冷沉淀制備輔助裝置的研制

張磊，張兆敬

青島市中心血站 總務(wù)科，山東 青島 266071

引言

冷沉淀是新鮮冰凍血漿在1℃～5℃條件下不溶解的白色沉淀物，主要含有第Ⅷ因子、纖維蛋白原、血管性血友病因子等有效成分。冷沉淀制劑中的第Ⅷ因子、纖維蛋白原含量是治療中最關(guān)鍵的因素，隨著制備時間的延長，Ⅷ因子活性會降低，會影響冷沉淀制備的質(zhì)量。因此，制備過程中應(yīng)盡快分離速凍新鮮冰凍原料血漿，確保冷沉淀的質(zhì)量[1]。

早春馬鈴薯一般出苗后60天左右，到4月底至5月初就可以收獲了，收刨在上午10點以前、下午14點以后進行為宜。收獲一般包括除秧、挖掘、揀薯、貯藏前分級和運輸?shù)冗^程。

將小麥醬油的pH值穩(wěn)定在6.5，導致醬油的分子量整體偏低，但1～3 kDa肽段含量高于pH 5.4的醬油。

國內(nèi)冷沉淀制備方法主要為4℃冰箱融化離心法和水浴融化虹吸法[2]，傳統(tǒng)離心法在制備過程中存在凝血因子損耗多、溫度難控制等多個弊端，大大影響冷沉淀合格率。目前，主要采用水浴融化虹吸法[3]制備冷沉淀，將原料血漿浸沒于2℃～6℃血漿融化箱中融化，另一空轉(zhuǎn)移袋懸掛于水浴箱外。新鮮冰凍血漿融化時，上清血漿隨時被虹吸轉(zhuǎn)移袋內(nèi)，冷沉淀留在原袋中。由于虹吸原理只是利用液面差的作用力使血漿流出，這就導致了流速慢、甚至不流出的問題，使制備時間過長，冷沉淀中的有效成分的活性出現(xiàn)損失和流失，影響制品的合格率[4]。

本課題研制出一種基于Keil（Keilu Vision 5）軟件設(shè)計、單片機控制、步進電機為執(zhí)行模塊的冷沉淀制備輔助裝置。此裝置利用單片機控制步進電機調(diào)速，將血袋管道置于步進電機裝置內(nèi)，利用機械力將融化血漿及時有效的排出，可以很好解決目前冷沉淀制備中流速慢、制備時間過長等問題，大大提高了冷沉淀制備的合格率，保證了血液質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

本裝置基于ALIENTEK MiniSTM32單片機[5]進行開發(fā)，單片機，見圖2。

1.2 控制模塊

冷沉淀制備輔助裝置由按鍵模塊、電源模塊、控制模塊、執(zhí)行模塊、驅(qū)動模塊5部分構(gòu)成，系統(tǒng)原理，見圖1。

根據(jù)硬件原理圖，將各模塊進行連接，設(shè)計出最終的硬件連接圖（圖4），電源模塊將220 V轉(zhuǎn)換成5 V，給驅(qū)動器供電，單片機將脈沖信號與驅(qū)動器DIR端口相連，控制步進電機運動與調(diào)速，單片機PC部分端口與按鍵模塊連接，控制步進電機啟停與調(diào)速。根據(jù)硬件連接圖，完成最終的裝置組裝，內(nèi)部結(jié)構(gòu)（圖5），冷沉淀制備的虹吸法采用水浴融化箱進行制備，本文研制的裝置作為水浴融化箱的輔助裝置獨立使用，不與水浴融化箱相互連接，獨立供電，獨立工作（圖6）。

選取2016年5月～2018年7月我院收治的病毒性肝炎患者53例作為觀察組，其中，男33例，女20例，年齡23～76歲，平均（42.8±5.4）歲；經(jīng)臨床檢查，本組患者均確診為乙型肝炎。另選取同期來院體檢的健康志愿者53例作為對照組，其中，男34例，女19例，年齡22～78歲，平均（43.0±5.7）歲。兩組一般資料方面比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

