多管同启PJ-1自动试管开盖机的结构与功能

医学及化学等领域进行分析检验的试管开盖过程采用试管开盖机 ，是取代试管开盖手工作业、提高工作效率的现代自动化控制技术的展现。目前试管开盖机开盖过程的常规模式是链带传动试管 ，每次逐个单只开盖。本文所述的 PJ-1自动试管开盖机为多支试管同时开盖，并将与试管分离的管帽自动收集。

1没备结构与组成1.1主体与功能机构设备结构的主体为试管盖开启仓，其仓壁设有带排齿收稿 日期 ：2012-12-10作者邮箱：yingweidz###163 corn1 18 中国医疗设备 2013年第28卷 04期 VOL.28No.04的滑道供试管架载车受控移动。试管架载车起着盛放试管架和将试管架 南管盖开启仓移人移出的作用，架载车安有传动驱动装置。其他功能结构如盖体分离器、管盖收集器 、气溶胶引排仓等，全部安装在试管盖歼启仓中。多只带盖试管架中，可稳同地在架载车上移人移试管盖扦启仓。

安装在开启仓中的盖体分离器，在密闭条件下同时打开多只试管盖，并将试管盖送入管盖收集器。气溶胶引排仓 自动排 出开盖瞬间在开启仓产生的气溶胶。其结构示意 ，见 图 l。

1.2试管架载车试管架载车包括载车体、驱动电机 、减速变换器 、传动齿轮。带盖试管的试管架装入架载车时试管架稳固地卡在车上，驱动电机驱动架载车将试管送入开启仓进行开盖。 2开盖机的控制流程开盖完成后试管架载车 自动移出仓外。

图1自动试管开盖机结构示意图注：①试管盖开启仓；② 试管架载车；③ 盖体分离器；④管盖收集器；⑤ 气溶胶引排仓；⑥ 带排齿的滑道。

1.3盖体分离器盖体分离器主要由位置检测器 、管盖开启器和试管锁紧器等部件组成。位置检测器检测到架载车移入管盖开启仓的准确位置，为控制电路提供管盖开启命令信号。试管锁紧器的功能是在管盖开启前将试管牢固锁紧，保证管体不受管盖开启过程随动。管盖开启器完成管盖开启动作，将分离后的管盖保持在开启器上。架载车将开盖后的试管移出仓外后，分离器整个机构复位并将管盖拨人管盖收集器。

1.4 管盖收集器试管开启过程中所打开的管帽，由管盖收集器收集。

管盖收集器为已被开启试管盖的盛装容器，收集器装有驱动电机、减速变换器、传动齿轮 ，可以受控移动。

1.5气溶胶引排仓设备的引排过滤系统设计在气溶胶引排仓。引排仓下部设有新鲜空气人口。底部设有引排风机- 二部设置混合气滤网和消毒 回气滤网。滤网上部装有消毒用紫外线灯。

根据流体力学的原理 ，自动开盖机引排过滤系统正常运转情况下，气体流向引排仓出口，引排仓内由于气流作用产生负压，而引排仓外形成正压。设备在开盖时产生的有毒生物气溶胶被仓内与仓外的压差吸进引排仓。新鲜空气入口流人的新鲜空气与有毒气溶胶被引排风机的流动气流，送到混合气滤网过滤。混合气滤网将有毒生物气溶胶过滤后，紫外线对滤后气体杀毒，形成无毒气体 。处理后的气体-部分由顶部排出，-部分由回气滤网回气到开启仓。

开启仓相对于引排仓始终为正压状态 ，引排仓内被引排的气溶胶无法直接扩散到开启仓。实验结果表明，引排仓防气溶胶扩散的性能和滤网滤菌及紫外线杀菌的效果好。气溶胶的分散介质是气体，气体的粘度小 ，分散相与分散介质的密度差很大，质点相碰时极易粘结 ，在气溶胶和混合气体携带的粒子通过滤网时，形成小粒子间的碰撞、凝聚、聚合吸附在过滤网上从而排出过滤后的气体。引排仓滤网上部空间的紫外线消毒灯可将过滤后的气体进-步洁净。

过滤网是-种-次性使用的过滤设施 ，根据设备使用情况需定期检测更换 ，否则 ，就会造成生物危险。

本机为典型的顺序控制系统 ，动作周期由可编程序控制器 PLC进行。PLC具有可靠、抗扰能力强、编程简单等优点，已成为替代传统继 电接触器控制线路的升级换代产品。本系统采用可编程控制器 PLC为控制核心，电动机执行驱动，磁电传感器、光电传感 器为检测元件的电子控制系统 ，实现了开盖机多只试管同时开启的自动控制。

设备设有 启动 /关闭”按钮。按动 启动 /关闭”按钮设备启动，启动以后开关 自锁，-直保持到再次按动 启动 /关闭”按钮设备关闭。设备启动至关闭的整个过程中，气溶胶引排仓引排电机连续保持运转使引排仓始终处于引排工作状态。设备进入启动状态后 ，首先检测盖体分离器是否处于复位状态。如果盖体分离器为非复位，设备将重复使分离器复位或排除设备故障。盖体分离器被检测确定处于复位状态后 ，设备 自动将管盖开启仓仓门打开，架载车由仓内移出，并由检测器检测移出是否到位。移出到位的定位，必须保证架载车位置绝对移出试管开启仓，避免设备清除试管盖动作时污染架载车上已开盖的试管。到位后设备进人试管装入等待状态。

