CN101308149A - 血液凝固时间测量装置及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种血液凝固时间测量装置，其包括有光源、光接收元件、置放被测样本的试杯和置于该试杯中的钢珠，所述试杯设置于光源和光接收元件之间，且三者位于同一轴线上，所述钢珠能够沿垂直该轴线的方向在试杯中的被测样本内作往复振动，所述光源发出的测量光通过试杯中的被测样本和钢珠后到达光接收元件；本发明还公开了应用所述测量装置分别采用光学法和机械法进行测量的两种方法。本发明具有结构简单、成本低廉、且能够实现光学法和机械法两种测试功能的优点。
Description
技术领域：
本发明是关于一种医用凝血分析仪器及其方法，特别是关于一种血液凝固时间测量装置及其测量方法。
背景技术：
凝血分析仪是用以检测个体血液凝结指标的检测仪器，依据其采用的不同工作原理，凝血分析测试有机械法和光学法两种方法及与之对应的两种不同的测量装置，而无论哪种检测方法，其关键都是正确判断血液凝结反应的终止时间。凝血分析仪能够检测多种血液凝结指标，血液凝固时间就是其中之一，典型的测试有：凝血酶原时间、活化部分凝血酶时间、凝血酶时间、纤维蛋白元等。
采用机械法的凝血分析仪包括有两组方向相互垂直的线圈，每组含有两个线圈；其中一组的两个线圈交替通电，在位于该两线圈之间的试杯中产生交变磁场，该试杯中放置由血浆样品和试剂混合而成的液态被测样本，一钢珠置放于该被测样本的液体中，线圈通电后产生的交变磁场使钢珠在液态被测样本中作往复振动；另一组的两个线圈同样设置于试杯两侧，其中的一个线圈向试杯发射一调制磁场，另一个线圈在试杯的另一侧接收该调制磁场经过钢珠调幅后的载波信号，经过解调即可得到钢珠振动的振幅。由于钢珠振动的振幅会随着液态被测样本因纤维蛋白增加导致的黏性增加而减小，因此从钢珠振幅的减小程度可以判断出血液的凝固时间，也就是说，以血浆凝结过程中钢珠振幅的大小来确定凝结反应的终止时间。
采用光学法的凝血分析仪包括有位于试杯两侧的光源和探测器，该试杯中放置由血浆样品和试剂混合而成的液态被测样本，光源发出的测量光通过试杯中的液态被测样本抵达探测器，由于测量光会被试杯中被测样本凝固产生的纤维蛋白颗粒挡去一部分，因此光路另一端的探测器接收到的测量光的强度会随着被测样本中凝固颗粒的增加而减小，从而通过分析测量所得的光密度-时间曲线就能够判断出血液的凝固时间，也就是说，以血浆凝结过程中光密度的大小来确定凝结反应的终止时间。
由于上述两种测量方法的工作原理和测量装置的结构是截然不同的，所以每种方法各具有不同的优缺点。相对而言，光学法能够测量的指标项目多、应用范围宽，例如D二聚体(D-Dimer)、AT-III，但测量的精密度及线性度比较差；而机械法正好相反，其具有良好的测量精密度和比较宽的线性度范围，然而能够测量的项目就相对较少，如D二聚体(D-Dimer)就无法测量。
因而目前市场上的半自动凝血分析仪和小型自动凝血分析仪就分为两种，它们分别采用光学法和机械法，一般用户根据使用要求进行选取。而功能较全的大、中型自动凝血分析仪一般同时具备两种测试功能，它们分别采用机械法和光学法的工作原理，然而该两种测试方法在仪器中是通过结构上完全不同的测试通道来实现的，应用不同的测试方法，被测样本就必须置于不同的位置上完成。因此这种同时具备两种测试功能的凝血分析仪结构复杂、造价昂贵、操作繁琐，同时相对故障率较高，从而具有使用成本和维修成本高的缺点，一般只能适应具有较高使用要求的用户的需要。
由上可知，结构简单的半自动凝血分析仪和小型自动凝血分析仪具有功能单一的缺陷，而功能齐全的大、中型自动凝血分析仪又具有结构复杂、成本高昂的缺陷。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是克服现有凝血分析仪的缺陷，提供一种血液凝固时间测量装置及其测量方法，其具有结构简单、成本低廉的优点，且同时具备应用光学法和机械法两种方法进行测试的功能。
本发明为解决其技术问题采取了如下技术方案：
