全自动成品血袋包装机的设计及应用研究

王宝光，马彧旻

全自动成品血袋包装机的设计及应用研究

王宝光，马彧旻

目的：研制一种全自动成品血袋包装机。方法：包装机采用机电一体化设计、全自动控制，其基本构成包括血袋传送带、血袋传动电动机、PVC膜、PVC膜传动电动机、血袋热合机、血袋裁切机及程序控制器等。结果：解决了现有成品血袋在人工包装时存在的效率低、污染大、易损坏等问题。结论：该全自动成品血袋包装机特别适用于血站、血液中心及医院输血科等机构使用。

成品血袋；血袋传送带；传动电动机；热合机；程序控制器

0 引言

按照《血站质量管理规范》规定[1]的要求，采供血机构在将血袋发送给临床用血单位之前，需对血袋进行二次包装，目的是对血制品起到二次保护的作用，以降低血袋在存贮及运输过程中因意外损坏而造成血液污染的风险。目前，血袋的二次包装均为手工操作，即操作者直接在血袋外面套有相应大小的塑料袋，再粘贴封口。手工操作存在诸多弊端：（1）封口不严，血袋易脱落损坏；（2）费时费力；（3）增加了血制品受污染的风险。鉴于上述情况，笔者设计并制造了全自动成品血袋包装机[2]，该包装机具有自动化程度高、操作简便、包装速度快、提高工作效率等优点。

1 研制需求分析

目前，我国血站数量总计452家，其分布和年采血量见表1[3]。

由表1可知，我国血站的年采血量已超过3 000万袋，上述统计还未包括975家三级甲等医院、645家三级医院（2013年统计）以及其他级别医院输血科的急诊自采血和自体输血的采血量。数量如此巨大的血袋，均为人工包装，其弊端显而易见。以地市级中心血站为例，每天需包装血袋约200袋，人工操作需2～3人，耗时3～4 h。而采用本包装机进行上述工作，只需一人控制，十几分钟即可完成，大大降低了工作人员的劳动强度，提高了工作效率，增加了经济效益。鉴于此，笔者2012年发明了全自动成品血袋包装机，该包装机的诞生将彻底结束全国各血站手工包装血袋的历史。

表1 血站分布及采血量统计

2 结构设计及主要参数

本包装机采用空间十字交叉结合X轴、Y轴双平面的设计，其中X轴为血袋传送部分，Y轴为PVC膜传动部分以及PVC血袋热合机、裁切机部分[4]。

2.1 基本结构

2.1.1 X轴血袋传动部分

由血袋传送带、血袋传动轮、血袋传动电动机、传送带电动机自动控制器等部分组合而成（如图1所示）。

图1 全自动成品血供应包装机正视图（X轴）

2.1.2 Y轴PVC膜传动部分以及PVC血袋热合机部分

由上下PVC膜、上下PVC膜传动轮、PVC膜传动电动机、电动机自动控制器、PVC膜血袋热合机、血袋裁切机，以及热合机自动控制器等部分组合而成（如图2所示）。

图2 全自动成品血供应包装机侧视图（Y轴）

2.2 结构设计及工艺特点

2.2.1 X轴血袋传动部分

血袋传送带通过转轮受控于传动电动机，传动电动机由控制器自动控制。在传送带上等距画好多个刻度线，为血袋放置位置。传动电动机工作时以250 mm/s的速度步进（血袋长度：200 mL为200 mm，400 mL为230 mm），每步进1 s后，暂停约3 s，血袋暂停部位正好是2层PVC膜垂直位置，则热合开始。

2.2.2 Y轴PVC膜传动部分以及PVC血袋热合机、裁切机部分

2.2.2.1 Y轴PVC膜传动部分

PVC膜传动部分包括上下2层PVC膜，PVC膜运动由传动电动机和电动机自动控制器控制，运行速度为140 mm/s（血袋宽度：200 mL为110 mm，400 mL为120 mm），然后暂停3 s。其运行节律与X轴血袋传动电动机同步控制。其下层PVC膜与血袋传送带贴壁同方向运行，直接将血袋运行于PVC膜上，传送带和PVC膜下附有一支架，支架上方对应血袋热合机。

