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1.东莞市第三人民医院 a.检验科；b.院长室，广东东莞 523326；2.福建医科大学临床医学部2016级, 福建福州 350122；3.内蒙古科技大学包头医学院公共卫生学院2013级，内蒙古包头 014040

[摘要]目的通过自主三维创新设计，研制一种新式开盖和合盖功能一体的仪器，并对其进行参数评估。方法首先应用软件进行三维绘图；然后搭建仪器基本框架，组装仪器各系统，开发相关软件；最后应用10000例标本进行参数评估。结果成功研制了一台新式的真空采血管开盖与合盖功能一体机，添加了新功能，研制了新式夹持驱动装置，装备了感应装置，添加了触屏系统，试管帽回收；采用10000例试管进行了样机基本参数评估，试管帽回收率100.00%，开盖成功率99.80%，合盖成功率99.10%，试管夹持破损率，本污染率，本飞溅率均为0.00%，噪音分贝＜60。结论新式真空采血管开合盖一体机设计原创，功能全面，性能稳定，自动化程度高，同时该仪器具有自动报警功能，值得临床试用。

[关键词]开合盖一体机；三维设计；参数评估；感应装置；触屏系统

引言

真空采血技术在全球应用已经成熟并全面开展应用[1-5]，但是其下游技术采血管开盖合盖智能化一体机还没有上市，实验室开盖与合盖操作一般由人工完成，具有劳动繁琐、费时、生物安全风险大等弊端。为了减少劳动强度，节约劳动时间，优化人力资源，提高安全保障措施，全面打造实验室自动化、智能化、一体化和现代化水平，因此由智能化开盖合盖一体机替代开盖和合盖的手工操作具有及其现实的意义[6-8]。目前国内外主要存在3类真空采血管开盖机，没有开盖和合盖功能一体机[9-11]。如圆盘式单启机，圆盘式运行，逐支开启，美国、韩国和我国已有；整排式开盖机以广州阳普医疗科技有限为典型，其生产了一种整排式开盖机，不具备合盖功能；同时实验室生化免疫流水线系统中也有开盖机。本项目研究组经过10年的研究，已经研制出1台开盖机，1台开盖合盖一体机，其中申请相关专利3项，软件著作权1项。本研究尝试在已有研发的基础上进行一种新式开盖与合盖功能一体机，具有开合盖功能，兼容试管帽一一对应回收，仪器更加智能化、现代化，现汇报如下。

1 结构与方法

仪器结构主要包括仪器的升降系统、支撑系统、开盖系统、合盖系统、动力系统、调控系统等并组建成一体机的基本支撑。

（1）仪器的升降系统主要由上银丝杆、丝杆固定座、同步轮、步进电机、导轨、马达、定位条、卡簧和螺母等部件构成，其根据真空采血管试管高度不同可以进行智能化参数调节，因此基本达到实验室不同高度的试管要求。

（2）支撑系统主要由底板、底子座、支撑板、支架、外壳、各类挡板、脚垫、脚轮等机械支撑部件组成，其形成仪器的基本骨架，固定和稳定仪器并达到坚固的功能。

（3）开盖和合盖系统主要抓手、托盘、拉动盒架、托起大支架、挡板、档位块、管子座、采血管、各类弹簧等组成，其完成仪器开盖与合盖功能，此部分为仪器的核心部件，其决定了仪器的基本功能。

（4）动力和调控系统主要触摸屏、马达、工业电源、内置稳压器、报警器和软件系统等组成，其控制仪器的开合盖力量和智能化仪器的操作系统，此部分体现仪器的智能化程度。

抓手具有独立性，开合到位，收放自动化，一管一抓手，结构添置内置缓冲垫，避免试管破损，减少生物安全风险；马达系统动力要足够，确保试管开合动力，避免动力不足导致开盖与合盖不充分；弹簧弹力充分，确保回收有力，动作到位；托盘美观，设置内置弹簧，托盘运动到位；机械运动系统工艺精细，噪音小；试管移动由单项移动变成双向驱动，减少运动。

（2）智能化：仪器具备智能软件，可以触屏功能，试管参数调节可控，试管类型选择多样，升降系统参数调节自如，报警参数设置齐全，报警处理设置等功能具备。

（3）安全：仪器具备报警装置，可以对于运行中的故障进行报警提示和处理；仪器具备自动全机复位功能；仪器安装内置稳压器，避免仪器损伤。

仪器基本性能包含开机时间、开盖时间、合盖时间、操作分贝等；临床实践评估，设立人员组和仪器组，对比研究两组开合盖速度、准确率、差错率、试管破损率、试验失败率、标本污染率、标本飞溅率等指标。

2 结果

利用eDrawings软件2014版SGKBQ-手板-BOM绘制相应工程图。工程图从不同方位展示了全新的仪器基本面貌，内容包括支撑系统，容量系统（夹持试管5排，支持试管容量50例），开盖系统，合盖系统，升降系统，动力系统，调控系统等基本结构，见图1。

图1 仪器三维工程图

注：a.正面图；b.侧面与顶部图；c.背面图。

整机仪器主要部件包括机台安装座、固定支撑横板、支撑竖板、竖向导轨、采血管体夹块组件、同步带传动机构、管架放置条、T型块、采血管管架、采血管插孔、升降电机安装板、升降伺服电机、升降驱动丝杆、升降丝杆螺母、活动安装架、活动杆、引导槽、驱动组、同步带、松夹驱动机构、光电传感器等部件。根据基本系统和部件，组合了仪器基本框架，制造了一台新型仪器。开合盖一体机整体图，见图2。

