手機(jī)版|
二維碼|
全自動(dòng)生化分析儀是具有微機(jī)控制、機(jī)電、光學(xué)一體化的儀器，由計(jì)算機(jī)、電極、試劑、比色、樣品輸送、管路清洗等系統(tǒng)組成。其中管路清洗系統(tǒng)主要是在每做完一個(gè)測(cè)試項(xiàng)后，利用蒸餾水或去離子水對(duì)生化儀的加樣針、試劑針和反應(yīng)槽以及所有與其連接的管路進(jìn)行沖洗和清洗，以確保下一個(gè)測(cè)試項(xiàng)的準(zhǔn)確度，因此蒸餾水在全自動(dòng)生化儀中起到很重要的作用 [1,2]。
1 純水機(jī)的作用
由于目前各醫(yī)院使用的全自動(dòng)生化儀測(cè)試速度快，測(cè)試項(xiàng)目多，測(cè)試量大，加之每做一個(gè)測(cè)試項(xiàng)都要進(jìn)行管路沖洗，因此對(duì)蒸餾水的需求量很大。以日立 7180 全自動(dòng)生化儀為例，雖然在生化儀內(nèi)部裝有一個(gè) 10L 容量的蒸餾水箱，但因儀器使用的蒸餾水或去離子水的量大（40L/800Tests），所以要求連接一個(gè)產(chǎn)水量在 50L/h 以上、電導(dǎo)度 1μs/ cm 的純水機(jī)。日立 7180 生化儀內(nèi)部蒸餾水沖洗及供排水管路示意圖如圖 1 所示。
目前許多醫(yī)院裝備的日立生化儀都是配套使用杭州天創(chuàng)凈水設(shè)備有限公司生產(chǎn)的 TCH-RO 系列的純水機(jī)，該系列純水機(jī)是專為檢驗(yàn)科及實(shí)驗(yàn)分析室等用水要求高、而用水量少的特點(diǎn)開發(fā)的產(chǎn)品，參照了進(jìn)口全自動(dòng)生化分析儀的水質(zhì)要求設(shè)計(jì)。
根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)手冊(cè)標(biāo)明，TCH-RO 系列純
水機(jī)的技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)如下 ：
進(jìn)水水質(zhì)：城市自來水，要求水質(zhì)符合 GB-57492 規(guī)定。
供電要求 ：交流 220V，50Hz。
耗電功率 ：0.7kW。
操作壓力 ：1.0~1.2 MPa。
最大操作壓力 ：1.4 MPa。
產(chǎn)水量 ： 40L/h、70L/h、150L/h (25℃ )。產(chǎn)水水質(zhì) ：≥ 10MΩ·cm ( 或≤ 0.1μs/ cm)。離子交換樹脂造水量 ：15000L ( 原水含量 100ppm)。
2 TCH-RO系列純水機(jī)的結(jié)構(gòu)與作用
TCH-RO 系列的純水機(jī)為了保證出水的純凈度（電導(dǎo)度 1μs/ cm），采用了反滲透的制水方式，其整機(jī)結(jié)構(gòu)流
2.1 原水泵
用于給原水（自來水）加壓。
2.2 預(yù)處理部分
由 1# 過濾器（粗過濾器 20μm 濾芯）、2# 過濾器（活性炭過濾器）、3# 過濾器（精密過濾器 5μm 濾芯）組成。其中 1# 過濾器主要是過濾原水中較粗大的雜質(zhì)。而 2# 活性炭過濾器，是利用活性炭的微孔結(jié)構(gòu)可以提供非常大的表面積，吸附原水中的可溶性有機(jī)物、活性氯和氯胺、致熱源、色素等，活性炭過濾器是水處理系統(tǒng)前處理的一個(gè)重要組成部分。3# 過濾器屬于精密過濾器，使用 5μm 的濾芯，除了過濾原水中的細(xì)小雜質(zhì)外，還有另外一個(gè)作用，就是可以過濾活性炭可能釋放出的微粒子（fines），以避免微粒子對(duì)下游設(shè)備的堵塞和對(duì)反滲膜的破壞。
2.3 電磁閥
