單標本氣動傳輸系統在智慧化實驗室中的應用

董旭才，李斌，曹聰聰，馬倩，王嬌，曾憲飛

(西安區域醫學檢驗中心有限公司普檢部，西安 710038)

醫院物流傳輸系統是物流傳輸在醫療領域的延伸，是信息技術、光電技術及機械傳動裝置等一系列的技術和設施的整合。醫院物流傳輸系統可有效地將臨床科室、藥房、檢驗科、手術室的物品實現設定區域內的運輸[1]。為了減少人力支出，減少人為誤差，提高工作效率，越來越多的醫療機構使用醫院物流傳輸系統。大部分醫療機構都是使用護工加電梯模式，效率低下且錯誤率高。醫院物流具有多向性、隨機性和零星性的特點[2]，消耗醫院人員和患者大量的精力和時間，所以醫院需要更智能的設備改善物流現狀。

醫院的物流傳輸系統可以將血液標本或者醫療物資快速、高效傳輸到實驗室，加快標本及物資處理時間和周轉時間[3-4]?，F代物流傳輸系統能夠實現醫院內物流和人流的分離，實現“物流替代人流”的物流傳輸，將逐步成為醫院物流傳輸系統的發展方向[5]。醫院物流輸送系統的發展趨于多樣化和智能化，多元化主要是醫院物流傳輸類型多樣化；智能化主要是物資傳輸過程中實現實時監測、可溯源、自動故障識別和遠程維護系統等[6]。

1 物流傳輸系統的種類及特點

1.1醫用氣動物流傳輸系統 傳統的氣動物流傳輸系統使用傳輸瓶為炮彈形或膠囊形，單次傳輸質量為5～8 kg，傳輸速度為5～8 m/s，適用于傳輸一些小件、急用物品[7]。其優點為傳輸速度快、效率高、方便清潔、使用頻率高、占用空間小、普及率高、造價低、可以點對點傳輸。滿足急救、檢驗等小物品的高效傳輸，有效節省部門人力、物力和時間，降低醫療勞動強度，有助于提高醫療服務效率[7]。缺點為傳送的物品體積比較小，質量輕。需要給各站點配備專用的傳輸瓶，實驗室需預留的管道比較大，對空氣壓縮機要求比較高。同一路徑只允許進行1個實時傳輸任務，無法實現任務連續發送。傳輸系統的動力主要依靠管道內壓差，整個系統中對管道密閉性要求很高，系統維護專業性要求高[8]。

1.2軌道式物流傳輸系統 在智能系統控制下，利用智能軌道載物小車在專用軌道上傳輸物品的系統。軌道小車單次傳輸重量為10～15 kg，水平傳輸速度為0.5 m/s，垂直傳輸速度為0.3 m/s，其優點為傳輸的醫療物資比醫用氣動物流傳輸系統體積更大，質量更重[7]。軌道中可同時發送多輛小車用于供應室的批量大輸液、大量檢驗標本和物品產品、規劃及時性材料的運輸[9]。軌道物流傳輸系統可滿足大部分醫用物品運輸要求，單次傳輸量較大，減少醫院的運行成本，提高醫院的綜合效益[8]。

1.3箱式物流傳輸系統 箱式物流傳輸系統以傳輸帶為動力在垂直管井和水平傳送帶中傳輸各種專用傳送箱物流傳輸系統屬于傳統工業和倉儲物流產業衍生系統。其水平方向的速度0.5～1 m/s，垂直方向速度為0.3～0.5 m/s，輸送質量可達30～50 kg[10]。其優點為單箱載重量大。此外，系統所涉及的消防措施僅部分滿足國家消防要求防法規要求[9]。相比于其他物流形式，其運行能耗和投資費用也相對較大[3]。

1.4自動導引車傳輸系統 自動導引車傳輸系統(automated guided vehicle，AGV)也稱為無軌柔性傳輸系統、自動導車載物系統。行駛速度為最大1 m/s，最小0.1 m/min[6]。其優點為可實現無人操縱的運輸作業，機動能力強；可識別提前設置的路線和定位。AGV載重量可以根據需要設計，甚至可傳輸400 kg以上的物品。AGV自動導引車傳輸系統主要用于取代勞動密集型手推車。它可以攜帶大型物品，具有絕對的載重優勢。它不需要專業運輸通道，可以在建筑物或樓層之間傳輸[8]。缺點是不能點對點傳輸，跨樓層傳輸要求高，傳輸速度慢。