图2 开合盖一体机整体图

注：a.仪器结构图；b.仪器实物图。1.机台安装座；11.固定支撑横板；13.左侧支撑竖板；14.右侧支撑竖板；15.固定支撑竖板；17.竖向导轨；2.采血管体夹块组件；24.第一同步带传动机构；25.管架放置条；251.T型块；26.采血管管架；261.采血管插孔；31.升降电机安装板；32.升降伺服电机；33.升降驱动丝杆；34.升降丝杆螺母；4.活动安装架；41.中间活动杆；42.左侧活动杆；421.左侧引导槽；43.右侧活动杆；431.右侧引导槽；52.左侧驱动组；524.左侧同步带；53.右侧驱动组；63.松夹驱动机构；91.光电传感器。

仪器核心部含支撑系统，动力系统外，还有夹持结构，感应装置等。试管夹持结构分为上下两组，每组5排试管架，夹持容量50例试管，底部夹持结构含有缓冲垫，试管帽夹持结构含内置弹簧。仪器装备自动报警装置，具备基本的故障报警功能，如夹持块运动受阻，夹持失败等故障。具体见图3。

新式采血管开合盖一体机具备基本性能、具备开盖功能、合盖功能、触屏功能、软件智能化、试管参数调节可控、试管类型选择可控、升降系统参数调节可控、报警参数设置、报警、报警处理设置和试管帽一一回收等功能。

项目组采用10000例试管进行了参数评估，具体实验结果，见表1。

表1 仪器基本参数评估结果 (%)

图3 仪器核心实物图

注：a.底部试管夹持块；b.试管帽夹持块；c.仪器感应装置。

3 讨论

本仪器属于新式仪器，项目组已经成功申请专利3项，专利号分别为ZL201620141511.X；ZL201620141509.2；ZL201620141510.5。2008年项目组曾研制了1台开盖仪器，其仅仅具备基本的开盖功能，仪器没有开盖功能，也没有智能化软件；2012年项目组研制1台采血管开盖与合盖一体机，其具备开盖与合盖功能，但是仪器底座运动方式，仪器报警装置，仪器噪音，智能化等方面存在隐患[12-14]，本研究为第2代采血管开盖与合盖一体机，该机型更新了动力系统，传送装置，夹持结构，弹簧，添加了感应装置等基本结构，属于更加智能化的一款仪器。

本仪器功能全面。目前市面上采血管开盖机仅仅具备开盖功能，许多功能不具备[15-19]。本研究具备开盖和合盖功能，同时新增加了触屏功能，可以触屏操作系统，可以自由调节试管参数，设置了仪器保护装置，设置了仪器密码，设置了升降系统调节参数，设置了仪器自动报警装置以及自动复原功能。

本仪器性能稳定。本项目组采用10000例试管进行了参数评估，其中诸多参数达到临床应用，仪器开开盖成功率99.80%；仪器合盖成功率99.10%；仪器操作稳定，夹持试管力度适中，试管夹持破损率0.00%；仪器开盖与合盖时，标本对应孔位均是一一对应，未见标本污染率现象，未见标本飞溅率现象；仪器在整个操作过程中，噪音较小，噪音分贝＜60。

总之，本款新式真空采血管开盖与合盖一体设计原创，功能全面，性能稳定，自动化程度高，优于国内外真空采血管开盖机的相关报道和研究，但其产业化需待时日。

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Development and Parameter Evaluation of a New Parameter of Vacuum Vessel Lid Opening and Closing Machine

1.a.Clinical Laboratory; b.President Office, the Third People’s Hospital of Dongguan City, Dongguan Guangdong 523326, China; 2.Grade 2016 Department of Clinical Medicine, Fujian Medical University, Fuzhou Fujian 350122, China; 3.Grade 2013 School of Public Health, Baotou Medical College, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou Inner Mongolia 014040, China

Abstract：Objective To research and develop a new type opening and closing functions instrument with complete function by three-dimensional (3D) design, as well as to evaluate its basic parameters. Methods Firstly, the software was used to carry out 3D drawing. Then we set up the basic framework of the instrument and assembled the instrument system. Meanwhile, the related software was developed. Finally, 10000 specimens were used to evaluate the instrument’s parameters. Results We successfully developed a new type of vacuum vessel opening and closing function machine. The new device was added some new functions, such as a new clamping actuating device, a new type of clamping drive device, an induction device equipment, a touch screen system and a recovery test tube cap. As 10000 cases of the tube were used to evaluate the basic parameters of the new device, the results indicated that the tube cap recovery rate was 100%, the cover success rate was 99.8% and the close cover success rate was 99.1%. The test tube clamp breakage rate, the sample contamination rate and the sample splash rate were all 0. The noise DB was less than 60. Conclusion The new device is original designed. It is with comprehensive functions, stable performance and a high degree of automation. At the same time, it has an automatic alarm function, it is worth clinical trial.

Key words：vacuum vessel lid opening and closing machine; three-dimensional design; parameter evaluation; induction device; touch screen system.

基金项目：广东省科技计划项目（2015A020214001）；东莞市科技重点项目（2012105102017）。

一种新式真空采血管开合盖一体机的研制与参数评估

引言

1 结构与方法

2 结果

3 讨论