在工作時(shí)與原水泵同時(shí)動(dòng)作，原水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，電磁閥打開，使經(jīng)過預(yù)處理的原水進(jìn)入高壓泵。
2.4 高壓泵
為反滲膜提供正常工作所需要的壓力。
2.5 反滲膜
反滲透系統(tǒng)進(jìn)行水的純化是基于分子篩和離子排斥的原理，反滲膜是一種半透膜，可以阻擋分子量 300 的溶解性無機(jī)物、有機(jī)物、細(xì)菌、內(nèi)毒素、病毒和顆粒，可以排斥 90%~95% 的雙價(jià)離子和 95%~99% 的單價(jià)離子。
2.5.1 滲透與滲透壓。滲透是指兩種不同濃度的液體，被半透膜分開，低濃度液體中的溶劑向高濃度一側(cè)移動(dòng)，促使著移動(dòng)的力量叫滲透壓。
2.5.2 反滲透。在高濃度溶液一側(cè)施加外力超過滲透壓時(shí)，溶劑就會(huì)反向從高濃度一側(cè)移向低濃度一側(cè)，這個(gè)過程稱為反滲透。
水處理系統(tǒng)的反滲透裝置就是根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)的利用高壓泵加壓迫使水通過反滲膜。
2.5.3 純水和濃縮水。加了高壓的水進(jìn)入反滲透裝置后，在通過反滲膜時(shí)被分成兩部分：透過反滲膜的水稱為反滲水（即純水），另外一部分不經(jīng)過反滲膜而被排斥掉，稱為濃縮水，濃縮水中含有90%～99%的無機(jī)物和有機(jī)物[3]。
2.6 流量計(jì)
用于指示純水機(jī)的制水流量，單位為 LPH（即 L/h）。
2.7 離子交換器
離子交換器（樹脂混床）的作用主要是通過陰陽離子交換，去除水中溶解的無機(jī)物，從而生產(chǎn)出高質(zhì)量和高電阻率的純凈水。
2.8 微孔過濾器
對(duì)生成的反滲水做進(jìn)一步的微細(xì)過濾，提高純凈水的純凈度。
2.9 電阻傳感器和電阻顯示器
用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)字顯示生成的純凈水的電阻值。電阻率（或電導(dǎo)率）是純水機(jī)出水的重要檢測(cè)指標(biāo)，是對(duì)水中雜質(zhì)含量的一個(gè)綜合評(píng)估指標(biāo)。電導(dǎo)率的值越?。娮杪实闹翟酱螅┰胶?，說明水中的雜質(zhì)少，制出的水純凈度高 [4]。
2.10 水箱
用于儲(chǔ)存純水機(jī)產(chǎn)生的純凈水。水箱內(nèi)安裝有高低水位傳感器，用以控制純水機(jī)的制水過程。當(dāng)水箱內(nèi)水位低于設(shè)定的低水位時(shí)，純水機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)進(jìn)行制水 ；當(dāng)水位到達(dá)設(shè)定的高水位時(shí)，純水機(jī)自動(dòng)停止制水。
2.11 壓力表
純水機(jī)裝有三塊壓力表，分別顯示原水出口壓力、高壓泵入口壓力和高壓泵出口壓力。
3 TCH-RO系列純水機(jī)工作原理分析
該系列純水機(jī)控制工作電路原理圖如圖 3 所示。由主電路、控制電路和手動(dòng) / 自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換電路組成。
3.1 主電路
由接觸器 KM1 、KM2 的常開接點(diǎn)分別控制原水泵和高壓泵電源的通斷。
3.2 控制電路
包括原水泵控制電路和高壓泵控制電路，分別控制原水泵和高壓泵的啟動(dòng)和停止。
3.2.1 原水泵控制電路。由原水泵啟動(dòng)按鍵開關(guān)AN1、原水泵控制接觸器KM1、電磁閥、指示燈等部件組成。