2 物流傳輸系統的選用

不同的醫院及實驗室均應根據自身條件及需求選用合適的物流傳輸系統。以下為本實驗室特點及選取物流傳輸系統的依據。

2.1占地面積大 西安區域醫學檢驗中心普檢部于2021年投入使用，分為一層普檢部(Ⅰ)和二層普檢部(Ⅱ)，占地面積約1 500 m2。

2.2設備自動化程度高 普檢部(Ⅰ)配備了2條貝克曼Power Express流水線，將生化分析儀、免疫分析儀、血細胞分析儀等與實驗室分析前和分析后系統通過實驗室自動化整合。普檢部(Ⅱ)也配備了多條自動化檢測流水線，其中羅氏CCM流水線整合了多臺生化分析儀、免疫分析儀、全自動分子生物學分析儀、全自動模塊式血液體液分析儀、全自動推片染片系統、血細胞形態學分析儀、糖化血紅蛋白分析儀及前、后處理單元等多臺檢測設備。設備自動化程度高，需要配備先進的物流傳輸系統。

2.3設備及檢驗項目多 目前普檢部實驗室共50余臺設備，共開展400余項檢驗項目。既有流水線標本，也有手工標本，如何把標本迅速準確地分配到相應的設備等問題亟需解決。

2.4實驗大樓不具備大改建的前提 之前實驗大樓已經建成，不具備大規模改造的條件，所以比如軌道式物流傳輸系統、高架單軌推車傳輸系統不適用于本實驗室。

2.5標本類型單一 除去少量的體液標本，其余均為真空采血管的血液標本。選用的真空采血管均為標準類型。實驗大樓已建有標本轉運電梯負責轉運非采血管標本，試劑轉運電梯負責轉運體積較大的耗材和試劑。

2.6智能化需求 由于分揀標本會耗費大量的人力和物力，而且效率低，錯誤率高[11]。智能化要求標本全流程監控，可追溯信息。

2.7單標本氣動運輸系統的選用 基于實驗室的實際情況，借鑒先進發展理念，選擇合適的物流傳輸系統，進行站點及配置設計，充分體現智能化、高效率、安全性、可靠性、可拓展性。各系統盡可能物盡其用、相互補充；合理利用空間，需符合消防規范；融合設計，降低運行的能耗，符合綠色環保的理念。調研和分析多家公司后采用了江蘇雷镈智能科技公司的單標本氣動傳輸系統。

3 單標本氣動傳輸系統配備條件

單標本氣動傳輸系統分為拆包工作臺、L-01機械傳輸軌道、S-1400Ⅱ全自動真空采血管分揀核收系統、Whistle-M單標本氣動即時傳輸發射端及氣動傳輸軌道等，需配備空氣壓縮機和流水線的樣本對接模塊，可以實現氣動傳輸系統和流水線的完美對接。

目前本實驗室選擇的空氣壓縮系統為西安索蘭節能科技公司配套系統，其中包括：無油渦旋空壓機VT30-10、微油渦旋空壓機V15-10、冷凍式壓縮空氣干燥器D294VNR-A、吸附式壓縮空氣干燥器D198VET40、壓縮空氣過濾器、儲氣罐等,為單標本氣動傳輸系統及流水線提供穩定充足的氣壓。

單標本氣動傳輸系統的布局如圖1和圖2。單標本氣動傳輸系統和實驗室信息系統(LIS)連接，前處理組接收標本后直接進入拆包工作臺和L-01機械傳輸軌道平均分配進入雷镈S-1400Ⅱ全自動真空采血管分揀核收系統。從分揀核收系統分出六條氣動管道，其中2條分別連接一樓流水線接收端1和2，其他4條氣動管道穿過一、二樓天花板再下降連接在二樓流水線3～6。

圖1 西安區域醫學檢驗中心普檢部(Ⅰ)單標本氣動運輸布局圖

圖2 西安區域醫學檢驗中心普檢部(Ⅱ)單標本氣動運輸布局圖

按照下列提前設定好的分揀規則進入各單元。

普檢部(Ⅰ)的項目分別通過Whistle-M分配到2條貝克曼PE流水線。Whistle-M到貝克曼PE流水線(Ⅰ)共30米，Whistle-M到貝克曼PE流水線(Ⅱ)共35米。

普檢部(Ⅱ)的項目分別通過Whistle-M分配到二樓羅氏流水線。Whistle-M到羅氏CCM流水線對接模塊1共50米，Whistle-M到羅氏CCM流水線對接模塊2共60米。