一种血液凝固时间测量装置，其包括有光源、光接收元件、置放被测样本的试杯和置于该试杯中的钢珠，所述试杯设置于光源和光接收元件之间，且三者位于同一轴线上，所述钢珠能够沿垂直于该轴线的方向在试杯中的被测样本内作往复振动，所述光源发出的测量光通过试杯中的被测样本和钢珠后到达光接收元件。
本发明所述的血液凝固时间测量装置还包括有两驱动线圈，该两驱动线圈横向地分别设置于所述试杯的两侧，其交替地产生驱动所述钢珠作往复振动的交变磁场；所述光源是固体光源，其发出的测量光为单色光，所述光接收元件是硅光电池。
本发明提供了一种采用上述血液凝固时间测量装置进行血液凝固时间测量的方法，其特征在于：所述光源发出测量光通过试杯中的被测样本和往复振动的钢珠射入光接收元件，所述光接收元件持续地感测该测量光的光强，直至光接收元件接收到的测量光光强低于预定的阈值为止；其具体操作步骤如下：
(1)设定光接收元件接收的测量光光强阈值；
(2)将被测样本注入试杯，并将钢珠放入被测样本的液体中；
(3)启动光源发出测量光，并驱动钢珠进行往复振动；
(4)光接收元件持续感测通过试杯中被测样本和振动钢珠的测量光的光强，直至该光强低于预定阈值为止；
(5)确定被测样本的血液凝固时间。
本发明还提供了另一种采用上述血液凝固时间测量装置进行血液凝固时间测量的方法，其特征在于：所述钢珠通过往复振动对被测样本进行搅拌后，被滞留于试杯的一侧，所述光源发出测量光通过试杯中的被测样本射入光接收元件，所述光接收元件持续地感测该测量光的光密度；其具体操作步骤如下：
(1)将被测样本注入试杯，并将钢珠放入被测样本的液体中；
(2)驱动钢珠作3～5秒时间的往复振动，然后将之滞留于试杯的一侧；
(3)启动光源发出测量光，通过试杯中的被测样本射入光接收元件；
(4)所述光接收元件持续感测通过试杯中被测样本的测量光的光密度；
(5)作出光密度-时间曲线，由此确定被测样本的血液凝固时间。
与现有血液凝固时间测量装置相比，本发明所述的血液凝固时间测量装置采用了在试杯两侧设置光源和光接收元件、使测量光纵向透过被测样本，以及被测样本的液体中放置能够进行横向振动的钢珠的特殊结构，从而使该测量装置能够以同一种结构实现光学法和机械法两种测量方法：当采用机械法时，通过接收测量光光强的变化来反映钢珠振幅的变化，从而判断出血液的凝固时间；当采用光学法时，通过接收测量光光密度的变化来反映被测样本中凝固颗粒的多少，从而判断出血液的凝固时间。因而本发明所述血液凝固时间测量装置同时具备了大、中型自动凝血分析仪和半自动凝血分析仪、小型自动凝血分析仪两者的优点，既能实现两种测试方法的功能，又能达到结构简单、成本低廉的效果。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的机械测量法的操作流程图。
图3是本发明的光学测量法的操作流程图。
图4是本发明光学测量法所得到的光密度-时间曲线图。
具体实施方式：
现结合附图和较佳实施例对本发明作进一步详细说明。
请參阅图1本发明的结构示意图。图示血液凝固时间测量装置包括有光源3、光接收元件4、两驱动线圈1和2、试杯7、钢珠8和骨架6，所述光源3、光接收元件4、两驱动线圈1、2以及试杯7均设置于骨架6之上。在本实施例中，所述光源3是固体光源，其能够发出测量光，该测量光为单色光，所述光接收元件4是硅光电池，其能够感测该光源3发出的测量光的光强；所述光源3和光接收元件4也可以是其它能够产生光电效应的相对应的光发射元件和光接收元件。该光源3和光接收元件4设置于骨架6纵向的两端，光接收元件4正向面对光源3；所述试杯7用于置放液态的被测样本，其设置于光源3和光接收元件4之间，且三者位于同一轴线上，即光源3与光接收元件4的光路轴线上，骨架6上沿该光轴设有让测量光通过的窗口5。所述钢珠8置于该试杯7中，浸入被测样本的液体内；所述两驱动线圈1和2一左一右横向地分别设置于试杯7的两侧，方向与光源3、光接收元件4之间光路的光轴相垂直，其能够交替地通电并在试杯7中产生一交变磁场，从而驱动该钢珠8在液态的被测样本内沿垂直于该光轴的方向作往复振动。所述光源3发出的测量光通过骨架6上的窗口5以及试杯7中的被测样本和振动的钢珠8之后到达光接收元件4，使之能够感测该光源3发出的测量光。
