智慧血液存儲系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)探討

——張兆敬 叢培芳 趙會霞 李志濤

2018年，青島市按照分類推進(jìn)指導(dǎo)原則，構(gòu)建了全方位城市一體化輸血管理智慧云平臺[1]。平臺圍繞血液采集、成分制備、檢驗質(zhì)控、儲存發(fā)放、血液運(yùn)輸以及血液與醫(yī)院的交接、醫(yī)院之間的血液調(diào)配、輸血不良反應(yīng)的反饋等進(jìn)行構(gòu)建，同時兼容血站信息系統(tǒng)、第三方物流管理系統(tǒng)、醫(yī)院信息系統(tǒng)等。智慧血液存儲系統(tǒng)是該平臺的基礎(chǔ)組成部分，也是血液存儲的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，探討其標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)尤為重要。對此，青島市中心血站展開了積極探索。

1 智慧血液存儲系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

1.1 硬件的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

1.1.1 冷庫 按照不同建造方式，冷庫可分為倉儲建筑冷庫和裝配式冷庫(又稱“組合冷庫”)兩種。倉儲建筑冷庫分為冷庫、高層冷庫和高架冷庫[2]；裝配式冷庫可以根據(jù)建設(shè)場地任意建造。智慧血液存儲系統(tǒng)冷庫最好采用裝配式冷庫。

冷庫建設(shè)要滿足國家《組合冷庫》(JB/T 9061-2018)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隔熱夾芯板要滿足《組合冷庫用隔熱夾芯板》(JB/T 6527-2006)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，滿足保溫、防火和強(qiáng)度要求。室外制冷機(jī)組要進(jìn)行隔音設(shè)計，根據(jù)冷庫需要的制冷量設(shè)計冷凝器尺寸，將噪音大的高速冷凝風(fēng)機(jī)改為噪音小的低轉(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)，同時對壓縮機(jī)進(jìn)行隔音處理，同時要滿足《制冷設(shè)備》(JB/T 7249)和《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3096-2008)要求[3]。冷庫室外機(jī)產(chǎn)生的冷凝水，應(yīng)按照《室外排水設(shè)計規(guī)范》(GB 50015-2019)處理。冷庫建造與《室外裝配式冷庫設(shè)計規(guī)范》( SBJ17-2009)和《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50016-2014)要求吻合，實現(xiàn)冷庫設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化，并落實消防安全責(zé)任[4]。

1.1.2 貨架 第一，貨架建設(shè)宜采用可快速組合安裝的高強(qiáng)度材料。傳統(tǒng)的不銹鋼管制貨架雖然在載重量小的情況下也能滿足要求，但隨著儲血量增加和長時間低溫，其產(chǎn)生的形變可能影響機(jī)械手抓取和存放精確度，故建議選取高強(qiáng)度鋁合金型材。同時，要對組裝好的貨架進(jìn)行有限元分析，確保其在裝滿血液的情況下，貨架形變量也不會影響機(jī)械手的抓取和存放。

第二，由于貨架是安裝在冷庫地板上的，故在安裝前，應(yīng)對冷庫地板進(jìn)行找平處理。常見處理方式有自流平找平和機(jī)械框架找平兩種，前者費(fèi)用低但工期長，后者費(fèi)用高但工期短。

第三，為避免裝入血液滑入機(jī)械手運(yùn)行通道造成設(shè)備故障和血袋破損，在安裝貨架時，宜采用三坐標(biāo)激光儀，確保安裝水平度和垂直度。在安裝每一層不銹鋼導(dǎo)軌時，宜采用激光加工標(biāo)尺對正，確保貨架安裝水平度。

1.1.3 機(jī)械手 冷庫配套的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械手主要有地軌式和桁架式兩種[5]。地軌式機(jī)械手只能前后運(yùn)動，桁架式機(jī)械手既能前后運(yùn)動又能左右運(yùn)動。前者適合長方形冷庫，中間留有一個通道供機(jī)械手通行；后者適合正方形冷庫，中間留有兩條及以上通道供機(jī)械手通行[5]。機(jī)械手在制造過程中需充分考慮低溫對機(jī)械部件的影響，如熱脹冷縮產(chǎn)生的形變、潤滑油脂低溫時的流動性、冰霜等。

