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當前，醫(yī)療行業(yè)的很多領域都面臨著高成本風險，確保產品物有所值這一信條仍然適用于醫(yī)療保健領域，特別是當它涉及到醫(yī)療器械和設備的清潔與消毒時。病人的安全是第一位的，當然，這些程序必須以絕對的可靠性、無磨損地進行，因為正在清潔的物品常常包括非常昂貴的手術器械。比利時公司 Z-Projects主要經(jīng)營醫(yī)院用的預清洗系統(tǒng)，已經(jīng)開發(fā)了一套基于超聲波的最新創(chuàng)新工藝。清潔和消毒應用程序通過Beckhoff安裝有TwinCAT自動化軟件的CX2020嵌入式控制器控制。

用于清洗珠寶和眼鏡的這類超聲波清洗器僅有限地用于清洗醫(yī)院中的手術器械及其它醫(yī)療設備，因為醫(yī)院對衛(wèi)生和清潔的要求要嚴格得多。Z-Projects公司開發(fā)的“UltraZonic”清洗系統(tǒng)克服了這些限制。由于它的頻率可以在清洗周期期間進行調制，清洗強度可以根據(jù)正在處理的物品的要求進行調整。與傳統(tǒng)方法相比，周期時間也縮短了70％。“只需三分鐘即可清除掉骨頭、血漬、蛋白質及其它污物。”Z-Projects公司CEO Nancy Steenbakkers解釋說。

UltraZonic系統(tǒng)可以去除各個部位的殘留污物，即使在難接觸的區(qū)域，如邊角、內腔、高敏感型手術器械，或者小直徑導管。“超聲波通過清洗液發(fā)送，在清洗液中無數(shù)氣泡快速形成并迅速內爆。通過這些內爆功能（如微型洗滌器）產生的沖擊將浸沒在清洗液中的工件內外表面的污物剝落下來。因為小氣泡全部內爆，這種類型的清洗完全不會有劃痕，甚至能清洗最小的內腔，它們用手或用噴霧噴嘴是無法接觸到的。”Nancy Steenbakkers在介紹相關工藝時說道。

裝著儀器的筐被提升出清洗槽，它們的蓋子通過 CX2020 控制以氣動方式打開和關閉

靈活的頻率調制優(yōu)化了清洗過程

大多數(shù)標準的超聲波清洗器都以固定的頻率運作，每個清洗槽約800瓦。如果清洗槽要清洗的工件過載，它可能無法剝落所有的污物，需要用戶重復該過程。Z-Projects想出了一個更好的解決方案。一般來說，超聲波的性能越高，其清洗能力就越強，需要的清洗時間也越短。越高的頻率產生的空化氣泡也越小。反過來會以非常精確的清洗力度產生更溫和的內爆，更深入地穿透到任何內腔中。

基于這些原則，Z-Project開發(fā)了一套頻率范圍可從1千赫茲調至10兆赫茲的超聲波清洗裝置。這樣，可以根據(jù)頻率來選擇所需的功率。整個頻帶的頻率和功率的適當組合提供了卓越的頑固污漬洗凈性能以及出色的清洗深度，并可在很短的時間內完成這一切。假設參數(shù)（如正確的起始頻率）正確編程，即使是高敏感型外科手術器械，如Da Vinci機器人、眼科手術器械、內窺鏡等，可輕柔地用超聲波清洗。未來，UltraZonic系統(tǒng)也將具有RFID讀取功能，從而使得編程可以完全自動完成。

確定醫(yī)療設備的最佳頻率掃描需要廣泛測試。“通過我們開發(fā)的超聲波周期，現(xiàn)在可以更加迅速地清洗所有類型的手術器械，即使是最小的直徑。”Nancy Steenbakkers解釋道。頻率掃描非常高效，甚至可以殺死細菌。

Z-Systems開發(fā)的第一套超聲波清洗系統(tǒng)在位于比利時Mol的HeiligHart醫(yī)院投入使用。它確保醫(yī)療器械和器具能夠高效、可靠、無任何磨損地清洗

嵌入式控制器確保技術可靠性

Z-Systems開發(fā)的第一套超聲波清洗系統(tǒng)具有3000瓦的最小輸出功率，在位于比利時Mol的Heilig Hart醫(yī)院投入使用。它設有氣動系統(tǒng)，用于打開和關閉蓋子以及用于從清洗液中提升出器械筐。清空清洗桶，并借助氣動閥再填充。“不用說，超聲波信號也被自動控制。供應商為我們預先編程了幾個清潔周期。”Steenbakkers說道。

系統(tǒng)的控制平臺由一臺直接連接I/O組件并裝有TwinCAT軟件的CX2020嵌入式控制器構成。PC具有三個串口（一個在PC上，另外兩個在單獨的I/O端子模塊上），用于操作超聲波發(fā)生器。它也控制氣動系統(tǒng)、兩個狀態(tài)屏幕以及與觸摸屏接口的通訊。控制系統(tǒng)通過TwinCAT進行工程設計，可視化系統(tǒng)完全用VB.NET編程。工藝流程通過嵌入式控制器上的SQL數(shù)據(jù)庫備份，該嵌入式控制器包含了各種公式和一個記錄系統(tǒng)。其中，記錄過程有一個過載傳感器，它防止系統(tǒng)在任何框過載時被啟動。另一個重要部分是超聲源的功率控制，以確保達到規(guī)定的清洗能力。如果它不能正常工作，系統(tǒng)會發(fā)出警報。系統(tǒng)還記錄溫度和清洗周期，以確保工藝過程是按照醫(yī)療領域中所要求的“最佳實踐”標準執(zhí)行的。

CX2020上的內置網(wǎng)絡接口提供了額外的可靠性，因為它讓Z-Projects能夠在出現(xiàn)問題時遠程進行檢查和采取行動。

超聲波清洗新維度

通過將一個可變超聲波源與它具有TwinCAT實時內核的CX2020配套使用，清洗周期可以靈活地根據(jù)特定的產品和臟污水平進行調整。“嵌入式控制器為我們的系統(tǒng)提供了它所需的工業(yè)級魯棒性水平。”Nancy Steenbakkers如此說道。“雖然這對醫(yī)院來說是不可或缺的功能，它也使得該系統(tǒng)非常適合用于其它領域，如醫(yī)藥行業(yè)、實驗室、芯片生產等。”

UltraZonic清洗系統(tǒng)的控制平臺由一臺直接連接I/O組件并裝有TwinCAT軟件的CX2020嵌入式控制器構成

摘自《自動化博覽》2015年8月刊