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(shí)間的延長(zhǎng)，Ⅷ因子活性會(huì)降低，會(huì)影響冷沉淀制備的質(zhì)量。因此，制備過(guò)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(diǎn)以前、下午14點(diǎn)以后進(jìn)行為宜。收獲一般包括除秧、挖掘、揀薯、貯藏前分級(jí)和運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程。

將小麥醬油的pH值穩(wěn)定在6.5，導(dǎo)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(guó)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(guò)程中存在凝血因子損耗多、溫度難控制等多個(gè)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(méi)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(shí)，上清血漿隨時(shí)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(dǎo)致了流速慢、甚至不流出的問(wèn)題，使制備時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，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(jì)、單片機(jī)控制、步進(jìn)電機(jī)為執(zhí)行模塊的冷沉淀制備輔助裝置。此裝置利用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)調(diào)速，將血袋管道置于步進(jìn)電機(jī)裝置內(nèi)，利用機(jī)械力將融化血漿及時(shí)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(shí)間過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)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(jì)

本裝置基于ALIENTEK MiniSTM32單片機(jī)[5]進(jìn)行開(kāi)發(fā)，單片機(jī)，見(jiàn)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(dòng)模塊5部分構(gòu)成，系統(tǒng)原理，見(jiàn)圖1。

根據(jù)硬件原理圖，將各模塊進(jìn)行連接，設(shè)計(jì)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(dòng)器供電，單片機(jī)將脈沖信號(hào)與驅(qū)動(dòng)器DIR端口相連，控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)與調(diào)速，單片機(jī)PC部分端口與按鍵模塊連接，控制步進(jìn)電機(jī)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(jìn)行制備，本文研制的裝置作為水浴融化箱的輔助裝置獨(dú)立使用，不與水浴融化箱相互連接，獨(dú)立供電，獨(dú)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(lái)院體檢的健康志愿者53例作為對(duì)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(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

圖1 系統(tǒng)原理圖

圖2 ALIENTEK MiniSTM32單片機(jī)

1.3 執(zhí)行模塊

利用Keil（Keilu Vision 5）軟件，可以完成對(duì)系統(tǒng)程序的編寫(xiě)開(kāi)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(fù)責(zé)其他任務(wù)的調(diào)度，按鍵發(fā)生任務(wù)負(fù)責(zé)設(shè)備的具體執(zhí)行要求。通過(guò)Keil軟件生成hex文件，hex可以燒寫(xiě)到STM32F103RBT6中執(zhí)行。程序可以通過(guò)FlyMcu軟件工具進(jìn)行燒錄。整個(gè)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速是由單片機(jī)脈沖信號(hào)控制，通過(guò)改變脈沖信號(hào)的頻率實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速。整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程圖，見(jiàn)圖7。

圖3 步進(jìn)電機(jī)

1.4 方案實(shí)現(xiàn)

ALIENTEK MiniSTM32開(kāi)發(fā)板的特點(diǎn)包括：① 小巧，整個(gè)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(kuò)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(jì)

步進(jìn)電機(jī)是一種將數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（即步進(jìn)角、步距角）[6]，通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)必須匹配相應(yīng)驅(qū)動(dòng)器[7-8]，才能夠接受控制器（CPU、PLC等）的數(shù)字信號(hào)。本裝置采用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行模塊，為將血袋管路更好置于步進(jìn)電機(jī)內(nèi)，專(zhuān)門(mén)制作管路放置凹槽，可根據(jù)管路粗細(xì)自主調(diào)節(jié)，見(jiàn)圖3。

圖7 軟件設(shè)計(jì)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(jì)，解決冷沉淀制備中制備時(shí)間過(guò)長(zhǎng)影響制品質(zhì)量的問(wèn)題。裝置研制完成后，在我站成分科專(zhuān)門(mén)設(shè)置對(duì)照組對(duì)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，水浴融化虹吸法的制備時(shí)間為121 min，冷沉淀制備輔助裝置的制備時(shí)間為102 min。通過(guò)實(shí)驗(yàn)制備時(shí)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(shí)間，提高了工作效率。

結(jié)合所建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用多目標(biāo)遺傳算法在Matlab環(huán)境下編程求解。得到分時(shí)發(fā)布前、后的定價(jià)方案與原定價(jià)方案的實(shí)施效果評(píng)價(jià)如圖2。

3.2 討論

目前國(guó)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(lái)冷沉淀制備方法的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新的采用mini STM32F103RBT6單片機(jī)作為控制模塊，步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)調(diào)速功能，將機(jī)械力與壓差作用力合成作用于血袋管道，形成自動(dòng)控制排漿，用于冷沉淀制備過(guò)程中輔助融化的血漿流出。相對(duì)之前的制備方法[16-17]，加快融化血漿及時(shí)有效的排出，縮短制備時(shí)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(qǐng)專(zhuān)業(yè)公司對(duì)裝置進(jìn)行專(zhuān)業(yè)制作，對(duì)外殼進(jìn)行專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)，同時(shí)加強(qiáng)整個(gè)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(jìn)一步對(duì)這4組檔位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，評(píng)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(guò)程中，不斷地進(jìn)行改進(jìn)與升級(jí)。