本发明所述的血液凝固时间测量装置能够实现光学法和机械法两种测量方法。
首先请参阅图2，该图表示了一种采用上述血液凝固时间测量装置进行血液凝固时间测量的机械法，其主要内容是：所述光源3发出测量光通过试杯7中的被测样本和往复振动的钢珠8射入光接收元件4，该光接收元件4持续地感测该测量光的光强，直至光接收元件4接收到的测量光光强低于预定的阈值为止。当血液凝固反应开始后，所述光源3发出的测量光由于受到振动着的钢珠8和被测样本的阻挡，到达光接收元件4时的光强会衰减和变化，随着凝固反应的进行，被测样本液体中的纤维蛋白因不断析出而增加，液体的黏度也随之增高，从而导致其对钢珠8的阻尼逐渐增大，钢珠8的振动幅度就随之逐渐减小。当钢珠8的振幅小于光路上窗口5的口径时，穿过窗口5的测量光大部分被钢珠8所阻挡，使得光接收元件4接收到的测量光光强大大减弱；当光接收元件4接收到的测量光光强低于某一设定的阈值时，测量过程即告结束。在该机械法测试中光接收元件4感测的是测量光光强信号，该光强信号的强弱对应于试杯7中被测样本液体的黏度和其对钢珠8的阻尼的变化，其与被测样本液体中产生的纤维蛋白的数量呈反比关系。
图2所示机械测量法的具体操作步骤如下：
(1)设定光接收元件接收的测量光光强阈值。
本发明所述的血液凝固时间测量装置还包括有光电控制部件(图中未示出)。在测试开始前，根据对样本测试的需要，预先在该光电控制部件的程序中设定用以控制测量停止的光接收元件4接收的测量光光强阈值。
(2)将被测样本注入试杯，并将钢珠放入被测样本的液体中。
在事先装有血浆样品的试杯7中注入测量所需要的试剂，试杯7中的血浆样品和试剂的混合液就构成了被测样本，然后将钢珠8浸置于试杯7中的被测样本液体内，再将试杯7放置于光源3与光接收元件4之间的光路上。
(3)启动光源发出测量光，并驱动钢珠进行往复振动。
启动光源3的开关，使之发出测量光；与此同时，对驱动线圈1和2分别交替通电，以便在测量杯7中形成一个交变磁场，从而驱动测量杯7中的钢珠8在液态的被测样本内沿垂直于测量光路轴线的方向作往复振动。
(4)光接收元件持续感测通过试杯中被测样本和振动钢珠的测量光的光强，直至该光强低于预定阈值为止。
所述光源3发出的测量光通过试杯7中的被测样本和往复振动的钢珠8射入光接收元件4，该光接收元件4持续地感测该测量光的光强；随着血浆的不断凝固和纤维蛋白的逐渐析出，被测样本液体的黏度不断增高，钢珠8的振动幅度随着阻尼的增大而逐渐减小，其阻挡通过窗口5的测量光的面积逐渐增大，从而光接收元件4接收到的测量光光强也逐渐减弱；在感测测量光强的过程中，光电控制部件不断对光强进行判断，一旦光接收元件4接收到的测量光光强低于预定的阈值时，就终止测量。
(5)确定被测样本的血液凝固时间。
自钢珠8开始作往复振动、光接收元件4开始感测测量光强起，到钢珠8振幅降低、测量光光强低于预定阈值而测量终止为止，该时间间隔就被确定为被测样本的血液凝固时间。
现再结合附图3操作流程图对本发明采用光学法原理进行血液凝固时间测量的方法作进一步说明。图示采用所述血液凝固时间测量装置进行光学测量的方法的主要内容是：所述钢珠8通过往复振动对被测样本进行搅拌，然后滞留于试杯7的一侧，所述光源3发出测量光通过试杯7中的被测样本射入光接收元件4，所述光接收元件4持续地感测该测量光的光密度。测试开始时，振动的钢珠8对被测样本的搅拌能够使血浆样品和试剂得到充分混合，以提高测量的精密度；当钢珠8被滞留于试杯7的一侧时，其不再阻挡测量光的光路，测量光直接通过试杯7中的被测样本射入光接收元件4；随着血浆的不断凝固，被测样本液体中不断析出纤维蛋白的细小颗粒阻挡通过穿过窗口5的测量光，从而光接收元件4接收到的测量光强度会随着测量杯7中凝固颗粒的增加而减小，它们呈负对数关系；由测量作出的光密度-时间曲线可以确定被测样本的血液凝固时间。
图3所示光学测量法的具体操作步骤如下：
(1)将被测样本注入试杯，并将钢珠放入被测样本的液体中。
在事先装有血浆样品的试杯7中注入测量所需要的试剂，试杯7中的血浆样品和试剂的混合液就构成了被测样本，然后将钢珠8浸置于试杯7中的被测样本液体内，再将试杯7放置于光源3与光接收元件4之间的光路上。