2.2.2.2 血袋热合机和裁切机部分

血袋热合机由控制部分、加热部分和裁切部分组成，控制部分主要控制热合机上下移动，下降移动距离为40 mm。下降后暂停时间为3 s，同时热合机开始加热2s，热合后裁切机开始裁切，裁切时间为1s。

2.3 主要技术参数

血袋包装机主要技术参数见表2。

表2 血袋包装机主要技术参数

3 功能特点及应用效果分析

3.1 功能设计

3.1.1 传动电动机要求

采用直流减速电动机，体积小、功率大、噪声低、耐用、易维护，且能实现正反转，以便实现血袋传送带、PVC膜传送带、热合机三者同步工作[5]。

3.1.2 血袋传送带及PVC膜传送速度、频率的设定

血袋传送带及PVC膜传送速度、频率均受控于传动电动机，且血袋传送带与PVC膜实现同步运行。每热合一个血袋后，PVC膜和血袋传送带均自动向前步进一个血袋的距离，为下一次热合做好准备，同时将已经热合好的血袋自动移至事先备好的存放盒内。PVC膜采用热封型，符合国家包装行业标准的各项指标[6]。

3.1.3 热合头和裁切刀

热合机具有不同尺寸的热合头和裁切刀进行更换，用于热合和裁切不同规格的血袋，常用的血袋有200和400 mL 2种规格，即200 mL尺寸为200 mm× 110 mm，400 mL尺寸为230 mm×120 mm。

3.1.4 红外自动感应控制装置（光电开关）

在工作过程中，如发现血袋未传送到位或者血袋位置摆放不正等异常现象，便自动停止运行，以防毁坏血袋，造成损失。

3.1.5 自动控制器

采用市售的表控TPC4-4TD程序控制器[7]（如图3所示），可自行编程，采用表格设置、汉字显示，轻松实现设备的自动化控制。该程序控制器采用光电隔离技术，因而抗干扰性能强、可靠性能高，被广泛应用于工业自动控制领域。表控TPC4-4TD程序控制的电路连接图如图4所示。

图3 表控TPC4-4TD程序控制器

表控TPC4-4TD程序控制器相对于传统的PLC编程器来说，设置及操作简单，未受过专业的电子基础培训、不懂单片机的人员也可快速掌握。该控制器只需和计算机相连接，再通过下载的软件将程序输入控制器后，即可脱机使用。软件为中文界面（如图5所示），只需要按硬件所需功能直接点击选择设定。

图4 表控TPC4-4TD程序控制器电路

图5 表控TPC4-4TD程序控制器计算机操作界面

3.2 工作原理

血袋包装机启动后，首先人工将需要包装的血袋依次放到X轴传送带指定区域（刻度线标记区域），血袋传送带以250 mm/s的速度将血袋运送到Y轴2层PVC膜中间（即工作工位），停止3 s，这时Y轴的血袋热合机下降到指定位置开始热合约2 s，热合后裁切机开始工作约1 s，完成血袋裁切，然后血袋传送带重新启动，将包装完的血袋向前运送，至此一个工作周期完成。随着传送带节律性运动，下一个血袋便进入到工作工位，与此同时，新的PVC膜以140 mm/s的速度进入到工位处，从而开始下一工作周期的包装程序[8]，依此往复工作。

3.3 功能特点

（1）速度快、效率高，1 min可包装15袋血液，大大提高工作效率。

（2）准确率高，边缘封口紧密，破损率低。

（3）体积小，占地小，万向脚轮移动方便。

（4）噪声低，对听力无损害，不影响日常其他工作。

（5）耗电低，省成本，提高经济效益。

3.4 应用效果分析

本包装机样机自2013年生产以来，在大庆市中心血站投入使用近1 a，期间使用效果很好，受到血站工作人员的一致好评。大庆市中心血站原每日需包装血袋180～200个，处理入库、出库、发血、包装血袋等日常工作需3人，而在本包装机样机投入使用后，上午的工作精简到2人、下午的工作精简到1人即可完成，提高了工作效率，生产成本随之降低。

