智慧血液存储系统标准化建设探讨

——张兆敬 丛培芳 赵会霞 李志涛

2018年，青岛市按照分类推进指导原则，构建了全方位城市一体化输血管理智慧云平台[1]。平台围绕血液采集、成分制备、检验质控、储存发放、血液运输以及血液与医院的交接、医院之间的血液调配、输血不良反应的反馈等进行构建，同时兼容血站信息系统、第三方物流管理系统、医院信息系统等。智慧血液存储系统是该平台的基础组成部分，也是血液存储的关键环节，探讨其标准化建设尤为重要。对此，青岛市中心血站展开了积极探索。

1 智慧血液存储系统的标准化建设

1.1 硬件的标准化建设

1.1.1 冷库 按照不同建造方式，冷库可分为仓储建筑冷库和装配式冷库(又称“组合冷库”)两种。仓储建筑冷库分为冷库、高层冷库和高架冷库[2]；装配式冷库可以根据建设场地任意建造。智慧血液存储系统冷库最好采用装配式冷库。

冷库建设要满足国家《组合冷库》(JB/T 9061-2018)行业标准。隔热夹芯板要满足《组合冷库用隔热夹芯板》(JB/T 6527-2006)行业标准，满足保温、防火和强度要求。室外制冷机组要进行隔音设计，根据冷库需要的制冷量设计冷凝器尺寸，将噪音大的高速冷凝风机改为噪音小的低转速风机，同时对压缩机进行隔音处理，同时要满足《制冷设备》(JB/T 7249)和《声环境质量标准》(GB 3096-2008)要求[3]。冷库室外机产生的冷凝水，应按照《室外排水设计规范》(GB 50015-2019)处理。冷库建造与《室外装配式冷库设计规范》( SBJ17-2009)和《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)要求吻合，实现冷库设计标准化，并落实消防安全责任[4]。

1.1.2 货架 第一，货架建设宜采用可快速组合安装的高强度材料。传统的不锈钢管制货架虽然在载重量小的情况下也能满足要求，但随着储血量增加和长时间低温，其产生的形变可能影响机械手抓取和存放精确度，故建议选取高强度铝合金型材。同时，要对组装好的货架进行有限元分析，确保其在装满血液的情况下，货架形变量也不会影响机械手的抓取和存放。

第二，由于货架是安装在冷库地板上的，故在安装前，应对冷库地板进行找平处理。常见处理方式有自流平找平和机械框架找平两种，前者费用低但工期长，后者费用高但工期短。

第三，为避免装入血液滑入机械手运行通道造成设备故障和血袋破损，在安装货架时，宜采用三坐标激光仪，确保安装水平度和垂直度。在安装每一层不锈钢导轨时，宜采用激光加工标尺对正，确保货架安装水平度。

1.1.3 机械手 冷库配套的标准化机械手主要有地轨式和桁架式两种[5]。地轨式机械手只能前后运动，桁架式机械手既能前后运动又能左右运动。前者适合长方形冷库，中间留有一个通道供机械手通行；后者适合正方形冷库，中间留有两条及以上通道供机械手通行[5]。机械手在制造过程中需充分考虑低温对机械部件的影响，如热胀冷缩产生的形变、润滑油脂低温时的流动性、冰霜等。

机械手的自动化控制系统宜采用可编程逻辑控制器、单片机和工控机等，其驱动部件宜采用伺服电机，配合位置传感器，以实现定位和搬运功能。同时，机械手上装有射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)标签阅读器，对装入和取出冷库的血液进行二次校对，形成冷库存储数据库。

1.2 软件的标准化建设

智慧血液存储系统软件设计要达到一致性、合理性、可行性和可追溯性，即：血站信息系统存储数据和冷库信息系统存储数据一致，医院订单信息数据和机械手自动化系统存储数据一致；设计方法和标准合理；各系统之间编码、测试、操作和维护可行；设计与运行都有清晰的溯源过程。冷库自动化运行系统设计应线性化、模块化、结构化，最好独立运行。

2 智慧血液存储系统的安全措施

2.1 硬件的安全措施

2.1.1 冷库 首先，应有电源故障报警系统和温度失控报警系统[6]；其次，应有高压、低压、跳闸等报警系统；最后，制冷机组宜设置双系统，做到“一用一备”，确保存储温度稳定。

