崔 驪

血小板恒溫震蕩保存箱校準(zhǔn)裝置的研制*

崔 驪①

目的：血小板恒溫震蕩保存箱廣泛用于醫(yī)院輸血科、實驗室和血站，為了確保其技術(shù)參數(shù)的準(zhǔn)確性，研制一套適用于臨床的校準(zhǔn)裝置。方法：采用紅外線發(fā)射器、數(shù)字溫度傳感器及ARM單片機等器件組成校準(zhǔn)裝置，對保存箱的溫度、幅度和頻率進行檢測，并通過藍牙通訊功能傳輸數(shù)據(jù)，最終打印出檢測報告供臨床參考。結(jié)果：研制的保存箱檢測裝置可檢測保存箱的重要性能參數(shù)，以確保患者的輸血安全。結(jié)論：該血小板恒溫震蕩保存箱校準(zhǔn)裝置操作簡單、實用性強且性能穩(wěn)定，經(jīng)實驗驗證，可以檢測保存箱的技術(shù)參數(shù)，保障其質(zhì)量安全。

血小板恒溫震蕩保存箱；單片機；校準(zhǔn)裝置；藍牙技術(shù)

血小板恒溫震蕩保存箱是保存血小板的儀器，其在血小板的輸注過程中可提供20～24 ℃的恒溫環(huán)境，且能夠不停地擺動，防止血小板凝聚成團塊，適用于醫(yī)院輸血科、血站及實驗室等場所[1-3]。保存箱內(nèi)裝有多臺軸流風(fēng)機，使箱體內(nèi)的溫度均勻分布，便于保存血小板。如果保存箱的震蕩頻率、溫度等技術(shù)參數(shù)不準(zhǔn)確，容易造成血袋中的血液產(chǎn)生不定量的小血塊，如果輸入人體則會出現(xiàn)血栓，危及患者的生命[4-5]。目前，我國尚無功能完備的血小板恒溫震蕩保存箱校準(zhǔn)裝置，為了確保該設(shè)備的質(zhì)量安全，本研究研制了一種便攜式校準(zhǔn)裝置，用于該設(shè)備的質(zhì)量控制檢測。

1 血小板恒溫震蕩保存箱校準(zhǔn)裝置設(shè)計

1.1 保存箱校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)及功能

校準(zhǔn)裝置主要由紅外發(fā)射裝置、電荷耦合器件(charge couple device，CCD)激光采集裝置和液晶顯示(liquid crystal display，LCD)裝置構(gòu)成如圖1所示。

圖1 血小板恒溫震蕩保存箱校準(zhǔn)裝置實物圖

紅外發(fā)射裝置由紅外線發(fā)射器和吸附盤兩部分組成，吸附盤可以牢牢地吸附在保存箱內(nèi)壁頂層，便于向采集裝置發(fā)射紅外線。

CCD激光采集裝置由電源開關(guān)、數(shù)據(jù)通訊指示燈、藍牙搜索指示燈、外接數(shù)字溫度傳感器及探頭等組成。采集裝置內(nèi)置4.2 V、500 mA/h的鋰電池，可連續(xù)工作5 h，并可通過藍牙通訊、電腦、手機和LCD屏進行實時通訊。

LCD屏裝置采用液晶觸摸屏顯示，可分頁顯示參數(shù)及波形，即第一頁顯示溫度、幅度和頻的數(shù)據(jù)，第二頁顯示幅度波形，第三頁顯示溫度波形；內(nèi)置鋰電池供電；其輔助功能有時鐘、界面設(shè)置、藍牙通訊及數(shù)據(jù)抓取等功能；同時配有USB通訊口便于數(shù)據(jù)傳輸。

