CN109694033B - 用于重力排空容纳冷冻血液制品的瓶子的设备及排空方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于重力排空容纳冷冻血液制品的瓶子的设备及排空方法。用于重力排空容纳冷冻血液制品的瓶子的设备，其特征在于，该设备包括用于监测排空的单元，该单元又包括：用于检查排空的瓶子的重量的自动单元，该自动单元又包括：a)载荷检测系统，其用于测量排空的瓶子的重量；b)空气压力测量单元，其用于测量排空设备所位于的房间内的压力；c)测量补偿单元，其用于基于房间压力测量值来校正载荷值；使得如果校正载荷的值大于或等于预定值，则重量检查单元产生“非空”信号。

Description

用于重力排空容纳冷冻血液制品的瓶子的设备及排空方法

技术领域

本发明公开了一种用于重力排空容纳冷冻血液制品的瓶子的设备，以及一种用于确定在排空程序之后冷冻的血浆的瓶子是否已经完全排空或者是否残留任何残余物或者甚至是否瓶子仍然是完全满的方法。更具体地，本发明公开了一种设备及其操作方法，该设备用于借助于用于检查重量的单元来检查排空程序是否已经被正确执行，该用于检查重量的单元用于检查借助于补偿瓶子或多个瓶子的压力而被校正的重量。

背景技术

血浆是从献血者收集来的，并且制药实验室将所述血浆放入容器中并将其冷冻起来以便对其进行保存直到其被使用。排空冷冻血浆的程序通过瓶子排空器进行。瓶子排空器通常已知为一种负责排空放置在瓶子中的血浆的过程的设备。重要的是应具有监测排空程序的步骤，即确定血浆瓶子内没有残余物的步骤，这是因为存在浪费血液制品的风险，血液制品是昂贵并且是供应不足的。

西班牙专利ES 2245836 A1公开了一种用于排空血浆瓶子的设备，其类似于上面所描述的设备。然而，对于通过重力操作的血液制品排空器，所观察到的一个问题是，冷冻的血液制品的残余物偶尔保持粘附在瓶子或容器的壁上并且不脱落。在美国专利文件US3,957,168中还公开了一种用于排空冷冻血浆瓶子的已知方法。

根据现有技术，这可以通过操作员的监督来解决，该操作员视觉检查排空程序，当所述人员检测到瓶子中的残余物时，停止瓶子排空器。然而，实践表明，检测错误由于操作员的注意力在设备运行的长时间内显著减弱而产生。为了替代操作员，本申请人已经使用视觉识别模块进行了测试。然而，由于存在解冻的液体粘附在瓶壁上，并且由于残余物可能残留粘附在底部而不是侧壁上，视觉识别模块也产生检测错误，即，产生误报和/或漏报。因此，重要的是具有一种用于使瓶子重力排空的设备，该设备包括用于检测血液制品的残余物以便防止所述残余物在排空程序之后残留在瓶子或容器中的系统。

发明内容

本发明公开了一种解决该问题的技术方案，其中对瓶子进行称重，以确定它们是否已经被完全排空。然而，考虑到机器人支撑结构的几何形状、其尺寸以及安装该机器人支撑结构的房间中的过压和压力波动，由称重测量器(weighing cell)进行的测量可能与其承受的实际重量不同。根据本发明，基于房间内压力校正重量使得可以以高精度获得血浆瓶子的重量，并且可以知道残余物是否残留在所述瓶子内。

本发明的目的是确保在排空程序之后血浆瓶子内没有残留血液制品的残余物。用于排空瓶子的设备将瓶子或一组瓶子的校正重量值与在开始时校准的瓶子或一组瓶子的值进行比较，以确保在所述瓶子或一组瓶子组内没有残留残余物。

更具体地说，本发明旨在提供一种瓶子排空器，其具有用于以可靠且自动的方式确定重力排空操作是否已经成功的装置。为此，本发明公开了一种用于重力排空冷冻的血液制品的瓶子的设备，该设备包括用于监测排空的单元。所述用于监测排空的单元包括用于检查排空的瓶子的重量的自动单元，该自动单元又包括：载荷检测系统，其用于测量排空的瓶子的重量而不校正所述重量；空气压力测量单元，其用于测量排空设备所位于的房间内的压力；以及测量补偿单元，其用于基于由空气压力测量单元提供的房间内压力测量值来校正由载荷检测系统提供的载荷值；使得如果校正的载荷的值大于或等于预定值，则重量检查单元产生“非空”信号。

