理想的流體連接器應(yīng)用技巧

文/ Tyler Grubb

理想的流體連接器應(yīng)用技巧

文/ Tyler Grubb

改進(jìn)體外診斷設(shè)備中試劑和散裝流體處理的10個(gè)技巧——隨著實(shí)驗(yàn)室對(duì)設(shè)備的復(fù)雜性和高效性的要求越來越高，體外診斷市場繼續(xù)以極快的速度增長。無論是設(shè)計(jì)用于免疫分析、臨床化學(xué)、血液學(xué)、分子診斷或傳染病等應(yīng)用，體外診斷儀器的原始設(shè)備制造商(OEMs)與協(xié)議生產(chǎn)商都面臨著提高其下一代診斷儀器效率和可靠性的壓力。除此之外，由于體外診斷設(shè)備的應(yīng)用非常接近臨床護(hù)理（操作者又通常訓(xùn)練不足）；因此，新設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)便于使用，更安全和有益于預(yù)防錯(cuò)誤。

滿足這些檢測效率和可靠性要求的關(guān)鍵在于一個(gè)能促進(jìn)多樣檢測、緩沖、洗滌和廢物清除的流體處理系統(tǒng)。而連接器是流體處理系統(tǒng)的重要部件。使用理想的連接器和相關(guān)系統(tǒng)部件可以提高易用性，最大限度地減少操作錯(cuò)誤并改進(jìn)檢測──這些都是提高效率和可靠性的重要因素。本文10個(gè)技巧可以幫助設(shè)備制造商將先進(jìn)連接器的特點(diǎn)和技術(shù)用于設(shè)計(jì)診斷設(shè)備的世界一流流體處理系統(tǒng)。

圖1 把快速插拔接頭應(yīng)用于流體儀器設(shè)計(jì)可提高儀器的可用性并最大化提高“正常運(yùn)作時(shí)間”

1. 確保材料與介質(zhì)的兼容性：連接器和相關(guān)流體處理部件或用于檢測的流體之間的材料兼容性經(jīng)常遭到忽視。材料和介質(zhì)不兼容可能是滲漏、污染或腐蝕而造成高額維修成本的根本原因。在體外診斷應(yīng)用中，請(qǐng)考慮使用可通過流體管線沖洗或在外部擦拭的洗滌液或其他化學(xué)品（例如漂白劑、過氧化氫或異丙醇）。在涉及強(qiáng)度更高的酸和溶劑的一些高端應(yīng)用中，為了保證兼容性，部件可能需要是由工程聚合物（比如聚醚醚酮或聚偏二氟乙烯）構(gòu)成。

2. 指定裝有閥門的防溢或“干斷”連接點(diǎn)：帶有一體式閥門的連接器提供更干凈更安全的連接，不需要夾具和額外的截止閥，因此操作人員可以更方便地使用儀器。裝有閥門的連接器不僅能防止斷開后流體泄漏，還能防止空氣進(jìn)入系統(tǒng)。連接器內(nèi)配有流速和壓降各不相同的閥門。

例如，如果把防溢快速插拔接頭用于大容量化學(xué)分析儀的關(guān)鍵裝置，那么分析儀的易用性和可用性將會(huì)大大提高。如果把防溢連接器用于泵和其它關(guān)鍵部件，那么實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員可輕松地替換部件而無須擔(dān)心損壞敏感的電氣組件。

3.在使用點(diǎn)追蹤試劑批次：可以利用射頻識(shí)別(RFID)功能來促進(jìn)安全而高效的流體連接，可以避免因?yàn)槌鲥e(cuò)而做成危害和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，從而減少不利因素并改進(jìn)流程管理。采用射頻識(shí)別(RFID)功能的智能快速插拔接頭應(yīng)用包括：實(shí)時(shí)試劑庫存監(jiān)控、批次識(shí)別、品牌與產(chǎn)品保護(hù)以及失效日期追蹤。

這些種類的快速插拔接頭目前用于臨床診斷實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。借助采用射頻識(shí)別(RFID)功能的連接裝置，實(shí)驗(yàn)室可追蹤用于每臺(tái)設(shè)備的試劑數(shù)量以保持適當(dāng)?shù)膸齑?，并確保有足夠的試劑可用于檢測周期。此外，快速插拔接頭可用于確認(rèn)與診斷設(shè)備是否使用正確的試劑，這能避免錯(cuò)誤并減少使用“無品牌”耗材導(dǎo)致的設(shè)備故障時(shí)間。

4.一次連接多個(gè)流體管線：將多個(gè)流體管線整合到單個(gè)連接器中可大大提高可用性并防止誤接。流體管線可輸送不同的液體或氣體，通過壓力或真空儀器驅(qū)動(dòng)管線中的流體。廢物容器上的多管線連接非常關(guān)鍵，可以在一個(gè)接口同時(shí)連接必要的供給管線、空置管線和真空管線。新技術(shù)甚至可以讓電氣線路集成到混合連接點(diǎn)（在混合連接點(diǎn)上，流體和數(shù)據(jù)可以通過單個(gè)快速接頭操作處理好）。