機(jī)械手的自動化控制系統(tǒng)宜采用可編程邏輯控制器、單片機(jī)和工控機(jī)等，其驅(qū)動部件宜采用伺服電機(jī)，配合位置傳感器，以實現(xiàn)定位和搬運(yùn)功能。同時，機(jī)械手上裝有射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification，RFID)標(biāo)簽閱讀器，對裝入和取出冷庫的血液進(jìn)行二次校對，形成冷庫存儲數(shù)據(jù)庫。

1.2 軟件的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

智慧血液存儲系統(tǒng)軟件設(shè)計要達(dá)到一致性、合理性、可行性和可追溯性，即：血站信息系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)和冷庫信息系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)一致，醫(yī)院訂單信息數(shù)據(jù)和機(jī)械手自動化系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)一致；設(shè)計方法和標(biāo)準(zhǔn)合理；各系統(tǒng)之間編碼、測試、操作和維護(hù)可行；設(shè)計與運(yùn)行都有清晰的溯源過程。冷庫自動化運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)線性化、模塊化、結(jié)構(gòu)化，最好獨立運(yùn)行。

2 智慧血液存儲系統(tǒng)的安全措施

2.1 硬件的安全措施

2.1.1 冷庫 首先，應(yīng)有電源故障報警系統(tǒng)和溫度失控報警系統(tǒng)[6]；其次，應(yīng)有高壓、低壓、跳閘等報警系統(tǒng)；最后，制冷機(jī)組宜設(shè)置雙系統(tǒng)，做到“一用一備”，確保存儲溫度穩(wěn)定。

血液存儲系統(tǒng)的蒸發(fā)器及風(fēng)機(jī)大多采用吊頂式安裝,以使庫內(nèi)恒溫。若受場地限制，也可在一側(cè)安裝蒸發(fā)器及風(fēng)機(jī)，采用風(fēng)道送風(fēng)和回風(fēng)，以達(dá)到恒溫效果。冷庫在投入使用前，除按照《組合冷庫》(JB/T 9061-2018)要求進(jìn)行熱傳導(dǎo)系數(shù)測定、空庫降溫實驗及溫度不均勻?qū)嶒炌鈁7]，還要請第三方檢測機(jī)構(gòu)對庫內(nèi)溫度的準(zhǔn)確性進(jìn)行檢測。

因低溫冷庫溫度在冰點以下，庫內(nèi)容易結(jié)霜。結(jié)霜是制約低溫冷庫自動化運(yùn)行的關(guān)鍵因素，會影響冷庫安全性和使用效率[8]。因此，在建造智慧血液存儲系統(tǒng)時，需要同步建設(shè)空氣管理系統(tǒng)。空氣管理系統(tǒng)主要有兩方面用途：一是為冷庫提供壓縮空氣，使庫內(nèi)保持正壓狀態(tài)，避免室外濕熱空氣進(jìn)入而結(jié)霜；二是干燥空氣中的水汽，使冷庫內(nèi)空氣濕度維持在最佳狀態(tài)。同時，冷庫還應(yīng)配備門邊加熱裝置和呼救裝置，以備人員誤入后緊急逃生。

2.1.2 貨架 貨架安全措施主要是在貨架不銹鋼導(dǎo)軌上安裝光電傳感器。其作用主要有：一是確定此工位上是否有儲血盤，以便系統(tǒng)自動分配儲血盤位置；二是確定儲血盤位置是否正確，以保證機(jī)械手運(yùn)行安全。該傳感器需和機(jī)械手系統(tǒng)聯(lián)動。

2.1.3 機(jī)械手 機(jī)械手通道宜采用光電傳感器，一旦有人員或者異物阻擋光電信號，機(jī)械手會自動停止，并發(fā)出報警信息，提醒工作人員查看。機(jī)械手電機(jī)宜加裝過載保護(hù)，用于判斷低溫時儲血盤是否被凍住。

2.2 軟件的安全措施

軟件設(shè)計須遵循國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。在軟件建模、分析、設(shè)計過程中，需充分考慮軟件的安全需求。具體措施包括：(1)聘請第三方檢測機(jī)構(gòu)，對軟件安全性進(jìn)行評估和檢測；(2)設(shè)置訪問權(quán)限，允許軟件開發(fā)工程師遠(yuǎn)程操作；(3)安裝殺毒軟件和防火墻；(4)加強(qiáng)對軟件開發(fā)工程師、使用者的教育和技能培訓(xùn)等。