(2)驱动钢珠作3～5秒时间的往复振动，然后将之滞留于试杯的一侧。
对驱动线圈1和2分别交替通电，以便在测量杯7中形成一个交变磁场，从而驱动钢珠8作往复振动对液态被测样本进行搅拌3～5秒钟；然后一驱动线圈(驱动线圈1或2)停止工作，另一个驱动线圈(驱动线圈2或1)保持通电，将钢珠8滞留于试杯7的一侧，让开测量光路上的窗口5。
(3)启动光源发出测量光，通过试杯中的被测样本射入光接收元件。
启动光源3的开关，使之发出测量光，该测量光直接通过试杯7中的被测样本射入光接收元件4，而不再受钢珠8的阻挡。
(4)所述光接收元件持续感测通过试杯中被测样本的测量光的光密度。
所述光接收元件4持续地感测直接通过试杯7中被测样本的测量光的光密度；随着血浆的不断凝固，被测样本液体中不断析出纤维蛋白的细小颗粒阻挡通过穿过窗口5的测量光，从而使光接收元件4接收到的测量光光密度会随着测量杯7中凝固颗粒的增多而提高。
(5)作出光密度-时间曲线，由此确定被测样本的血液凝固时间。
根据测量结果作出光密度-时间曲线(见图5)，在图5所示光密度-时间反应曲线上找出一阶导数最大值所对应的时间点，作为被测样本该测试项目的血液凝固时间终点。自钢珠8滞留于试杯7的一侧、光接收元件4开始感测测量光密度起，到光密度-时间反应曲线上一阶导数最大值所对应的时间点为止，该时间间隔就被确定为被测样本的血液凝固时间。
以上所述仅为较佳实施例，而并非用以限定本发明。任何在不脱离本发明的精神和范围的条件下对其进行的等效修改或变更，均应包含于本发明申请所要求的保护范围内。
综上所述，本发明所述的血液凝固时间测量装置具有结构简单、成本低廉的优点，且同时具备应用光学法和机械法两种方法进行测试的功能。
Claims (7)
1、一种血液凝固时间测量装置，其特征在于：该测量装置包括有光源、光接收元件、置放被测样本的试杯和置于该试杯中的钢珠，所述试杯设置于光源和光接收元件之间，且三者位于同一轴线上，所述钢珠能够沿垂直于该轴线的方向在试杯中的被测样本内作往复振动，所述光源发出的测量光通过试杯中的被测样本和钢珠后到达光接收元件。
2、根据权利要求1所述的血液凝固时间测量装置，其特征在于：该测量装置还包括有两驱动线圈，该两驱动线圈横向地分别设置于所述试杯的两侧，其交替地产生驱动所述钢珠作往复振动的交变磁场。
3、根据权利要求1或2所述的血液凝固时间测量装置，其特征在于：所述光源是固体光源，其发出的测量光为单色光，所述光接收元件是硅光电池。
4、一种采用权利要求1所述血液凝固时间测量装置进行血液凝固时间测量的方法，其特征在于：所述光源发出测量光通过试杯中的被测样本和往复振动的钢珠射入光接收元件，所述光接收元件持续地感测该测量光的光强，直至光接收元件接收到的测量光光强低于预定的阈值为止。
5、根据权利要求4所述的血液凝固时间的测量方法，其特征在于：该测量方法的具体操作步骤如下：
(1)设定光接收元件接收的测量光光强阈值；
(2)将被测样本注入试杯，并将钢珠放入被测样本的液体中；
(3)启动光源发出测量光，并驱动钢珠进行往复振动；
(4)光接收元件持续感测通过试杯中被测样本和振动钢珠的测量光的光强，直至该光强低于预定阈值为止；
(5)确定被测样本的血液凝固时间。
6、一种采用权利要求1所述血液凝固时间测量装置进行血液凝固时间测量的方法，其特征在于：所述钢珠通过往复振动对被测样本进行搅拌后，被滞留于试杯的一侧，所述光源发出测量光通过试杯中的被测样本射入光接收元件，所述光接收元件持续地感测该测量光的光密度。
7、根据权利要求6所述的血液凝固时间的测量方法，其特征在于：该测量方法的具体操作步骤如下：
(1)将被测样本注入试杯，并将钢珠放入被测样本的液体中；
(2)驱动钢珠作3～5秒时间的往复振动，然后将之滞留于试杯的一侧；
(3)启动光源发出测量光，通过试杯中的被测样本射入光接收元件；
(4)所述光接收元件持续感测通过试杯中被测样本的测量光的光密度；
(5)作出光密度-时间曲线，由此确定被测样本的血液凝固时间。
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