啟動(dòng)原水泵時(shí)，按下原水泵啟動(dòng)按鍵開關(guān) AN1，開關(guān)閉合，原水泵控制接觸器 KM1 通過高水位控制繼電器 KA2的常閉接點(diǎn)得電吸合，原水泵運(yùn)轉(zhuǎn)。KM1 吸合后其常開接點(diǎn)閉合自鎖，保持 KM1 的吸合狀態(tài)，同時(shí)電磁閥和指示燈也隨之得電吸合和點(diǎn)亮。自來水通過原水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)加壓，經(jīng)過預(yù)處理單元（即 1#、2#、3# 過濾器）和電磁閥進(jìn)入高壓泵。
3.2.2 高壓泵控制電路。由高壓泵啟動(dòng)按鍵開關(guān)AN2、高壓泵控制接觸器KM2、原水壓力開關(guān)、指示燈、電阻表等部件組成。其中原水壓力開關(guān)是為了保護(hù)高壓泵而設(shè)計(jì)，當(dāng)原水壓力低于設(shè)定的壓力值時(shí)，壓力開關(guān)處于斷開狀態(tài)，避免因原水壓力太低，流量小而造成高壓泵的損壞。在原水壓力正常時(shí)，按下高壓泵啟動(dòng)按鍵開關(guān)AN2，開關(guān)閉合，高壓泵控制接觸器KM2通過原水壓力開關(guān)的閉合接點(diǎn)和高水位控制繼電器KA2的常閉接點(diǎn)得電吸合，高壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)。KM2吸合后其常開接點(diǎn)閉合自鎖，保持KM2的吸合狀態(tài)，同時(shí)電阻表和指示燈也隨之得電工作和點(diǎn)亮。原水通過高壓泵的運(yùn)轉(zhuǎn)加壓，進(jìn)入反滲膜內(nèi)進(jìn)行反滲透制水。在制水過程中，經(jīng)過反滲膜制成的反滲水（即純水），通過混床樹脂的離子交換，微細(xì)過濾器的再次過濾，進(jìn)一步提高了純水的純凈度，存入水箱內(nèi)。另一部分未經(jīng)過反滲膜的濃縮水，則通過濃縮水排放閥被排入回收管路中，進(jìn)行回收再利用。
3.2.3 手動(dòng)/自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換電路。該系列純水機(jī)可進(jìn)行手動(dòng)控制制水，也可進(jìn)行自動(dòng)控制制水，通過手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)S2進(jìn)行轉(zhuǎn)換。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)S2處于斷開位置時(shí)，此時(shí)純水機(jī)為手動(dòng)控制制水功能；而當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)S2處于閉合位置時(shí)，則為自動(dòng)控制制水功能。
在自動(dòng)控制制水時(shí)，自動(dòng)控制指示燈點(diǎn)亮。當(dāng)水箱內(nèi)水位低于設(shè)定的低水位時(shí)，低水位開關(guān)閉合，低水位控制繼電器 KA1 得電吸合，其常開接點(diǎn) KA1-1、KA1-2 閉合，繼而使得原水泵控制接觸器 KM1 和高壓泵控制接觸器 KM2得電吸合，原水泵和高壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)，純水機(jī)開始制水。
隨著制水時(shí)間的延長(zhǎng)，水箱內(nèi)的水位逐漸升高，當(dāng)水位高于設(shè)定的高水位時(shí)，高水位開關(guān)閉合，高水位控制繼電器 KA2 得電吸合，其常閉接點(diǎn) KA2-1、KA2-2 斷開，使得原水泵控制接觸器 KM1 和高壓泵控制接觸器 KM2 掉電釋放，原水泵和高壓泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)。周而復(fù)始，進(jìn)行自動(dòng)控制制水過程。
