单标本气动传输系统在智慧化实验室中的应用

董旭才，李斌，曹聪聪，马倩，王娇，曾宪飞

(西安区域医学检验中心有限公司普检部，西安 710038)

医院物流传输系统是物流传输在医疗领域的延伸，是信息技术、光电技术及机械传动装置等一系列的技术和设施的整合。医院物流传输系统可有效地将临床科室、药房、检验科、手术室的物品实现设定区域内的运输[1]。为了减少人力支出，减少人为误差，提高工作效率，越来越多的医疗机构使用医院物流传输系统。大部分医疗机构都是使用护工加电梯模式，效率低下且错误率高。医院物流具有多向性、随机性和零星性的特点[2]，消耗医院人员和患者大量的精力和时间，所以医院需要更智能的设备改善物流现状。

医院的物流传输系统可以将血液标本或者医疗物资快速、高效传输到实验室，加快标本及物资处理时间和周转时间[3-4]。现代物流传输系统能够实现医院内物流和人流的分离，实现“物流替代人流”的物流传输，将逐步成为医院物流传输系统的发展方向[5]。医院物流输送系统的发展趋于多样化和智能化，多元化主要是医院物流传输类型多样化；智能化主要是物资传输过程中实现实时监测、可溯源、自动故障识别和远程维护系统等[6]。

1 物流传输系统的种类及特点

1.1医用气动物流传输系统 传统的气动物流传输系统使用传输瓶为炮弹形或胶囊形，单次传输质量为5～8 kg，传输速度为5～8 m/s，适用于传输一些小件、急用物品[7]。其优点为传输速度快、效率高、方便清洁、使用频率高、占用空间小、普及率高、造价低、可以点对点传输。满足急救、检验等小物品的高效传输，有效节省部门人力、物力和时间，降低医疗劳动强度，有助于提高医疗服务效率[7]。缺点为传送的物品体积比较小，质量轻。需要给各站点配备专用的传输瓶，实验室需预留的管道比较大，对空气压缩机要求比较高。同一路径只允许进行1个实时传输任务，无法实现任务连续发送。传输系统的动力主要依靠管道内压差，整个系统中对管道密闭性要求很高，系统维护专业性要求高[8]。

1.2轨道式物流传输系统 在智能系统控制下，利用智能轨道载物小车在专用轨道上传输物品的系统。轨道小车单次传输重量为10～15 kg，水平传输速度为0.5 m/s，垂直传输速度为0.3 m/s，其优点为传输的医疗物资比医用气动物流传输系统体积更大，质量更重[7]。轨道中可同时发送多辆小车用于供应室的批量大输液、大量检验标本和物品产品、规划及时性材料的运输[9]。轨道物流传输系统可满足大部分医用物品运输要求，单次传输量较大，减少医院的运行成本，提高医院的综合效益[8]。

1.3箱式物流传输系统 箱式物流传输系统以传输带为动力在垂直管井和水平传送带中传输各种专用传送箱物流传输系统属于传统工业和仓储物流产业衍生系统。其水平方向的速度0.5～1 m/s，垂直方向速度为0.3～0.5 m/s，输送质量可达30～50 kg[10]。其优点为单箱载重量大。此外，系统所涉及的消防措施仅部分满足国家消防要求防法规要求[9]。相比于其他物流形式，其运行能耗和投资费用也相对较大[3]。

1.4自动导引车传输系统 自动导引车传输系统(automated guided vehicle，AGV)也称为无轨柔性传输系统、自动导车载物系统。行驶速度为最大1 m/s，最小0.1 m/min[6]。其优点为可实现无人操纵的运输作业，机动能力强；可识别提前设置的路线和定位。AGV载重量可以根据需要设计，甚至可传输400 kg以上的物品。AGV自动导引车传输系统主要用于取代劳动密集型手推车。它可以携带大型物品，具有绝对的载重优势。它不需要专业运输通道，可以在建筑物或楼层之间传输[8]。缺点是不能点对点传输，跨楼层传输要求高，传输速度慢。

