真空试管开盖装置的研制

马雪洁，钟鄂绘，郑洪波

（1.广东科学技术职业学院 机电学院，广东 珠海 519090；2 珠海倍健电子有限公司，广东 珠海 519090）

0 引言

静脉采血是医院临床上不可缺少的辅助诊断之一，而一次性真空负压采血管是目前医院经常使用的采血工具。真空采血管采集血液标本送抵检验实验室进行标本分析以前，一般需要离心、脱盖，以获取血清或血浆用于上机检验[1]。目前，需要脱盖的血样试管一般是由医护人员手工打开，手工脱盖操作存在试管口破裂划伤操作人员，以及脱盖过程中管内局部负压的骤然释放形成血液飞溅和产生血液气溶胶的风险，这两种情况都极易使血液中的致病细菌与病毒感染医护人员[3]。因此国家质量监督检验检疫总局2004年4月5日发布的GB19489-2004《实验室生物安全通用要求》 及卫生部2002年11月颁布的行业标准犯WS232-2002 《微生物和生物医学实验室生物安全通用准则》指出,进行真空采血管检验工作时,一定要注意生物安全[4]。随着医院检验项目的增加，尤其是一些大医院，医院内每天的化验量很大，“脱盖” 这种工作无疑成了较为繁锁的体力劳动，并且影响了检验的效率。因此，医院检验室急需一种具有生物安全防护功能的脱盖装置，以替代真空采血管标本脱盖过程的手工操作。

1 技术要求

（1）一次操作完成不超过50 秒，可同时开40 个试管盖，工作效率为每小时2400～2800 份标本。

（2）同直径、不同高度的试管可在同一试管架上操作，无需分类。

（3）每个标本在相对独立空间进行开盖作业，避免样本间交叉污染。

（4）试管架具有防滑脱功能，避免试管架翻倒造成试管跌落。

（5）确保样本在开盖作业过程中的安全。

2 开盖装置的组成与原理

图1 整体外形效果图Fig.1 The whole appearance

设备的整体外形如图1 所示，包括仓体、开盖机构和试管架载入机构。设备的上面和后面有进气孔，装满试管的试管架由前面通过载入机构进入仓体，进入后仓门关闭，保证整个开盖过程在封闭区域内完成，空气循环由设备前顶部进入，向下循环至后部，经高效过滤器过滤后排出，自动排出开盖瞬间产生的气溶胶。

真空试管开盖机构是开盖装置的主要部分，如图2所示，它由上底板、脱帽架、脱帽板、顶杆座、顶杆、底座、下底板、收集筐组成。其中，脱帽架上有脱帽板和顶杆，脱帽板可以横向左右移动，脱帽架能够上下移动。

当装有未开盖试管的试管架放入开盖机后，打开电源开关，电动机驱动脱帽架向下移动，在试管被穿过脱帽架时，顶杆座上的锥形孔可以对试管进行导正，同时顶杆插入试管架，直到试管完全穿过脱帽架。当试管穿过脱帽架以后，脱帽板横移，其小于试管帽直径的部分移动到试管帽下方，钩住试管帽。在脱帽板钩住试管帽后，脱帽架向上移动，由于试管被固定在试管架上，试管帽随脱帽架向上移动，被拉脱出试管，当脱帽板驱动回位后，试管帽会自动落下至下部的收集筐，完成试管的开盖。

图2 真空开盖机组成Fig.2 The components of the Vacuum tube opening device

3 结构创新

根据实际要求，通过反复的琢磨、推敲，设计了专用的试管架、脱帽板和顶针，采用脱帽板脱盖和顶杆固定等脱盖工艺技术，实现了真空采血管安全脱盖，满足了设计要求。

（1）专用试管架的结构设计。与真空试管开盖机相配合的试管架是特制的专用试管架，如图3、图4 所示。包括面板、挤压快、胶圈、试管架底座等。

试管架面板上有装试管的孔洞，还有专门设置的用于固定试管的圆孔，顶杆可以通过圆孔进入以固定试管；挤压块一侧与顶杆侧面配合，另一侧与橡胶圈配合，橡胶圈是一个可被挤压压缩变形的软性物质环形圈，足以使试管通过，并通过挤压块被挤压在试管上产生足够的摩擦力，确保真空试管在试管架内被卡紧，在拉脱试管盖时试管不会滑动，同时橡胶圈又可确保采血管不被压破。橡胶圈的另一作用是形成缓冲变形，以适应固定不同直径的试管。

（2）脱帽板结构设计。脱帽板放在脱帽架上，上面有异形孔，如图5 所示，异形孔的大端可以允许试管帽通过，套入试管后，脱帽板横移，异形孔小端可以卡住试管帽，脱帽板随脱帽架向上可以直线拔出试管帽。并可在脱帽后退回，试管帽自行从大于试管帽部分漏过脱帽板滑落。

图3 专用试管架效果图Fig.3 The special tubes support

图4 试管架结构图Fig.4 The sructure of the tubes support

图5 脱帽板结构Fig.5 The structure of plane pulling the covers

（3）顶针的结构设计。该顶针如图6 所示，前部锥形部分可以插入试管架的挤压模块周边，用以固定试管。顶针上部还有一段等圆径部分，该部分是在脱盖的上升过程中保持对试管的挤压固定，阻止试管滑动。

当载有未开盖真空试管的试管架被放入开盖机后，脱帽架带动顶杆顶入试管架的固定孔内。顶杆前部为锥形，在顶入过程中，顶住挤压块做横向移动，挤向胶圈，对试管产生正向压力，从而在试管表面产生摩擦力，阻止试管滑动。在顶杆继续顶入后，由于顶杆后部是一圆柱，只能保持对试管的压力不变，其压力产生的摩擦力大于开盖拉力。当脱帽板钩住试管盖后，脱帽架带动顶杆逐步退出，顶杆圆柱段维持压力不变，直到试管帽被拉脱。顶杆退出后，胶圈推动挤压块恢复原状。

图6 顶针与试管架的配合Fig.6 The combination of the thimble and the tubes support

4 结束语

真空采血试管结构的特殊性使得连续的自动化开盖动作很难实现，或者成本很高。本产品巧妙的设计使得整台机器结构简单，体积小，成本低，并且安全可靠，性能稳定。本产品样机已经通过广东省医疗器械产品质量监督检测站的技术检测，并取得医疗器械产品注册证。首批样机已经投入用户试用，获得用户好评，值得开发推广与应用。

[1] 程建良，王保卫.采血管自动开盖机设计[J].机电工程技术，2007，7.

[2] 马雪洁，钟鄂绘，郑洪波.一款试管加盖机的设计[J].机电工程技术，2014，6.

[3] 杨威.多管同启PJ-1 自动试管开盖机的结构与功能[J].中国医疗设备，2013，4

[4] 蒲荣，刘建国，梁浩凡，等.自动化真空采血管开盖与合盖功能一体机的研制[J].中国医疗前沿，2013，9.

[5] 郭婧澜，真空采血管在临床使用中常见问题及解决措施[J].泸州医学院学报，2010，1.