圖1 系統(tǒng)原理圖

圖2 ALIENTEK MiniSTM32單片機

1.3 執(zhí)行模塊

利用Keil（Keilu Vision 5）軟件，可以完成對系統(tǒng)程序的編寫開發(fā)[9]。系統(tǒng)程序部分主要包括主任務(wù)main、按鍵發(fā)生任務(wù)、脈沖寬度調(diào)制任務(wù)以及PID算法[10-12]任務(wù)等。其中主任務(wù)負責其他任務(wù)的調(diào)度，按鍵發(fā)生任務(wù)負責設(shè)備的具體執(zhí)行要求。通過Keil軟件生成hex文件，hex可以燒寫到STM32F103RBT6中執(zhí)行。程序可以通過FlyMcu軟件工具進行燒錄。整個步進電機的調(diào)速是由單片機脈沖信號控制，通過改變脈沖信號的頻率實現(xiàn)步進電機的調(diào)速。整個系統(tǒng)的軟件設(shè)計流程圖，見圖7。

圖3 步進電機

1.4 方案實現(xiàn)

ALIENTEK MiniSTM32開發(fā)板的特點包括：① 小巧，整個板子尺寸為7 cm×9.5 cm×2 cm，更加節(jié)省空間；②靈活，板上除晶振外的所有的IO口全部引出，特別還有GPIOA和GPIOB的IO口是按順序引出的，可以極大的方便擴展及使用；③ 資源豐富，板載十多種外設(shè)及接口。ALIENTEK MiniSTM32選擇的是STM32F103RBT6作為MCU，主要包括：CPU、EEPROM芯片、溫度傳感器、按鍵、液晶顯示模塊、紅外接收頭、PS/2、LED、SD卡、SD卡、SPI FLASH、USB串口、USB、電源等部分。

圖4 系統(tǒng)硬件連接

圖5 冷沉淀制備輔助裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

圖6 冷沉淀制備輔助裝置工作圖

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

步進電機是一種將數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（即步進角、步距角）[6]，通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。步進電機必須匹配相應(yīng)驅(qū)動器[7-8]，才能夠接受控制器（CPU、PLC等）的數(shù)字信號。本裝置采用步進電機作為執(zhí)行模塊，為將血袋管路更好置于步進電機內(nèi)，專門制作管路放置凹槽，可根據(jù)管路粗細自主調(diào)節(jié)，見圖3。

圖7 軟件設(shè)計流程圖

3 結(jié)果與討論

3.1 結(jié)果

本課題研制的冷沉淀制備輔助裝置根據(jù)一線冷沉淀制備人員的需求設(shè)計，解決冷沉淀制備中制備時間過長影響制品質(zhì)量的問題。裝置研制完成后，在我站成分科專門設(shè)置對照組對裝置進行實驗，水浴融化虹吸法的制備時間為121 min，冷沉淀制備輔助裝置的制備時間為102 min。通過實驗制備時間比較可以看出：冷沉淀制備輔助裝置改變傳統(tǒng)制備方法的弊端，縮短了制備時間，提高了工作效率。

結(jié)合所建立的評價指標體系，運用多目標遺傳算法在Matlab環(huán)境下編程求解。得到分時發(fā)布前、后的定價方案與原定價方案的實施效果評價如圖2。

3.2 討論

目前國內(nèi)冷沉淀制備方法主要為4℃冰箱融化離心法和水浴融化虹吸法[13-15]，本裝置在原來冷沉淀制備方法的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新的采用mini STM32F103RBT6單片機作為控制模塊，步進電機作為執(zhí)行模塊，五位按鍵控制四擋制備速度及正反轉(zhuǎn)，充分利用步進電機調(diào)速功能，將機械力與壓差作用力合成作用于血袋管道，形成自動控制排漿，用于冷沉淀制備過程中輔助融化的血漿流出。相對之前的制備方法[16-17]，加快融化血漿及時有效的排出，縮短制備時間，維持冷沉淀中有效成分的活性，保證了血液質(zhì)量。同樣本裝置還有不足的方面：① 后期將請專業(yè)公司對裝置進行專業(yè)制作，對外殼進行專業(yè)設(shè)計，同時加強整個裝置的防水性和穩(wěn)定性；② 本裝置有四組檔位的制備速度供選擇，進一步對這4組檔位進行實驗，評估出制備速度和制備質(zhì)量的最優(yōu)制備檔。本裝置要繼續(xù)在冷沉淀制備的使用過程中，不斷地進行改進與升級。