系统中顺序执行元件每完成-个动作都会通过传感器发给PLC-个确定信号，以确认该动作已经完成。如当试管架放入试管架载车并 自动稳固后 ，检测装载的传感器通过检测电路会发 出已经装载信号。只有在确定已装载状态下 ，按动移入按钮设备才会在后续动作 中实施对试管的 自动开盖。架载车移入进仓到位时，位置传感器发出确定到位的信号，盖体分离器才置位将带盖试管的管部锁紧，执行对管盖的开启。试管开盖完成后 自动解锁 ，启动架载车外移。架载车外移到位时，外移到位检测传感器发出到位信号，盖体分离器将已分离的试管盖拨落至设备下方 的管盖收集器 中。收集器设置独立的手动按钮 ，以方便对管盖随时清理。架载车为空时，传感器发 出空载信号。此时按动移入按钮无效 ，设备不执行后续 自动开盖动作。如果需要关闭设备 ，只有在传感器发n载车空载的信号时，按动 启动 /关闭”按钮才能有效将设 备关 闭。否则关机按钮无效。其程序流程 ，见图 2。

开盖机工作时序图，见图 3。多管同启 自动试管开盖机开启后的启动复位时间 2 s，是设备T作初始热机-盖执行与复位执行总时间为 5.6 s，是设备T作的时序周期。关机延时 8 s自动断电。设备 的平均开盖能力 40～60只/8s，平均工作效率 6只/s，T作效率极高。设备的控制完全处于 自动控制状态，并设有临时出错或故障提示处理电路。

中国医疗设备 2013年第28卷 O4期 VOL.28No.04 1 19图2开盖机程序流程框图n ，·哥r. 带 h j L - L -JJ-L 商功 - - --埔电糍电平启动 ～ -÷～-l - --- - -， L - 。 - ，复盛控 - -. . f] ～ ；- - - 车移出 .-- 璺 [二二二二二 丑 -登 -上 二二二二二：二咎 缝谢 二二二 IⅢ---- - ： 二二二二：L， 清谨盖傅 二1 曼 [二二 二 1 曼 ll--：住澍装载 二 二二二- 接秘钮 E二二二二二L车穆 、[二二：： 二曼 。

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气溶胶是山悬浮于气体介质L的吲态或液态做，j啦 成的相埘稳定的分散体系，其粒径-股为0.001～100 nlI .微生物气溶胶对人类的生命降有极大影响 ，全球 傲乍物气溶胶fjl起的呼吸道感染率高达 20%， 界上约有 500多种致病菌 ，经气溶胶传播的至少有 1O0多种，(Heden%7 J，r 茸位 H。

实验室生物气溶胶中 能有存活的细菌 、病毒 真菌或其他有机病原体。目前使用的逐个单只开盖的试管开盖机，虽然脱离了手- 开盖操作 ，减少lr于工操作的污染，但却无法防120 中国医疗设备2013年第28卷 O4期 VOL28No.04止歼盖执j于的过程污染。 大j 链带传动的米J f：益 已经开盖试管处十I叫-个封l才]罩IlI'执行 盖过程时试管盖帽非I副时- 次分离。气：f胶释放 盖的瞬H0，已”盖的试管会受到术Jf盖试管的 盖过程污染 l ～1 h动试管 盖机的 动”盖过程，是 密闭的试管盖 t 仓f将多只试管的管体和盖 令邮--次分离， 盖过 li 溶胶被吲时rl排，避免交叉感染 、气溶胶损害 这种功能效果，.厄沦手 行盖或逐个单只扦盖机都远远尤法达至0。歼盖过程 Il产生的气窬胶和混合气体通过滤 和消毒处理，确保引排仓lJ的气 达到 --定的沽净度阿放叫空气 ，使设备外部空问得到保持。

4结论生物气院 火气r1的扩散、传播会引发人类的急慢性疾病以及动植物疾病 SAKq的爆发，使得有天气溶胶病毒的研究大大增加 151，并 成为罔际研究的热点。试管开盖产生的生物气溶胶是小町忽视的污染物 实验室生物安全管理隐患造成的现实损害 ，给各类生物安仝实验室及生物医学实验室的安全防护 j题敲响 厂警钟 。而m液、休液等郜足病毒、细菌等多种病原体的传播载体，具有做人牛物危险的感染性敛病冈f，无论足'白接感染，还足川接地敞播剑环境f1去，埘人类社会、动物或植物都是 ·个现实的或潜在的危险 fJ-l F动试管开盖机在实验 常规操作巾的应HJ几J极大防止或减少危险的产生 PJ-l自动试管JF盖机的功能实现，是电子自控技术在现代医学分析检验领域新应Hj，不仅提高]作人f!的安全和环境污染的发伞， 时防Jr带钉多种病原体生物气溶胶对试管分析样 的相 污染 ，采州 H-l自动试管开盖机 与之逐个单只肝盖的试管开盖机相比人大- El高 rI 作效率～ 均 作效率6只/s，大幅度冲破 r单只秒级肝盖f，ful、 现代医学分析检验试箭外盖操作量迅速增加，升发 其发展所适合的高效率安全化的 动化试管升盖技术势存必行。