普檢部(Ⅰ)或普檢部(Ⅱ)的標本但是項目不在流水線的會被分配到S-1400Ⅱ全自動真空采血管分揀核收系統提前預設的各設備的分揀倉，而因為錯誤識別或者無法識別的標本也會分配到錯誤分揀倉。

實驗室為了彌補無法轉運物資的缺點還為單標本氣動傳輸系統配備了雷镈T-01智能導航運輸車，可以在單層實驗室中進行試劑耗材轉運，而跨層試劑轉運可以使用試劑轉運電梯。

4 單標本氣動傳輸系統的優點

4.1智能化 樣本分揀核收系統與LIS無縫連接，利用分揀核收系統的條形碼識別能從LIS中獲取項目信息。此系統為單標本傳輸，可以通過條形碼中項目的設置，把每個標本通過管道傳輸到相應的樣本接收單元。不再使用人工去分揀標本項目，實現了封閉式的試管樣本智能化和自動化的接收、分揀。既幫助實驗室提高了工作效率，有效縮短了TAT，又避免了人為差錯。實驗室標本一般都是大批量到達，項目也比較復雜。因此，標本條形碼區域無法打印全部項目，僅憑肉眼去判斷項目而進行分揀難度很大。在這一階段出現風險的證據來自一些論文，這些論文討論了引入自動化的預分析機器人工作站的影響。特別是在Herrmann等[12]的研究中，在引入分析前工作站后，排序、發送、泄露和標簽錯誤的數量顯著減少。例如，分類和發送錯誤從7 950個/月下降到477個/月，標簽錯誤從6 668個/月下降到33個/月，生物危害暴露事件從2 658個/月下降到6個/月。

4.2高效性 氣動傳輸系統利用1周時間進行了225 000根真空采血管的疲勞測試，氣動傳輸分揀核收系統為速度3 000份標本/小時。人工分揀核收600份標本/小時。忽略掉人工分揀的錯誤率，氣動傳輸系統能提高分檢效率5倍左右。氣動傳輸速度為8～15 m/s，而人步行速度約為1 m/s，大大提高運輸速度。分揀人員從4人減少到1人，更減少了工作時間，而且普檢部(Ⅱ)的跨樓層轉運更省去了電梯或人工上下樓梯的時間。

4.3精確性 傳統的物流傳輸系統是無法做到點對點傳輸。即使現在比較先進的傳輸瓶類型氣動傳輸里面的物品也做不到一一區分，而且還需要人工進行初步分揀。單標本氣動傳輸系統可以做到識別每一份標本的條形碼從而達到精準傳輸，減少了人工干預和人力勞動。

4.4科學性 血液標本自動排隊發送，以平均8 m/s的速度抵達接收單元，流水線對接模塊具有主動式氣墊緩沖系統，可將高速飛行的標本懸停緩降，保證標本質量和安全。系統可與采血桌軌道、分揀機、各大品牌分析儀器無縫銜接，提升全實驗室自動化水平。普檢部(Ⅱ)的跨樓層轉運，速度更快，而且可以使樣本流和人流分開，更好地保證實驗室生物安全。

4.5溯源性 氣動傳輸系統配上電子信息系統可以減少紙質記錄單。每一個步驟都會通過電子信息系統記錄，可追溯、可記錄、方便保存、方便管理，可以有效減少實驗室管理中繁重的表格表單記錄。

5 單標本氣動傳輸系統的缺點及解決方案

單標本氣動傳輸系統雖然優點很多，但仍有不可忽略的缺點。采用單氣道傳輸，只能傳輸真空采血管。真空采血管的型號和規格均需要提前進行試驗。本實驗室標本以真空采血管為主，其余不是真空采血管的標本可以利用實驗室的樣本轉運梯進行轉運。試劑耗材可利用雷镈T-01智能導航運輸車轉運。單標本氣動傳輸系統需要空壓機進行空氣的抽取及壓縮作為動力。本實驗室設置有獨立的空壓機房，并由具有特種設備資格的人員使用和管理。

單標本氣動傳輸系統流水線對接模塊具有主動式氣墊緩沖系統，可將高速飛行的標本懸停緩降，但是否對檢驗結果造成影響尚需觀察。氣動管道傳輸系統對血鉀[13]、凝血及血小板功能指標[14]的檢測結果均有影響。

6 結語

單標本氣動傳輸系統使用后普檢部實驗室差錯率降低，智能化提高，轉運時間(TAT)縮短，保證了樣本檢驗效率，節省了樣本轉運人力成本。實踐證明，本實驗室對于單標本氣動傳輸系統的選用切實有效，本案例可以為同行業者提供借鑒。