瓶子排空设备(bottle-emptying apparatus)包括自动重量检查单元(automaticweight-checking unit)，该自动重量检查单元配置为补偿所述设备所位于的房间内压力的影响。优选地，自动重量检查单元被设计成基于从载荷检测系统获得的值和排空设备所位于的房间内的压力测量值，以高精度获得瓶子及其内容物的重量。

本发明还具有一种光学器件，其用于以互补的方式确认在排空程序之后在血浆瓶子中的任一个中没有残余物残留，并用于确保所述程序正确地进行。所提到的光学器件包括“红眼(red eye)”类型的红外传感器，当表面或元件在其检测范围内发生干涉时，该传感器产生检测信号。

由于瓶子排空设备操纵血液制品的事实，瓶子排空设备必须在清洁或无菌的房间中操作，在该房间中，所述设备承受相对于大气压力的过压。当所述房间的门打开时，空气压力降低，并且重量测量值可能与实际承载的重量测量值不同。该房间配备有空气处理单元，该空气处理单元与房间回流管的打开/闭合一起使得可以调节房间内的压力。

压力变化影响重量测量值有两个物理基础：第一个与设备的称重测量器的形状因素和位置有关，而第二个原因与阿基米德原理有关。关于设备的称重测量器的形状因素和位置，作用在设备侧面上的压力因作用在设备侧面上的压力所产生的力最终平衡而得到补偿；然而，在上表面和下表面上并未出现相同的情况，在上表面和下表面上，由压力产生的力由于设备的几何形状而未得到补偿并且称重测量器受到房间内压力的影响。所述称重测量器通常位于排空设备的上部部分中，特别是位于附接到顶部板(ceiling)的设备支撑件和顶部板之间。特别是，称重测量器位于附接到顶部板的设备支撑件和顶部板之间的上部结构中。关于阿基米德原理，该设备不被认为处于真空中，而是被空气包围，即，浸没在流体中。阿基米德原理指出，浸没在流体中的任何物体受到竖直向上的推力，该推力等于排出的流体的重量。排出的流体的重量取决于所述流体的密度。当房间内的压力波动时，空气的密度发生变化，并且结果是，由空气传递给器件的推力也发生变化。为了获得重量的精确读数(从300千克的总质量中检测出约100克)，申请人另外为本发明提供了一种上部结构，该上部结构包含所述称重测量器的三角测量(triangulation)，该称重测量器将称重点置于最远的设备轨线之外，使得所有产生的力分量都是竖直的。

从这一点开始，未校正的重量将被界定为载荷，并且当房间内的压力相对于大气压力有变化时，与实际重量不同。

血浆瓶子容纳血液制品。优选地，瓶子容纳血浆。更优选地，瓶子容纳固体形式的冷冻血浆。

瓶子排空器打开一批瓶子，并排空血浆瓶子的内容物。优选但不是必须的是，排空设备包括切割工具，该切割工具切穿瓶子的上端部，该上端部变得分离并落入漏斗中，并且瓶子中所容纳的血浆通过重力排空到收集漏斗中。

优选地，但不是必须的，载荷检测系统由称重测量器组成，该称重测量器将施加的力转换成可测量的电信号。更优选地，借助于使用三个称重测量器的系统的载荷检测系统来测量载荷。

优选地，但不是必须的，重量检查单元位于设备的上部部分中，靠近支撑结构，并且悬挂机器人和所述机器人操纵的瓶子。

优选地，但不是必须地，以与重量检查单元互补的方式，该设备包括用于检查排空程序是否已经正确执行的光学器件。更优选地，光学器件包括红外传感器。

优选地，但不是必须的，该设备还包括空气处理单元，该空气处理单元与房间回流管的打开/闭合一起使得可以调节房间中的过压。

本发明还涉及一种瓶子排空方法，该方法包括以下步骤：

a)打开该批血浆瓶子；

b)排空该批血浆瓶子，血液制品通过重力下落；

c)获得由载荷检测系统提供的载荷数据；

d)获得由空气压力测量提供的房间压力数据；

e)借助于压力补偿单元校正载荷值；

f)在排空程序之后，借助于使用重量检查单元的称重模式和借助于光学检查模式检测血液制品的残余物，其中称重模式基于该批血浆瓶子和已知且校准质量的参考物之间的校正重量上的差以及基于借助于红外器件的光学检查模式。