2 物流传输系统的选用

不同的医院及实验室均应根据自身条件及需求选用合适的物流传输系统。以下为本实验室特点及选取物流传输系统的依据。

2.1占地面积大 西安区域医学检验中心普检部于2021年投入使用，分为一层普检部(Ⅰ)和二层普检部(Ⅱ)，占地面积约1 500 m2。

2.2设备自动化程度高 普检部(Ⅰ)配备了2条贝克曼Power Express流水线，将生化分析仪、免疫分析仪、血细胞分析仪等与实验室分析前和分析后系统通过实验室自动化整合。普检部(Ⅱ)也配备了多条自动化检测流水线，其中罗氏CCM流水线整合了多台生化分析仪、免疫分析仪、全自动分子生物学分析仪、全自动模块式血液体液分析仪、全自动推片染片系统、血细胞形态学分析仪、糖化血红蛋白分析仪及前、后处理单元等多台检测设备。设备自动化程度高，需要配备先进的物流传输系统。

2.3设备及检验项目多 目前普检部实验室共50余台设备，共开展400余项检验项目。既有流水线标本，也有手工标本，如何把标本迅速准确地分配到相应的设备等问题亟需解决。

2.4实验大楼不具备大改建的前提 之前实验大楼已经建成，不具备大规模改造的条件，所以比如轨道式物流传输系统、高架单轨推车传输系统不适用于本实验室。

2.5标本类型单一 除去少量的体液标本，其余均为真空采血管的血液标本。选用的真空采血管均为标准类型。实验大楼已建有标本转运电梯负责转运非采血管标本，试剂转运电梯负责转运体积较大的耗材和试剂。

2.6智能化需求 由于分拣标本会耗费大量的人力和物力，而且效率低，错误率高[11]。智能化要求标本全流程监控，可追溯信息。

2.7单标本气动运输系统的选用 基于实验室的实际情况，借鉴先进发展理念，选择合适的物流传输系统，进行站点及配置设计，充分体现智能化、高效率、安全性、可靠性、可拓展性。各系统尽可能物尽其用、相互补充；合理利用空间，需符合消防规范；融合设计，降低运行的能耗，符合绿色环保的理念。调研和分析多家公司后采用了江苏雷镈智能科技公司的单标本气动传输系统。

3 单标本气动传输系统配备条件

单标本气动传输系统分为拆包工作台、L-01机械传输轨道、S-1400Ⅱ全自动真空采血管分拣核收系统、Whistle-M单标本气动即时传输发射端及气动传输轨道等，需配备空气压缩机和流水线的样本对接模块，可以实现气动传输系统和流水线的完美对接。

目前本实验室选择的空气压缩系统为西安索兰节能科技公司配套系统，其中包括：无油涡旋空压机VT30-10、微油涡旋空压机V15-10、冷冻式压缩空气干燥器D294VNR-A、吸附式压缩空气干燥器D198VET40、压缩空气过滤器、储气罐等,为单标本气动传输系统及流水线提供稳定充足的气压。

单标本气动传输系统的布局如图1和图2。单标本气动传输系统和实验室信息系统(LIS)连接，前处理组接收标本后直接进入拆包工作台和L-01机械传输轨道平均分配进入雷镈S-1400Ⅱ全自动真空采血管分拣核收系统。从分拣核收系统分出六条气动管道，其中2条分别连接一楼流水线接收端1和2，其他4条气动管道穿过一、二楼天花板再下降连接在二楼流水线3～6。

图1 西安区域医学检验中心普检部(Ⅰ)单标本气动运输布局图

图2 西安区域医学检验中心普检部(Ⅱ)单标本气动运输布局图

按照下列提前设定好的分拣规则进入各单元。

普检部(Ⅰ)的项目分别通过Whistle-M分配到2条贝克曼PE流水线。Whistle-M到贝克曼PE流水线(Ⅰ)共30米，Whistle-M到贝克曼PE流水线(Ⅱ)共35米。

普检部(Ⅱ)的项目分别通过Whistle-M分配到二楼罗氏流水线。Whistle-M到罗氏CCM流水线对接模块1共50米，Whistle-M到罗氏CCM流水线对接模块2共60米。

