工作。噴墨管與墨水腔的底端相連接，且噴墨管沿噴頭面板的周向交錯(cuò)設(shè)置2排，目的是使打印速度更快。而噴頭面的弧形可使打碼更清晰，圖案不變形，效果更好。

如圖1（b）所示，噴繪機(jī)構(gòu)橫向托架的下方設(shè)有用于探測(cè)取樣管的紅外傳感器[6]，后方設(shè)有用于推出取樣管的彈出氣缸，對(duì)應(yīng)彈出氣缸位置處設(shè)有取樣管接盤(pán)。紅外傳感器檢測(cè)有無(wú)取樣管反饋給控制系統(tǒng)，防止出現(xiàn)錯(cuò)誤操作。

1.3.3 裝置外觀設(shè)計(jì)

裝置使用輕質(zhì)的鋁鎂合金空腹型材作為骨架，扣板采用鋁鎂合金的薄板折彎而成，在保證機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)還減輕了質(zhì)量，方便搬用。在取樣管接盤(pán)同側(cè)設(shè)置了操作觸摸屏，方便用戶進(jìn)行操作。本裝置還設(shè)置了前門(mén)和搬運(yùn)扣手，以方便檢修和搬運(yùn)。

圖2 無(wú)紙化打印裝置打印頭截面示意圖

2 使用方法

使用本裝置時(shí)，將取樣管放入取樣管倉(cāng)夾內(nèi)，在重力的作用下取樣管通過(guò)取樣管倉(cāng)夾底部的出管口逐個(gè)掉落至鏈條上的取樣管定位托中。伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪組轉(zhuǎn)動(dòng)，在從動(dòng)鏈輪組的協(xié)同下，3組鏈條同步運(yùn)動(dòng)，取樣管倉(cāng)夾內(nèi)的取樣管不斷落入取樣管定位托中，當(dāng)取樣管定位托移動(dòng)到橫向托架下方時(shí)，紅外傳感器探測(cè)到取樣管的位置并反饋到單片機(jī)控制系統(tǒng)[7]；控制系統(tǒng)下達(dá)停止命令，伺服電動(dòng)機(jī)按照編碼節(jié)點(diǎn)停止，保證了位置的精確。同時(shí)控制系統(tǒng)向噴繪機(jī)構(gòu)發(fā)送打印字符及圖案信息，橫向托架帶動(dòng)噴墨打印頭通過(guò)垂直導(dǎo)柱向下移動(dòng)，并在移動(dòng)至接近取樣管的位置時(shí)停止，然后縱向移動(dòng)托架帶動(dòng)噴墨打印頭沿取樣管軸線的方向移動(dòng)并對(duì)取樣管進(jìn)行打碼噴墨。打印時(shí)控制系統(tǒng)通過(guò)電極驅(qū)動(dòng)震動(dòng)隔膜擠壓墨水腔，通過(guò)噴墨管?chē)姵鲋寥庸芡獗谏贤瓿纱虼a。打碼后控制系統(tǒng)控制噴墨打印頭向上移動(dòng)，并控制伺服電動(dòng)機(jī)重新啟動(dòng)，對(duì)其他的取樣管繼續(xù)打碼。當(dāng)完成打印的取樣管移動(dòng)至與彈出氣缸相對(duì)應(yīng)的位置時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)停止1.2 s，彈出氣缸將取樣管從取樣管定位托內(nèi)彈出，并掉落至側(cè)下方的取樣管接盤(pán)中，至此取樣管的條碼信息打印任務(wù)完成。

3 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

本裝置經(jīng)過(guò)多次小規(guī)模試用，不斷地完善機(jī)械結(jié)構(gòu)、優(yōu)化控制軟件，實(shí)現(xiàn)了一次性直接打印到取樣管外壁的目的，傳遞信息的效果與傳統(tǒng)紙介標(biāo)簽相同。本裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）一次裝管1 000支，2臺(tái)設(shè)備就能滿足我院檢驗(yàn)科1 d的標(biāo)本量；（2）縮短了流程，將條碼打印和條碼貼標(biāo)系統(tǒng)合并，降低了檢驗(yàn)成本；（3）實(shí)現(xiàn)了標(biāo)簽無(wú)紙化，節(jié)約了紙張，有著很好的環(huán)保效果；（4）條碼標(biāo)簽和取樣管連為一體，不會(huì)發(fā)生錯(cuò)位、標(biāo)簽損壞或者丟失情況，縮短了流程，降低了標(biāo)簽失誤率，提升了醫(yī)院經(jīng)濟(jì)收益。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，不干膠條碼標(biāo)簽在醫(yī)療系統(tǒng)應(yīng)用相當(dāng)普及，但其存在的不足也逐漸暴露出來(lái)。而本文研制的無(wú)紙化打印裝置配套定制的墨水、噴墨打印頭，通過(guò)控制系統(tǒng)將條碼標(biāo)簽打印和條碼標(biāo)簽貼標(biāo)合二為一，解決了不干膠標(biāo)簽容易被涂抹、丟失、篡改的問(wèn)題，大大提高了醫(yī)院現(xiàn)行臨床檢驗(yàn)流水線[8]的工作效率。伺服電動(dòng)機(jī)內(nèi)置編碼器[9]，按照鏈條節(jié)距[10]設(shè)置節(jié)點(diǎn)，每次轉(zhuǎn)動(dòng)到停止都是節(jié)點(diǎn)的整數(shù)倍數(shù)，保證了打印精度，大幅度降低了打印裝置的生產(chǎn)成本。但本裝置也存在一些不足：一是與現(xiàn)有條碼設(shè)備一樣，受制于取樣管尺寸限制；二是必須借助于醫(yī)院LIS完成工作，系統(tǒng)獨(dú)立性不足。下一步還需要克服取樣管尺寸的限制，開(kāi)發(fā)出獨(dú)立的系統(tǒng)，以提高裝置的應(yīng)用范圍。