附图说明

为了有助于理解，包括了用于重力排空容纳冷冻血液制品的瓶子的设备的实施方案的说明性但非限制性图。

图1是根据本发明的自动瓶子排空设备的透视图。

图2是执行排空程序的图1的自动瓶子排空设备的透视图。

图3是用于在每种情况下获得房间内压力和载荷检测系统的测量值之间的数学相关数的校准方法的示意性流程图。

图4是本发明的方法的流程图，其中排空器检查排空程序已经完全执行，并且检查血浆瓶子中没有残留血液制品的残余物。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述本发明的优选的实施方案。

瓶子2重力排空器1是负责排空放置在瓶子2中的冷冻血浆的过程的设备。用于排空瓶子2的设备1包括切割工具，该切割工具切穿血浆瓶子2的上端部，上端部变得分离并落入漏斗(未示出)中，这允许容纳在瓶子2中的血液制品通过重力落入收集漏斗5中。为此目的，装备有特殊保持工具(其具有用于该设备的夹持装置)的机械臂8夹持一批血浆瓶子并将所述瓶子定位在用于收集血液制品的漏斗5上方。一旦瓶子在所述漏斗5上方，则机械臂8将血浆瓶子翻转，并且通过重力，血液制品落入到所述收集漏斗5中。

瓶子2排空器1是包括用于监测排空的单元的一种设备，该单元又包括用于通过检测残余物来监测血液制品排空程序的自动重量检查单元4。该设备包括光学器件7，该光学器件7又包括红外传感器，该红外传感器以与重量检查单元4互补的方式使得能够检查排空程序是否已经正确执行。当表面或元件干涉其检测范围时，传感器产生检测信号。红外传感器在红外光谱内对瓶子和所述瓶子的内容物进行热成像。所述传感器在电磁频谱上的中红外线范围内根据来自被检测物体的发射产生图像。所有物体根据其温度发出一定量的黑体辐射(以红外形式)，这使得可以检测在高于绝对零度(0开尔文)的温度下由所有材料发出、传输或反射的红外能量。

所述传感器借助于与房间其余部分的温差来检测残余的内容物。另一种可能是使用可见光谱中的传感器(照相机)。

设备所位于的实验室房间可能处于不同于大气压的压力下。在这种类型的操作中，具有承受过压的房间或室是常见的。已知且恒定的质量的载荷测量值可能不同于所述质量的实际重量，因为载荷检测系统的测量取决于进行所述测量的房间中的空气的压力。

用于排空瓶子2的设备1包括重量检查单元4，该重量检查单元4配置为补偿所述设备所位于的房间中的压力的影响。特别地，重量检查单元4设计成通过使用房间内压力的补偿来校正载荷测量值而以高精度获得血浆瓶子2的重量，以便发现任何瓶子内是否有任何残余物。

重量检查单元4的配置使得可以通过补偿房间内的压力而以高精度的方式测量载荷的重量。重量检查单元4包括载荷检测系统、空气压力测量单元和压力补偿单元。载荷检测系统和空气压力测量单元与压力补偿单元一起安装在支撑结构3的上部部分中的附加结构(未示出)中，使得瓶子2排空器1具有重量检查单元4，所述设备1和所述设备操纵的瓶子2悬挂在该重量检查单元4上。

一批6血浆瓶子由多个血浆瓶子组成，这些血浆瓶子通过夹持装置组合在一起。优选地但不是必须的，该批6由四个血浆瓶子形成。

载荷检测系统测量该批6血浆瓶子的载荷。然而，由于房间中的过压和压力波动，由载荷检测系统进行的测量可能与由其承受的实际重量不同。优选地，载荷检测系统由称重测量器组成，称重测量器将施加的力转换成可测量的电信号。更优选地，借助于使用三个称重测量器的系统的载荷检测系统来测量载荷。

空气压力测量单元测量排空设备1所位于的房间内的压力，并将信息发送到压力补偿单元。

压力补偿单元获得由载荷检测系统提供的载荷测量值和由空气压力测量单元提供的空气压力测量值。压力补偿单元基于由空气压力测量单元提供的房间内的过压的测量值来校正由载荷检测系统提供的载荷测量值。因此，压力补偿单元基于房间内空气压力的测量值和基于载荷测量值，使用加权算法(weight algorithm)来计算校正后的重量。如果校正的重量的值大于或等于预定值，则重量检查单元4产生“非空”信号。