3 應(yīng)用效果

3.1 提高了存儲效率

常規(guī)血液存儲系統(tǒng)中，血液按照血液品種和血型存放，多為人工操作，在血液偏型時易出現(xiàn)血型貨架使用失衡問題。智慧血液存儲系統(tǒng)采用新式貨架，其軟件系統(tǒng)能自動分配存儲空間，從而更加合理并充分利用庫容量，提高了存儲效率。

3.2 提高了出庫效率

常規(guī)血液存儲系統(tǒng)未與血站和醫(yī)院信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，無法根據(jù)醫(yī)院訂單按照“先入先出”原則自動取血，需要人工操作。智慧血液存儲系統(tǒng)能夠按照提前設(shè)定原則，由機(jī)械手自動將醫(yī)院所需血液送到取血窗口，同時做好血液條碼核對工作，這樣既提高了出庫效率，又節(jié)省了人力，還避免了人為錯誤的發(fā)生。

3.3 提高了血液盤點效率

常規(guī)血液存儲系統(tǒng)下，工作人員每天需要花費(fèi)1 h～3 h進(jìn)行庫存盤點。人工盤點時，需將血液從冰箱或冷庫取出，人工核對和標(biāo)識，這樣就增加了血液暴露風(fēng)險；同時，人工盤點容易發(fā)生磕碰，導(dǎo)致破袋。智慧血液存儲系統(tǒng)的庫存盤點是由機(jī)械手在夜間自動完成，既減少了人為觸碰，又縮短了血液暴露在常溫下的時間。

3.4 減少了維護(hù)保養(yǎng)頻次

常規(guī)血液存儲系統(tǒng)下，每周需檢查蒸發(fā)器，每隔半月或一個月需清理蒸發(fā)器冰霜。智慧血液存儲系統(tǒng)配備有空氣管理系統(tǒng)，維護(hù)周期較長，僅需一個月檢查一次蒸發(fā)器，每隔半年視情況清理蒸發(fā)器冰霜即可。維護(hù)周期變長后，減少了冷庫開門次數(shù)，縮短了冷庫開門時間，降低了溫度波動對血液(尤其是血漿)質(zhì)量的影響，確保了血液存儲安全。

4 結(jié)語

智慧血液存儲系統(tǒng)將機(jī)械自動化、信息自動化、人工智能等技術(shù)應(yīng)用于血液存儲系統(tǒng)中，通過庫體模塊化設(shè)計、貨架優(yōu)化設(shè)計、機(jī)械手自動化設(shè)計、軟件信息化和智能化設(shè)計，提升了血液存儲系統(tǒng)溫度的穩(wěn)定性，增加了庫容量和承載性，縮短了工作人員進(jìn)入低溫環(huán)境的時間，實現(xiàn)了信息共享，保障了血液安全。

但其也存在一定提升空間：(1)目前采用血液標(biāo)簽為高頻RFID標(biāo)簽，讀取距離短，且標(biāo)簽在經(jīng)過RFID閱讀器時必須傾斜或水平放置，影響了讀取速度；(2)血液入庫采用人工分型、包裝、擺盤，勞動強(qiáng)度大；(3)存取模式為人工小車+提升機(jī)搬運(yùn)，效率低，安全系數(shù)低。

后續(xù)智慧血液存儲系統(tǒng)將從以下方面改進(jìn)：(1)采用超高頻RFID標(biāo)簽替換現(xiàn)有高頻RFID標(biāo)簽，提高讀取速度，延長讀取距離。同時，將超高頻RFID標(biāo)簽應(yīng)用于血站檔案存儲、血液檢測以及血液采集與分離中，從血液采集源頭實現(xiàn)信息化、智慧化。(2)升級改造現(xiàn)有貼簽包裝一體機(jī)，建立流水線，實現(xiàn)自動分型裝盤。(3)考慮采用自動導(dǎo)引運(yùn)輸車自動搬運(yùn)，提高搬運(yùn)效率。