全自動(dòng)生化分析儀是具有微機(jī)控制、機(jī)電、光學(xué)一體化的儀器，由計(jì)算機(jī)、電極、試劑、比色、樣品輸送、管路清洗等系統(tǒng)組成。其中管路清洗系統(tǒng)主要是在每做完一個(gè)測(cè)試項(xiàng)后，利用蒸餾水或去離子水對(duì)生化儀的加樣針、試劑針和反應(yīng)槽以及所有與其連接的管路進(jìn)行沖洗和清洗，以確保下一個(gè)測(cè)試項(xiàng)的準(zhǔn)確度，因此蒸餾水在全自動(dòng)生化儀中起到很重要的作用 [1,2]。 1 純水機(jī)的作用 由于目前各醫(yī)院使用的全自動(dòng)生化儀測(cè)試速度快，測(cè)試項(xiàng)目多，測(cè)試量大，加之每做一個(gè)測(cè)試項(xiàng)都要進(jìn)行管路沖洗，因此對(duì)蒸餾水的需求量很大。以日立 7180 全自動(dòng)生化儀為例，雖然在生化儀內(nèi)部裝有一個(gè) 10L 容量的蒸餾水箱，但因儀器使用的蒸餾水或去離子水的量大（40L/800Tests），所以要求連接一個(gè)產(chǎn)水量在 50L/h 以上、電導(dǎo)度 1μs/ cm 的純水機(jī)。日立 7180 生化儀內(nèi)部蒸餾水沖洗及供排水管路示意圖如圖 1 所示。
目前許多醫(yī)院裝備的日立生化儀都是配套使用杭州天創(chuàng)凈水設(shè)備有限公司生產(chǎn)的 TCH-RO 系列的純水機(jī)，該系列純水機(jī)是專為檢驗(yàn)科及實(shí)驗(yàn)分析室等用水要求高、而用水量少的特點(diǎn)開發(fā)的產(chǎn)品，參照了進(jìn)口全自動(dòng)生化分析儀的水質(zhì)要求設(shè)計(jì)。 根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)手冊(cè)標(biāo)明，TCH-RO 系列純 水機(jī)的技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)如下 ： 進(jìn)水水質(zhì)：城市自來水，要求水質(zhì)符合 GB-57492 規(guī)定。 供電要求 ：交流 220V，50Hz。 耗電功率 ：0.7kW。 操作壓力 ：1.0~1.2 MPa。 最大操作壓力 ：1.4 MPa。 產(chǎn)水量 ： 40L/h、70L/h、150L/h (25℃ )。產(chǎn)水水質(zhì) ：≥ 10MΩ·cm ( 或≤ 0.1μs/ cm)。離子交換樹脂造水量 ：15000L ( 原水含量 100ppm)。 2 TCH-RO系列純水機(jī)的結(jié)構(gòu)與作用 TCH-RO 系列的純水機(jī)為了保證出水的純凈度（電導(dǎo)度 1μs/ cm），采用了反滲透的制水方式，其整機(jī)結(jié)構(gòu)流 2.1 原水泵 用于給原水（自來水）加壓。 2.2 預(yù)處理部分 由 1# 過濾器（粗過濾器 20μm 濾芯）、2# 過濾器（活性炭過濾器）、3# 過濾器（精密過濾器 5μm 濾芯）組成。其中 1# 過濾器主要是過濾原水中較粗大的雜質(zhì)。而 2# 活性炭過濾器，是利用活性炭的微孔結(jié)構(gòu)可以提供非常大的表面積，吸附原水中的可溶性有機(jī)物、活性氯和氯胺、致熱源、色素等，活性炭過濾器是水處理系統(tǒng)前處理的一個(gè)重要組成部分。3# 過濾器屬于精密過濾器，使用 5μm 的濾芯，除了過濾原水中的細(xì)小雜質(zhì)外，還有另外一個(gè)作用，就是可以過濾活性炭可能釋放出的微粒子（fines），以避免微粒子對(duì)下游設(shè)備的堵塞和對(duì)反滲膜的破壞。 2.3 電磁閥 在工作時(shí)與原水泵同時(shí)動(dòng)作，原水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，電磁閥打開，使經(jīng)過預(yù)處理的原水進(jìn)入高壓泵。 