例如，通常用于健康失調(diào)（尤其是血液癌癥）診斷中的流式細(xì)胞儀使用大量試劑并需要安全連接以確保適當(dāng)?shù)脑噭┹斔秃蛷U物收集。集成管束一端的混合型的接頭可以實(shí)現(xiàn)與血細(xì)胞計(jì)數(shù)器的單獨(dú)連接，以傳輸電子信號(hào)或廢液。通過混合型的接頭，操作者可以快速而簡便地更換流體耗材，同時(shí)避免廢物收集容器內(nèi)具有生物危險(xiǎn)性物質(zhì)的溢出。

5.使用一次性包裝（瓶、盒中袋、穿刺密封器）：雖然試劑通常使用帶有易用端口的一次性包裝，但是在散裝流體或廢物收集容器上采用類似的包裝方法也往往是有益處的。如果使用盒中袋來存儲(chǔ)散裝試劑、洗滌液或緩沖液，則不會(huì)出現(xiàn)流體殘留在汲取管下面難以利用的問題，從而將流體利用率提高到將近100%。同時(shí)，可以把昂貴、可再次使用的瓶蓋或端口接頭替換成既經(jīng)濟(jì)又簡單的穿刺密封連接器。

圖4 通過將快速插拔接頭直接連到標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室瓶蓋可以消除流體溢出的可能性

6.使用帶有防溢閥門的重力加料管線：在可以利用重力來實(shí)現(xiàn)加料的情況下，為什么要使用昂貴又復(fù)雜的泵？使用有防溢閥門的快速插拔接頭可以避免在倒置安裝的情況下流體溢出以及確保流體100%從瓶子或儲(chǔ)液槽流出。在這種設(shè)置中，防溢閥可以最大化減少空氣進(jìn)入（每次接頭連接時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)的空氣量）。同時(shí)，通過類似汲取管的裝置，也可以實(shí)現(xiàn)將正面朝上的瓶子排空。

7.用顏色編碼或鍵控接頭多個(gè)流體管線：受人為因素影響，另一個(gè)關(guān)鍵變化是誤連插嘴流體管線的可能性。如果是沒注意把帶有生物危害廢物管線和一條通向檢測容器的試劑管線連接，將導(dǎo)致代價(jià)高昂的洗滌和沖洗所有的供應(yīng)管線。由于多個(gè)試劑的供應(yīng)管線和廢物管線的位置相同，在大型的自動(dòng)免疫分析儀上安裝顏色編碼或鍵控連接器，以防止誤連接尤為重要。

8.別讓微小顆粒堵塞您的系統(tǒng)：因外來微小顆粒而導(dǎo)致檢測無效顯然是個(gè)問題，干凈的流路對(duì)流體系統(tǒng)而言也很重要。泵、過濾器、閥門和微徑管可能由于來自流體系統(tǒng)部件的微小顆粒而阻塞。比較重要的一點(diǎn)是審視部件供應(yīng)商的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保加工毛刺或其他外來微小顆粒不會(huì)污染流體管線或破壞下游工藝流程中的儀器部件。

表 體外診斷設(shè)備流體處理系統(tǒng)的連接器類型

9.安裝高性價(jià)比的散裝流體液位傳感裝置：檢測散裝溶液和廢物收集容器的液位是避免儀器故障和額外維修時(shí)間的關(guān)鍵。浮控開關(guān)提供單點(diǎn)檢測瓶子空滿并具有成本效益的方法，或可用于模塊化設(shè)計(jì)以檢測瓶子中的多個(gè)臨界點(diǎn)。另外，許多系統(tǒng)使用裝電池或?qū)щ姷奶筋^，以獲取連續(xù)性液位檢測或更為精確的測量結(jié)果。如果某應(yīng)用需要液位傳感但涉及特別腐蝕性介質(zhì)或?qū)ξ⑸镂廴久舾校瑒t電容和光學(xué)傳感器等產(chǎn)品可以提供非接觸式液位測量。在處理具有鹽結(jié)晶傾向的流體或者處理操作員特別容易損壞的瓶子時(shí)，電容和光學(xué)傳感器等產(chǎn)品作用非常重要。

圖5 快速插拔接頭可以利用顏色編碼或鍵控確保每次的連接均正確

10. 尋求供應(yīng)商專家的幫助：有流體處理問題？請(qǐng)征求流體處理公司專家關(guān)于常見問題的意見，改善流體設(shè)計(jì)或定制標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品以滿足您的需求。流體設(shè)備供應(yīng)商通常聘請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)和工程應(yīng)用專家。這些專家可以回答您的問題并幫助您按照具體儀器的需要設(shè)計(jì)完美的流體處理解決方案。

如要滿足當(dāng)今和未來市場對(duì)高效、高度可靠體外診斷設(shè)備的需求，那么快速、高效的流體處理系統(tǒng)是個(gè)重要環(huán)節(jié)。智能流體處理部件（比如技術(shù)先進(jìn)的流體連接器）有助于設(shè)備制造商最大限度地提高設(shè)備效率和可靠性──由此，使得體外診斷設(shè)備檢測對(duì)實(shí)驗(yàn)室和操作員來說更快更安全。

本文作者系Colder Product Company醫(yī)學(xué)事業(yè)部 設(shè)計(jì)工程師。