羅華生 伍康振 廖建宇

肇慶市第一人民醫(yī)院于2011年1月購入1臺(tái)VITROS Fusion 5.1型全自動(dòng)干式生化分析儀(美國(guó)強(qiáng)生公司)，用于急診檢驗(yàn)。該儀器采用MicroSlide干化學(xué)技術(shù)[1]無需試劑制備，無需水路，具有污染小、結(jié)果穩(wěn)定、速度快等優(yōu)點(diǎn)[2]?？蔀榕R床提供快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果，解決了濕式生化測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)的問題。該儀器機(jī)械運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)多，且全天不間斷運(yùn)行，容易因機(jī)械磨損或傳感器積塵而產(chǎn)生故障[3]。孵育盤系統(tǒng)故障是常見故障，一旦發(fā)生所有在測(cè)項(xiàng)目均會(huì)中斷，需要重新測(cè)試，影響臨床對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果的獲取，而且會(huì)增加生化干片耗材及試劑的非正常損耗[4]。為了降低孵育盤系統(tǒng)的故障率，通過分析該儀器孵育盤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理以及故障，對(duì)孵育盤系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行技術(shù)改造，并對(duì)改造后的效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

表1 2011-2014年孵育盤維護(hù)周期

表2 2011-2014年孵育盤故障發(fā)生次數(shù)

1 孵育盤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理

孵育盤系統(tǒng)是該儀器的核心部件，干片和樣本的孵育及結(jié)果判讀均通過該系統(tǒng)完成。孵育盤系統(tǒng)采用CM/RT環(huán)和PM環(huán)形成三個(gè)同心位置，外層PM環(huán)用來孵育電位測(cè)定干片，內(nèi)層CM/RT環(huán)用來孵育CM、免疫率和IR微型干片，兩個(gè)環(huán)可分別單獨(dú)旋轉(zhuǎn)。PM環(huán)外周為齒輪狀，由加熱底盤上的5個(gè)凸輪固定，依靠其驅(qū)動(dòng)電機(jī)齒輪與外周咬合進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；CM/RT環(huán)由加熱底盤上的3個(gè)硬膠墊片支撐、2個(gè)導(dǎo)輪機(jī)構(gòu)固定，通過其驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)皮帶牽動(dòng)旋轉(zhuǎn)。孵育盤系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)的每個(gè)位置均由光耦傳感器監(jiān)測(cè)，其故障表現(xiàn)為轉(zhuǎn)動(dòng)不到位。由孵育盤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可知，孵育盤轉(zhuǎn)動(dòng)不到位包括M環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)不到位和CM/RT環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)不到位[5]。孵育盤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 孵育盤結(jié)構(gòu)

2 孵育盤系統(tǒng)的故障分析

孵育盤系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)不到位多為位置傳感器積塵或機(jī)械磨損引起，做好儀器的日常保養(yǎng)并定期更換容易磨損的配件，可有效降低故障發(fā)生的概率[6]。對(duì)改造前的孵育盤系統(tǒng)維護(hù)周期及故障發(fā)生次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)見表1和表2，提示孵育盤系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)不到位的原因?yàn)镃M/RT環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)不到位。因此，為降低孵育盤系統(tǒng)的故障率，應(yīng)避免CM/RT環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)不到位的情況發(fā)生。

3 CM/RT環(huán)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)力學(xué)分析

CM/RT環(huán)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)由CM/RT環(huán)、加熱底盤、硬膠墊片、導(dǎo)輪機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及皮帶組成。CM/RT環(huán)的重力點(diǎn)均在3個(gè)硬膠墊片上，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)造成墊片磨損；CM/RT環(huán)由導(dǎo)輪機(jī)構(gòu)固定，在皮帶牽引下會(huì)與導(dǎo)輪機(jī)構(gòu)形成一個(gè)相對(duì)作用力，且與導(dǎo)輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)摩擦力的大小與皮帶的張力(記為F0)成正比；CM/RT環(huán)與皮帶接觸部分為平滑弧面，依靠與皮帶的摩擦力轉(zhuǎn)動(dòng)[7]。

CM/RT環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到3個(gè)摩擦力的作用:①與墊片的滑動(dòng)摩擦力(記為F1)，F(xiàn)1=μ1×G1(μ1為墊片與CM/RT環(huán)的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，G1為CM/RT環(huán)的重力)；②與滑輪的滾動(dòng)摩擦力(記為F2)，F(xiàn)2=μ2×F0(μ2為滑輪與CM/RT環(huán)的摩擦系數(shù))；③與皮帶的摩擦力(記為F3)，F(xiàn)3=μ3×F0(μ3為皮帶與CM/RT環(huán)的摩擦系數(shù))。CM/RT環(huán)的正常轉(zhuǎn)動(dòng)，要滿足F3=F1+F2，此時(shí)F3為靜摩擦力。若F3＜F1+F2時(shí)F3為滑動(dòng)摩擦力，即皮帶打滑，致CM/RT環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)不到位[8-10]。