4 操作规程及操作注意事项

（1）开机前，检查各传送带、PVC膜等安装是否到位，电动机运行是否良好，加热管是否有温度。

（2）放置包装机的台面须平整，包装机各支脚平稳，支架位置摆放合理精确。传送带与下层PVC膜传送速度频率须保持一致，避免因血袋位置不精确造成热合时血袋损坏。

（3）参数设定好后，必须试运行一次，以检验设定的速度、频率是否配合协调，以免弄破血袋，造成不必要的损失。

（4）包装机工作过程中，如需更换PVC膜，则需将仪器完全关闭，待PVC膜更换完毕后，重新试运行，确保一切正常后，再继续工作[9]。

5 结语

笔者研制的全自动成品血袋包装机具有设计理念先进、结构科学合理、性能稳定可靠的优点，可广泛应用于血液中心、血站及医院输血科。该包装机选用直流减速电动机和表控TPC4-4TDC程序控制器，因而具有噪声低、运行平稳、控制精度高、省时省力、高效节能等优点。该包装机的成功研制，无论从提高工作效率方面，还是从消除人工包装误差及减轻劳动强度等方面都表现出十分明显的优势，具有良好的使用效果，值得大力推广应用。

[1]中华人民共和国卫生部.血站质量管理规范[M].北京：中华人民共和国卫生部，2006.

[2]申海鹏.浅谈食品包装机械中自动化技术的应用与发展[J].食品安全导刊，2012（1/2）：38-39.

[3]中国输血协会.全国采供血机构名录[M].北京：中国输血协会，2008.

[4]王林宽，钱存生，王海平，等.药品自动包装机的系列研究[J].医疗卫生装备，2000，21（6）：11-13.

[5]蔡旭明.基于全自动包装机PLC的优化设计[J].机电工程技术，2012（7）：76-78.

[6]谢文波，沈志辉.BB/T 0012—2008 聚偏二氯乙烯（PVDC）涂布薄膜检测标准[S].

[7]阿不来提沙吾提.当代医学工程技术人员掌握PLC技术的必要性[J].医疗装备，2011，24（2）：75.

[8]刘南，马春翔.高速自动装瓶机控制系统设计[J].中国医药工业杂志，2007，38（2）：140-143.

[9]鮑风雨.自动化设备及生产线调试与维修[M].北京：机械工业出版社，2002.

（收稿：2014-08-26 修回：2014-11-20）

Design and application of automatic packaging machine for blood bag

WANG Bao-guang1,MA Yu-min2
（1.Department of Blood Transfusion,Daqing No.4 Hospital,Daqing 163712,Heilongjiang Province,China; 2.Department of Clinical Laboratory,Daqing No.4 Hospital,Daqing 163712,Heilongjiang Province,China）

ObjectiveTo develop an automatic blood bag packaging machine.MethodsElectromechanical integration and automatic control were involved in the development of the machine which was composed of bag conveyor,drive motor for bag,PVC membrane,drive motor for PVC membrane,heat-sealing device,cutting device,controller and etc.ResultsThe problems of low efficiency,heavy pollution,vulnerability and etc were solved.ConclusionThe machine can be used in blood station,blood center,hospital blood transfusion department and likely facilities. [Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（2）：43-45]

blood bag;blood bag conveyor;driving motor;heat-sealing machine;controller

R318.6；R197.39

A

1003-8868（2015）02-0043-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.02.043

专 利：国家实用新型专利（ZL 2011204122334）

王宝光（1966—），男，主任，副主任技师，主要从事临床输血方面的研究工作，E-mail：guangbaowang@sina.com。

163712黑龙江大庆，大庆市第四医院输血科（王宝光），检验科（马彧旻）