1.2 保存箱校準(zhǔn)裝置基本原理

當(dāng)發(fā)射裝置發(fā)出的紅外線照射在采集裝置的CCD傳感器時，傳感器被ARM微處理器的時序電路驅(qū)動后開始工作，接收到的信號由CCD傳感器輸出到抗干擾電路，經(jīng)過濾波后送至微處理器內(nèi)計算，得到的數(shù)據(jù)與溫度傳感器接收的數(shù)據(jù)一起由藍牙模塊(A)發(fā)射至藍牙模塊(B)，然后將數(shù)據(jù)再送至ARM微處理器進行分析和計算，得到的數(shù)據(jù)由LCD屏實時顯示(如圖2所示)。

圖2 血小板恒溫震蕩保存箱校準(zhǔn)裝置原理圖

1.3 保存箱校準(zhǔn)裝置性能參數(shù)

本研究研制的保存箱校準(zhǔn)裝置的性能參數(shù)：①最大幅度測量值為70000 um；②幅度測量范圍為0.0～70 mm；③頻率測量范圍為0.0～120.0 Hz/ min；④溫度測量范圍為0.0～85.0 ℃；⑤幅度測量精度為0.1 mm；⑥頻率測量精度為0.1 Hz/min；⑦溫度測量精度為0.1 ℃；⑧凍結(jié)后數(shù)據(jù)抓取時間為6 min。

2 血小板恒溫震蕩保存箱校準(zhǔn)裝置使用方法

2.1 保存箱校準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)條件與連接方法

保存箱校準(zhǔn)裝置在校準(zhǔn)時其條件為：①溫度0～100 ℃，相對濕度30%～95%；②大氣壓力80～106 kPa[6-7]；③供電電源為內(nèi)部鋰電池供電；④檢測時防止散射光干擾CCD傳感器。保存箱校準(zhǔn)裝置的連接方法如圖3所示。

檢測前需將保存箱的擺動托盤關(guān)閉，將托盤移位到保存箱的最左邊或最右邊，這樣才能夠水平放置采集裝置；紅外線發(fā)射裝置吸附于保存箱頂部應(yīng)垂直于CCD傳感器的窗口，必須保證發(fā)射的紅外激光束只在CCD接收窗口內(nèi)移動。

2.2 保存箱校準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)項目及功能

(1)溫度。檢測溫度時可將CCD激光采集裝置放置于設(shè)定的檢測點，由采集裝置內(nèi)的外接數(shù)字溫度傳感器探頭接收信號，經(jīng)過ARM微處理器計算后，實時顯示在LCD裝置的屏幕上。

(2)幅度。檢測幅度時采集裝置的CCD傳感器接收信號后，經(jīng)過抗干擾電路濾波后送至微處理器計算，并通過藍牙模塊將數(shù)據(jù)送至ARM微處理器進行分析和計算，所得數(shù)據(jù)由LCD屏實時顯示。

在檢測時常常有散射光干擾信號的采集，直接影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，為了避免數(shù)據(jù)失準(zhǔn)采用了創(chuàng)線式方法計算幅度值(如圖4所示)。

在CCD傳感器的右側(cè)分別設(shè)置A、B、C三個測試點，對應(yīng)的波形圖如圖5所示。

圖5 創(chuàng)線式計算方法的波形圖

采集數(shù)據(jù)時每次至少觸發(fā)A、B兩點，可以測得幅度和擺動的方向；如果將CCD傳感器分為0～5000個點，可根據(jù)公式1計算最大幅度測量值。

式中A為最大幅度測量值；Amax為測量點數(shù)的最大值；Amin為測量點數(shù)的最小值。

(3)頻率。校準(zhǔn)裝置通過LCD裝置的屏幕查看當(dāng)前的工作頻率，然后將CCD傳感器分為0～5000個點，當(dāng)紅外線掃描到第2500、3500和4500測量點時，傳感器被觸發(fā)后有信號顯示，即可辨明擺動方向，此時計算頻率次數(shù)，反方向不計算頻率次數(shù)。