普检部(Ⅰ)或普检部(Ⅱ)的标本但是项目不在流水线的会被分配到S-1400Ⅱ全自动真空采血管分拣核收系统提前预设的各设备的分拣仓，而因为错误识别或者无法识别的标本也会分配到错误分拣仓。

实验室为了弥补无法转运物资的缺点还为单标本气动传输系统配备了雷镈T-01智能导航运输车，可以在单层实验室中进行试剂耗材转运，而跨层试剂转运可以使用试剂转运电梯。

4 单标本气动传输系统的优点

4.1智能化 样本分拣核收系统与LIS无缝连接，利用分拣核收系统的条形码识别能从LIS中获取项目信息。此系统为单标本传输，可以通过条形码中项目的设置，把每个标本通过管道传输到相应的样本接收单元。不再使用人工去分拣标本项目，实现了封闭式的试管样本智能化和自动化的接收、分拣。既帮助实验室提高了工作效率，有效缩短了TAT，又避免了人为差错。实验室标本一般都是大批量到达，项目也比较复杂。因此，标本条形码区域无法打印全部项目，仅凭肉眼去判断项目而进行分拣难度很大。在这一阶段出现风险的证据来自一些论文，这些论文讨论了引入自动化的预分析机器人工作站的影响。特别是在Herrmann等[12]的研究中，在引入分析前工作站后，排序、发送、泄露和标签错误的数量显著减少。例如，分类和发送错误从7 950个/月下降到477个/月，标签错误从6 668个/月下降到33个/月，生物危害暴露事件从2 658个/月下降到6个/月。

4.2高效性 气动传输系统利用1周时间进行了225 000根真空采血管的疲劳测试，气动传输分拣核收系统为速度3 000份标本/小时。人工分拣核收600份标本/小时。忽略掉人工分拣的错误率，气动传输系统能提高分检效率5倍左右。气动传输速度为8～15 m/s，而人步行速度约为1 m/s，大大提高运输速度。分拣人员从4人减少到1人，更减少了工作时间，而且普检部(Ⅱ)的跨楼层转运更省去了电梯或人工上下楼梯的时间。

4.3精确性 传统的物流传输系统是无法做到点对点传输。即使现在比较先进的传输瓶类型气动传输里面的物品也做不到一一区分，而且还需要人工进行初步分拣。单标本气动传输系统可以做到识别每一份标本的条形码从而达到精准传输，减少了人工干预和人力劳动。

4.4科学性 血液标本自动排队发送，以平均8 m/s的速度抵达接收单元，流水线对接模块具有主动式气垫缓冲系统，可将高速飞行的标本悬停缓降，保证标本质量和安全。系统可与采血桌轨道、分拣机、各大品牌分析仪器无缝衔接，提升全实验室自动化水平。普检部(Ⅱ)的跨楼层转运，速度更快，而且可以使样本流和人流分开，更好地保证实验室生物安全。

4.5溯源性 气动传输系统配上电子信息系统可以减少纸质记录单。每一个步骤都会通过电子信息系统记录，可追溯、可记录、方便保存、方便管理，可以有效减少实验室管理中繁重的表格表单记录。

5 单标本气动传输系统的缺点及解决方案

单标本气动传输系统虽然优点很多，但仍有不可忽略的缺点。采用单气道传输，只能传输真空采血管。真空采血管的型号和规格均需要提前进行试验。本实验室标本以真空采血管为主，其余不是真空采血管的标本可以利用实验室的样本转运梯进行转运。试剂耗材可利用雷镈T-01智能导航运输车转运。单标本气动传输系统需要空压机进行空气的抽取及压缩作为动力。本实验室设置有独立的空压机房，并由具有特种设备资格的人员使用和管理。

单标本气动传输系统流水线对接模块具有主动式气垫缓冲系统，可将高速飞行的标本悬停缓降，但是否对检验结果造成影响尚需观察。气动管道传输系统对血钾[13]、凝血及血小板功能指标[14]的检测结果均有影响。

6 结语

单标本气动传输系统使用后普检部实验室差错率降低，智能化提高，转运时间(TAT)缩短，保证了样本检验效率，节省了样本转运人力成本。实践证明，本实验室对于单标本气动传输系统的选用切实有效，本案例可以为同行业者提供借鉴。