在校准方法中使用已知且校准质量的参考物，以便获得房间内压力和载荷检测系统的测量值之间的数学相关数。

一旦所述排空程序已经完成，用于排空瓶子的设备1使用该批6血浆瓶子和已知且校准质量的参考物之间的校正重量上的差，通过检测瓶子2中的血液制品的残余物来监测排空程序。优选地，光学器件7也以与重量检查单元4互补的方式来使用。

用于校准参考物的方法使用图3的流程图解释如下：首先，将参考物放置109在形成瓶子排空器的一部分的夹持装置中。接下来，在房间内压力110a下测量参考物的载荷111a。接下来，改变房间内压力110b，并执行新的载荷测量111b。结果是，获得了多个载荷测量值111a、111b、111c、111d以及其相应的空气压力测量值110a、110b、110c、110d。该设备包括空气处理单元，该空气处理单元与房间回流管的打开/闭合一起使得可以调节房间中的过压。随后，获得参考物的载荷测量值111a、111b、111c、111d和空气压力测量值110a、110b、110c、110d之间的数学相关数112。所述数学相关数112然后被输入到加权算法113中，使得当瓶子排空设备运行时，由载荷检测系统测量的值根据房间内压力被校正。

如图4的流程图中所示，用于监测排空程序的瓶子排空方法包括以下步骤：首先，将一个血浆瓶子或多个血浆瓶子放置在形成瓶子排空设备的一部分的夹持装置中。接下来，该设备包括切割工具或诸如此类的工具，该切割工具切穿100血浆瓶子的上端部，该上端部变得分离并落入漏斗(未示出)中，并且容纳在瓶子中的血浆通过重力被排空101到收集漏斗中。瓶子排空设备监测排空程序102，以确认所述排空程序已经正确完成。排空程序102借助于称重系统104来监测，并且任选地，以互补的方式通过光学检查系统103来监测。称重系统104接收由载荷检测系统提供的载荷测量值105和由空气压力测量单元提供的房间压力测量值106。随后，基于房间压力测量值106，通过平衡载荷测量值105来计算校正重量107。最后，如果校正重量的值大于或等于预定值，则生成“非空”信号108。优选地，所述预定值借助该批血浆瓶子和参考物之间的校正重量上的差来配置。更优选地，所述预定值也基于光学检查系统103的输出响应来配置。

尽管已经参考本发明的实施方案阐述和描述了本发明，但是应该理解，这些实施方案不限制本发明，并且可以改变在解释本说明书、权利要求和附图中公开的主题之后对于本领域技术人员来说可以被证明是明显的许多结构细节或其它细节。因此，本发明的范围包括可以被认为由所附权利要求的最宽范围所覆盖的任何变体或等同物。

Claims (5)

1.用于重力排空容纳冷冻血液制品的瓶子(2)的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)包括用于监测排空的单元，所述单元又包括：

用于检查排空的瓶子(2)的重量的自动重量检查单元(4)，所述自动重量检查单元(4)又包括：

a)载荷检测系统，其用于测量排空的瓶子(2)的重量；

b)空气压力测量单元，其用于测量所述设备(1)所位于的房间内的压力；

c)测量补偿单元，其用于基于由所述空气压力测量单元提供的房间压力测量值来校正由所述载荷检测系统提供的载荷值；

使得如果校正载荷的值大于或等于预定值，则所述自动重量检查单元(4)产生“非空”信号。

2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)还包括用于确认排空程序正在正确执行的光学器件(7)。

3.根据权利要求2所述的设备(1)，其特征在于，所述光学器件(7)包括接近检测模块，当表面或元件干涉所述光学器件(7)的检测范围时，所述接近检测模块借助于红外传感器产生检测信号。

4.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述载荷检测系统由三个称重测量器形成。

5.一种重力排空容纳冷冻血液制品的瓶子(2)的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

a)打开一批血浆瓶子(2)；

b)排空该批血浆瓶子(2)，血液制品通过重力下落；

其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

c)获得由载荷检测系统提供的载荷数据(105)；

d)获得由空气压力测量单元提供的房间压力数据(106)；

e)借助测量补偿单元基于所述房间压力数据(106)来校正所述载荷数据(105)；

f)在排空程序之后，借助于称重模式和借助于光学检查模式检测血液制品的残余物，其中所述称重模式基于该批血浆瓶子(2)和参考物之间的校正重量上的差并且所述光学检查模式借助于红外器件。

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