(4)打印功能。校準(zhǔn)裝置可以連接電腦、android系統(tǒng)手機及LCD屏，如果想打印檢測報告，在LCD屏上啟用凍結(jié)功能，校準(zhǔn)裝置將自動抓取6 min的數(shù)據(jù)量保存到內(nèi)存卡上，連接打印機就可打印出檢測報告。

(5)藍牙通訊。校準(zhǔn)裝置可以通過藍牙與電腦、LCD屏及android系統(tǒng)手機同時進行數(shù)據(jù)傳輸，而且這3種顯示設(shè)備的屏幕上可以顯示其他兩種設(shè)備的在線狀態(tài)。

3 血小板恒溫震蕩保存箱校準(zhǔn)裝置的特點及實驗

本研究研制的校準(zhǔn)裝置體積小、易攜帶及操作簡單，對于不同種類的保存箱都可以校準(zhǔn)；使用藍牙通訊傳遞信號不需要導(dǎo)線連接，節(jié)省了檢測時間[8-9]；采用鋁合金材料制作外殼，抗干擾能力較強；采用鋰電池供電其電量充足，方便使用[10-11]；具有同步波形顯示和數(shù)字顯示功能；可以凍結(jié)并打印出6 min數(shù)據(jù)量作為檢測報告。

使用校準(zhǔn)裝置檢測一臺XHZ-1B型血小板恒溫振蕩保存箱，LCD屏裝置放置于保存箱外，紅外發(fā)射裝置吸附于保存箱箱體上方、CCD激光采集裝置放置于保存箱箱體下方與紅外發(fā)射裝置保持垂直(如圖6所示)。保存箱校準(zhǔn)裝置檢測數(shù)據(jù)見表1。

圖6 檢測連接圖

表1 血小板恒溫震蕩保存箱校準(zhǔn)裝置檢測數(shù)據(jù)

4 結(jié)語

血小板恒溫震蕩保存箱是儲存血小板的重要設(shè)備，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響患者的輸血安全，因此研究保存箱的質(zhì)量控制檢測非常必要[12-13]。本研究研制的校準(zhǔn)裝置充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)，而且體積小巧、操作便利、實用性強。通過實驗驗證，可以檢測保存箱的溫度、頻率及幅度等重要參數(shù)，達到了校準(zhǔn)裝置的設(shè)計目標(biāo)，能夠用于保存箱的質(zhì)量控制檢測，確保其臨床使用安全[14-15]。

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Development of calibration device for platelet thermostatic storage box

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CUI Li//
China Medical Equipment,2014,11(11):13-15.

Objective: The platelet thermostatic storage box is widely used in hospital, laboratory, and blood station. It is very necessary to develop a calibration device to ensure the accuracy of the technical parameters. Methods: Using Infrared emitter, digital temperature sensor, ARM microcontroller etc to form a calibration device, the parameters of temperature, amplitude and frequency are processed. Data is transferred by Bluetooth communication, final; the test report is printed out for clinical. Results: The calibration device is developed, it can detect the important performance parameters of preservation box, it can ensure the safety of patient's blood transfusion. Conclusion: This calibration device is simple operation, strong practicability, stable performance; it can detect the technical parameters of platelet thermostatic storage box through experiment to ensure the safety and quality.

Platelet thermostatic storage box; Single chip microcomputer; The calibration device; Bluetooth technology

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.11.005

1672-8270(2014)11-0013-03

R197.39

A

崔驪,女,(1975- ),碩士，工程師。第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院器材設(shè)備科，從事質(zhì)量控制管理和檢測的研究工作。

2014-05-08

軍事醫(yī)學(xué)計量科研專項課題(2012--JL1-022)“醫(yī)用滅菌設(shè)備溫度計校準(zhǔn)規(guī)范實驗驗證及檢測裝置準(zhǔn)確性論證”

①第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院器材設(shè)備科 陜西 西安 710032

[First-author’s address]Xijing Hospital, The Fourth Medical University of PLA, Xi’an 710032, China.