隨著儀器的日常使用，其墊片、導(dǎo)輪機(jī)構(gòu)和皮帶均會(huì)受到相應(yīng)磨損。墊片磨損后μ1增大；滑輪磨損后μ2增大；皮帶磨損后μ3減少。G1的大小為恒定，若皮帶張力不變，則F1和F2相應(yīng)增大，F(xiàn)3則減少。CM/RT環(huán)和皮帶出現(xiàn)滑動(dòng)摩擦概率增大，進(jìn)而加快皮帶磨損。若皮帶張力減少，可減少導(dǎo)輪磨損，但易引起滑動(dòng)摩擦。若皮帶張力增大，可減少滑動(dòng)摩擦，但會(huì)加快導(dǎo)輪和皮帶的磨損[11]。

表3 2011-2017年CM/RT環(huán)維護(hù)周期

表4 2011-2017年CM/RT環(huán)故障發(fā)生情況

4 CM/RT環(huán)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)改造

降低CM/RT環(huán)和皮帶出現(xiàn)滑動(dòng)摩擦概率有兩種方法:①減小墊片、導(dǎo)輪和皮帶的磨損；②增大F3。因CM/RT環(huán)的重量大小不變，墊片的磨損只與其使用時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)，而導(dǎo)輪和皮帶的磨損不僅和使用時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，還和皮帶張力(即皮帶的松緊度)有關(guān)。皮帶張力大小的調(diào)節(jié)則十分重要，由F3=F1+F2=μ1×G1+μ2×F0可得F0=μ1×G1/(μ3-μ2)，當(dāng)皮帶張力大小滿足該條件時(shí)，可將導(dǎo)輪和皮帶的磨損降到最低。因此，要增大CM/RT環(huán)與皮帶的摩擦力F3，可從增大μ3入手[12-13]。

4.1 改造方法

將CM/RT環(huán)與皮帶接觸部分的平滑面改為齒狀面。使用PVC硬塑做成的外表面為齒狀面，內(nèi)表面為平滑面的圓環(huán)粘套在與皮帶接觸的圓環(huán)上，齒狀面可與皮帶剛好咬合(圖2)。

圖2 CM/RT環(huán)改造前后對(duì)比

將CM/RT驅(qū)動(dòng)電機(jī)的固定方式由螺絲固定改為懸掛可活動(dòng)方式。在CM/RT電機(jī)機(jī)架上增設(shè)一個(gè)可活動(dòng)的電機(jī)座和兩根牽引彈簧，電機(jī)通過活動(dòng)機(jī)座懸掛在機(jī)架上，彈簧牽拉機(jī)座和電機(jī)的彈力與皮帶張力形成一對(duì)大小相等、方向相反的相互作用力(圖3)[14]。

圖3 CM/RT環(huán)電機(jī)和支架改造前后對(duì)比

4.2 改造后效果分析

通過將CM/RT環(huán)上的平滑面改為齒狀面，再通過皮帶咬合轉(zhuǎn)動(dòng)，增大了摩擦力，有效防止了皮帶打滑；CM/RT環(huán)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的固定方式改為彈簧懸掛可活動(dòng)方式，皮帶松緊度可由彈簧自動(dòng)調(diào)整，無需再手動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)機(jī)架位置。因手動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)機(jī)架位置較難把握牽引力度，易造成滑輪和皮帶磨損，改用彈簧自動(dòng)調(diào)整方式后可使皮帶張力度控制在合適范圍，有效降低導(dǎo)輪和皮帶磨損。自2015年5月對(duì)孵育盤系統(tǒng)進(jìn)行改造后，CM/RT環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)不到位的故障率明顯降低，其維護(hù)周期及故障發(fā)生次數(shù)統(tǒng)計(jì)見表3和表4。

5 小結(jié)

針對(duì)孵育盤系統(tǒng)的改造是在儀器生產(chǎn)廠商指導(dǎo)下進(jìn)行，并已通過了校準(zhǔn)和驗(yàn)證，是在不改變儀器技術(shù)性能指標(biāo)和確保檢測(cè)分析結(jié)果準(zhǔn)確性的前提下，對(duì)儀器孵育盤系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行的改進(jìn)[15-16]。經(jīng)過近年實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和效果觀察，改造后可有效降低儀器孵育盤系統(tǒng)發(fā)生故障的概率，從而減少了生化干片試劑耗材的非正常損耗，提高了儀器的使用效率，更好地服務(wù)于臨床。