2.4 高壓泵 為反滲膜提供正常工作所需要的壓力。 2.5 反滲膜 反滲透系統(tǒng)進(jìn)行水的純化是基于分子篩和離子排斥的原理，反滲膜是一種半透膜，可以阻擋分子量 300 的溶解性無機(jī)物、有機(jī)物、細(xì)菌、內(nèi)毒素、病毒和顆粒，可以排斥 90%~95% 的雙價(jià)離子和 95%~99% 的單價(jià)離子。 2.5.1 滲透與滲透壓。滲透是指兩種不同濃度的液體，被半透膜分開，低濃度液體中的溶劑向高濃度一側(cè)移動(dòng)，促使著移動(dòng)的力量叫滲透壓。 2.5.2 反滲透。在高濃度溶液一側(cè)施加外力超過滲透壓時(shí)，溶劑就會(huì)反向從高濃度一側(cè)移向低濃度一側(cè)，這個(gè)過程稱為反滲透。 水處理系統(tǒng)的反滲透裝置就是根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)的利用高壓泵加壓迫使水通過反滲膜。 2.5.3 純水和濃縮水。加了高壓的水進(jìn)入反滲透裝置后，在通過反滲膜時(shí)被分成兩部分：透過反滲膜的水稱為反滲水（即純水），另外一部分不經(jīng)過反滲膜而被排斥掉，稱為濃縮水，濃縮水中含有90%～99%的無機(jī)物和有機(jī)物[3]。 2.6 流量計(jì) 用于指示純水機(jī)的制水流量，單位為 LPH（即 L/h）。 2.7 離子交換器 離子交換器（樹脂混床）的作用主要是通過陰陽離子交換，去除水中溶解的無機(jī)物，從而生產(chǎn)出高質(zhì)量和高電阻率的純凈水。 2.8 微孔過濾器 對(duì)生成的反滲水做進(jìn)一步的微細(xì)過濾，提高純凈水的純凈度。 2.9 電阻傳感器和電阻顯示器 用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)字顯示生成的純凈水的電阻值。電阻率（或電導(dǎo)率）是純水機(jī)出水的重要檢測(cè)指標(biāo)，是對(duì)水中雜質(zhì)含量的一個(gè)綜合評(píng)估指標(biāo)。電導(dǎo)率的值越小（電阻率的值越大）越好，說明水中的雜質(zhì)少，制出的水純凈度高 [4]。 2.10 水箱 用于儲(chǔ)存純水機(jī)產(chǎn)生的純凈水。水箱內(nèi)安裝有高低水位傳感器，用以控制純水機(jī)的制水過程。當(dāng)水箱內(nèi)水位低于設(shè)定的低水位時(shí)，純水機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)進(jìn)行制水 ；當(dāng)水位到達(dá)設(shè)定的高水位時(shí)，純水機(jī)自動(dòng)停止制水。 2.11 壓力表 純水機(jī)裝有三塊壓力表，分別顯示原水出口壓力、高壓泵入口壓力和高壓泵出口壓力。 3 TCH-RO系列純水機(jī)工作原理分析 該系列純水機(jī)控制工作電路原理圖如圖 3 所示。由主電路、控制電路和手動(dòng) / 自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換電路組成。 3.1 主電路 由接觸器 KM1 、KM2 的常開接點(diǎn)分別控制原水泵和高壓泵電源的通斷。 3.2 控制電路 包括原水泵控制電路和高壓泵控制電路，分別控制原水泵和高壓泵的啟動(dòng)和停止。 3.2.1 原水泵控制電路。由原水泵啟動(dòng)按鍵開關(guān)AN1、原水泵控制接觸器KM1、電磁閥、指示燈等部件組成。 啟動(dòng)原水泵時(shí)，按下原水泵啟動(dòng)按鍵開關(guān) AN1，開關(guān)閉合，原水泵控制接觸器 KM1 通過高水位控制繼電器 KA2的常閉接點(diǎn)得電吸合，原水泵運(yùn)轉(zhuǎn)。