真空試管開蓋裝置的研制

馬雪潔，鐘鄂繪，鄭洪波

（1.廣東科學技術職業學院 機電學院，廣東 珠海 519090；2 珠海倍健電子有限公司，廣東 珠海 519090）

0 引言

靜脈采血是醫院臨床上不可缺少的輔助診斷之一，而一次性真空負壓采血管是目前醫院經常使用的采血工具。真空采血管采集血液標本送抵檢驗實驗室進行標本分析以前，一般需要離心、脫蓋，以獲取血清或血漿用于上機檢驗[1]。目前，需要脫蓋的血樣試管一般是由醫護人員手工打開，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局部負壓的驟然釋放形成血液飛濺和產生血液氣溶膠的風險，這兩種情況都極易使血液中的致病細菌與病毒感染醫護人員[3]。因此國家質量監督檢驗檢疫總局2004年4月5日發布的GB19489-2004《實驗室生物安全通用要求》 及衛生部2002年11月頒布的行業標準犯WS232-2002 《微生物和生物醫學實驗室生物安全通用準則》指出,進行真空采血管檢驗工作時,一定要注意生物安全[4]。隨著醫院檢驗項目的增加，尤其是一些大醫院，醫院內每天的化驗量很大，“脫蓋” 這種工作無疑成了較為繁鎖的體力勞動，并且影響了檢驗的效率。因此，醫院檢驗室急需一種具有生物安全防護功能的脫蓋裝置，以替代真空采血管標本脫蓋過程的手工操作。

1 技術要求

（1）一次操作完成不超過50 秒，可同時開40 個試管蓋，工作效率為每小時2400～2800 份標本。

（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）每個標本在相對獨立空間進行開蓋作業，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過程中的安全。

2 開蓋裝置的組成與原理

圖1 整體外形效果圖Fig.1 The whole appearance

設備的整體外形如圖1 所示，包括倉體、開蓋機構和試管架載入機構。設備的上面和后面有進氣孔，裝滿試管的試管架由前面通過載入機構進入倉體，進入后倉門關閉，保證整個開蓋過程在封閉區域內完成，空氣循環由設備前頂部進入，向下循環至后部，經高效過濾器過濾后排出，自動排出開蓋瞬間產生的氣溶膠。

真空試管開蓋機構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，脫帽架能夠上下移動。

當裝有未開蓋試管的試管架放入開蓋機后，打開電源開關，電動機驅動脫帽架向下移動，在試管被穿過脫帽架時，頂桿座上的錐形孔可以對試管進行導正，同時頂桿插入試管架，直到試管完全穿過脫帽架。當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，由于試管被固定在試管架上，試管帽隨脫帽架向上移動，被拉脫出試管，當脫帽板驅動回位后，試管帽會自動落下至下部的收集筐，完成試管的開蓋。

圖2 真空開蓋機組成Fig.2 The components of the Vacuum tube opening device

3 結構創新

根據實際要求，通過反復的琢磨、推敲，設計了專用的試管架、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，實現了真空采血管安全脫蓋，滿足了設計要求。

（1）專用試管架的結構設計。與真空試管開蓋機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，還有專門設置的用于固定試管的圓孔，頂桿可以通過圓孔進入以固定試管；擠壓塊一側與頂桿側面配合，另一側與橡膠圈配合，橡膠圈是一個可被擠壓壓縮變形的軟性物質環形圈，足以使試管通過，并通過擠壓塊被擠壓在試管上產生足夠的摩擦力，確保真空試管在試管架內被卡緊，在拉脫試管蓋時試管不會滑動，同時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，以適應固定不同直徑的試管。

（2）脫帽板結構設計。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 試管架結構圖Fig.4 The sructure of the tubes support

圖5 脫帽板結構Fig.5 The structure of plane pulling the covers

（3）頂針的結構設計。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試管的擠壓固定，阻止試管滑動。

當載有未開蓋真空試管的試管架被放入開蓋機后，脫帽架帶動頂桿頂入試管架的固定孔內。頂桿前部為錐形，在頂入過程中，頂住擠壓塊做橫向移動，擠向膠圈，對試管產生正向壓力，從而在試管表面產生摩擦力，阻止試管滑動。在頂桿繼續頂入后，由于頂桿后部是一圓柱，只能保持對試管的壓力不變，其壓力產生的摩擦力大于開蓋拉力。當脫帽板鉤住試管蓋后，脫帽架帶動頂桿逐步退出，頂桿圓柱段維持壓力不變，直到試管帽被拉脫。頂桿退出后，膠圈推動擠壓塊恢復原狀。

圖6 頂針與試管架的配合Fig.6 The combination of the thimble and the tubes support

4 結束語

真空采血試管結構的特殊性使得連續的自動化開蓋動作很難實現，或者成本很高。本產品巧妙的設計使得整臺機器結構簡單，體積小，成本低，并且安全可靠，性能穩定。本產品樣機已經通過廣東省醫療器械產品質量監督檢測站的技術檢測，并取得醫療器械產品注冊證。首批樣機已經投入用戶試用，獲得用戶好評，值得開發推廣與應用。

[1] 程建良，王保衛.采血管自動開蓋機設計[J].機電工程技術，2007，7.

[2] 馬雪潔，鐘鄂繪，鄭洪波.一款試管加蓋機的設計[J].機電工程技術，2014，6.

[3] 楊威.多管同啟PJ-1 自動試管開蓋機的結構與功能[J].中國醫療設備，2013，4

[4] 蒲榮，劉建國，梁浩凡，等.自動化真空采血管開蓋與合蓋功能一體機的研制[J].中國醫療前沿，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].瀘州醫學院學報，2010，1.