血液存储系统的蒸发器及风机大多采用吊顶式安装,以使库内恒温。若受场地限制，也可在一侧安装蒸发器及风机，采用风道送风和回风，以达到恒温效果。冷库在投入使用前，除按照《组合冷库》(JB/T 9061-2018)要求进行热传导系数测定、空库降温实验及温度不均匀实验外[7]，还要请第三方检测机构对库内温度的准确性进行检测。

因低温冷库温度在冰点以下，库内容易结霜。结霜是制约低温冷库自动化运行的关键因素，会影响冷库安全性和使用效率[8]。因此，在建造智慧血液存储系统时，需要同步建设空气管理系统。空气管理系统主要有两方面用途：一是为冷库提供压缩空气，使库内保持正压状态，避免室外湿热空气进入而结霜；二是干燥空气中的水汽，使冷库内空气湿度维持在最佳状态。同时，冷库还应配备门边加热装置和呼救装置，以备人员误入后紧急逃生。

2.1.2 货架 货架安全措施主要是在货架不锈钢导轨上安装光电传感器。其作用主要有：一是确定此工位上是否有储血盘，以便系统自动分配储血盘位置；二是确定储血盘位置是否正确，以保证机械手运行安全。该传感器需和机械手系统联动。

2.1.3 机械手 机械手通道宜采用光电传感器，一旦有人员或者异物阻挡光电信号，机械手会自动停止，并发出报警信息，提醒工作人员查看。机械手电机宜加装过载保护，用于判断低温时储血盘是否被冻住。

2.2 软件的安全措施

软件设计须遵循国家标准和规范。在软件建模、分析、设计过程中，需充分考虑软件的安全需求。具体措施包括：(1)聘请第三方检测机构，对软件安全性进行评估和检测；(2)设置访问权限，允许软件开发工程师远程操作；(3)安装杀毒软件和防火墙；(4)加强对软件开发工程师、使用者的教育和技能培训等。

3 应用效果

3.1 提高了存储效率

常规血液存储系统中，血液按照血液品种和血型存放，多为人工操作，在血液偏型时易出现血型货架使用失衡问题。智慧血液存储系统采用新式货架，其软件系统能自动分配存储空间，从而更加合理并充分利用库容量，提高了存储效率。

3.2 提高了出库效率

常规血液存储系统未与血站和医院信息系统联网，无法根据医院订单按照“先入先出”原则自动取血，需要人工操作。智慧血液存储系统能够按照提前设定原则，由机械手自动将医院所需血液送到取血窗口，同时做好血液条码核对工作，这样既提高了出库效率，又节省了人力，还避免了人为错误的发生。

3.3 提高了血液盘点效率

常规血液存储系统下，工作人员每天需要花费1 h～3 h进行库存盘点。人工盘点时，需将血液从冰箱或冷库取出，人工核对和标识，这样就增加了血液暴露风险；同时，人工盘点容易发生磕碰，导致破袋。智慧血液存储系统的库存盘点是由机械手在夜间自动完成，既减少了人为触碰，又缩短了血液暴露在常温下的时间。

3.4 减少了维护保养频次

常规血液存储系统下，每周需检查蒸发器，每隔半月或一个月需清理蒸发器冰霜。智慧血液存储系统配备有空气管理系统，维护周期较长，仅需一个月检查一次蒸发器，每隔半年视情况清理蒸发器冰霜即可。维护周期变长后，减少了冷库开门次数，缩短了冷库开门时间，降低了温度波动对血液(尤其是血浆)质量的影响，确保了血液存储安全。

4 结语

智慧血液存储系统将机械自动化、信息自动化、人工智能等技术应用于血液存储系统中，通过库体模块化设计、货架优化设计、机械手自动化设计、软件信息化和智能化设计，提升了血液存储系统温度的稳定性，增加了库容量和承载性，缩短了工作人员进入低温环境的时间，实现了信息共享，保障了血液安全。

但其也存在一定提升空间：(1)目前采用血液标签为高频RFID标签，读取距离短，且标签在经过RFID阅读器时必须倾斜或水平放置，影响了读取速度；(2)血液入库采用人工分型、包装、摆盘，劳动强度大；(3)存取模式为人工小车+提升机搬运，效率低，安全系数低。

后续智慧血液存储系统将从以下方面改进：(1)采用超高频RFID标签替换现有高频RFID标签，提高读取速度，延长读取距离。同时，将超高频RFID标签应用于血站档案存储、血液检测以及血液采集与分离中，从血液采集源头实现信息化、智慧化。(2)升级改造现有贴签包装一体机，建立流水线，实现自动分型装盘。(3)考虑采用自动导引运输车自动搬运，提高搬运效率。