KM1 吸合后其常開接點(diǎn)閉合自鎖，保持 KM1 的吸合狀態(tài)，同時(shí)電磁閥和指示燈也隨之得電吸合和點(diǎn)亮。自來水通過原水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)加壓，經(jīng)過預(yù)處理單元（即 1#、2#、3# 過濾器）和電磁閥進(jìn)入高壓泵。 3.2.2 高壓泵控制電路。由高壓泵啟動(dòng)按鍵開關(guān)AN2、高壓泵控制接觸器KM2、原水壓力開關(guān)、指示燈、電阻表等部件組成。其中原水壓力開關(guān)是為了保護(hù)高壓泵而設(shè)計(jì)，當(dāng)原水壓力低于設(shè)定的壓力值時(shí)，壓力開關(guān)處于斷開狀態(tài)，避免因原水壓力太低，流量小而造成高壓泵的損壞。在原水壓力正常時(shí)，按下高壓泵啟動(dòng)按鍵開關(guān)AN2，開關(guān)閉合，高壓泵控制接觸器KM2通過原水壓力開關(guān)的閉合接點(diǎn)和高水位控制繼電器KA2的常閉接點(diǎn)得電吸合，高壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)。KM2吸合后其常開接點(diǎn)閉合自鎖，保持KM2的吸合狀態(tài)，同時(shí)電阻表和指示燈也隨之得電工作和點(diǎn)亮。原水通過高壓泵的運(yùn)轉(zhuǎn)加壓，進(jìn)入反滲膜內(nèi)進(jìn)行反滲透制水。在制水過程中，經(jīng)過反滲膜制成的反滲水（即純水），通過混床樹脂的離子交換，微細(xì)過濾器的再次過濾，進(jìn)一步提高了純水的純凈度，存入水箱內(nèi)。另一部分未經(jīng)過反滲膜的濃縮水，則通過濃縮水排放閥被排入回收管路中，進(jìn)行回收再利用。 3.2.3 手動(dòng)/自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換電路。該系列純水機(jī)可進(jìn)行手動(dòng)控制制水，也可進(jìn)行自動(dòng)控制制水，通過手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)S2進(jìn)行轉(zhuǎn)換。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)S2處于斷開位置時(shí)，此時(shí)純水機(jī)為手動(dòng)控制制水功能；而當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)S2處于閉合位置時(shí)，則為自動(dòng)控制制水功能。 在自動(dòng)控制制水時(shí)，自動(dòng)控制指示燈點(diǎn)亮。當(dāng)水箱內(nèi)水位低于設(shè)定的低水位時(shí)，低水位開關(guān)閉合，低水位控制繼電器 KA1 得電吸合，其常開接點(diǎn) KA1-1、KA1-2 閉合，繼而使得原水泵控制接觸器 KM1 和高壓泵控制接觸器 KM2得電吸合，原水泵和高壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)，純水機(jī)開始制水。 隨著制水時(shí)間的延長(zhǎng)，水箱內(nèi)的水位逐漸升高，當(dāng)水位高于設(shè)定的高水位時(shí)，高水位開關(guān)閉合，高水位控制繼電器 KA2 得電吸合，其常閉接點(diǎn) KA2-1、KA2-2 斷開，使得原水泵控制接觸器 KM1 和高壓泵控制接觸器 KM2 掉電釋放，原水泵和高壓泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)。周而復(fù)始，進(jìn)行自動(dòng)控制制水過程。
