CN102128769A - 血液粘度获取方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种血液粘度获取方法及系统，其中方法包括：通过微处理器指示电磁驱动装置驱动机芯旋转，使得所述机芯带动圆盘和锥体加速旋转；在确定所述锥体旋转的速度达到预设的第一切变率时，通过所述微处理器指示所述电磁驱动装置停止驱动，使得所述机芯带动所述圆盘和所述锥体减速旋转；通过所述微处理器指示光电传感器获取所述锥体在减速旋转过程中的旋转角速度和角加速度；根据所述旋转角速度和所述角加速度获取所述样品的粘度。本发明实施例，避免了电磁驱动装置与圆盘之间产生摩擦力从而对样本的粘度产生影响，提高了样本粘度的准确度；实现了在确定的切变率下对包括牛顿流体和非牛顿流体的粘度的测量。

Description

血液粘度获取方法及系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种血液粘度获取方法及系统。

背景技术

血液粘度是血液流变学需要测定的多项指标的其中之一，主要是反映由于血液成分变化而带来的血液流动性、凝滞性和血液粘度的变化；血液粘度的增高最典型疾病有巨球蛋白血症、多发性骨髓瘤、高脂血症、球蛋白增多症、高血压等；因此定期进行血浆检测，对预防或早期发现、早期治疗血管疾病具有十分重要的意义。

现有技术中的旋转式粘度计是国际血液学标准委员会(International Council for Standardization in Haematology，简称：ICSH)推荐使用的测量流体流变特性的测试设备，通过选择不同的剪切率，可以测出被测流体在不同剪切率下的表观粘度值，逐点扫描从而绘制出流体粘度随切变率变化而变化的血液流变特性曲线，因此旋转式粘度计是测定非牛顿流体(全血粘度)的理想设备，但该设备并不能实现对牛顿流体的粘度的测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种血液粘度获取方法及系统，实现对牛顿流体和非牛顿流体的粘度的测量，提高流体粘度的准确度。

本发明实施例提供一种血液粘度获取方法，包括：

通过微处理器指示电磁驱动装置驱动机芯旋转，使得所述机芯带动圆盘和锥体加速旋转；

在确定所述锥体旋转的速度达到预设的第一切变率时，通过所述微处理器指示所述电磁驱动装置停止驱动，使得所述机芯带动所述圆盘和所述锥体减速旋转；

通过所述微处理器指示光电传感器获取所述锥体在减速旋转过程中的旋转角速度和角加速度；

根据所述旋转角速度和所述角加速度获取所述样品的粘度。

本发明实施例提供一种粘度获取系统，该粘度获取系统能够实现上述技术方案的粘度获取方法，其中，该系统包括：微处理器、与所述微处理器电连接的电磁驱动装置、与所述微处理器电连接的光电传感器；

其中，所述微处理器指示所述电磁驱动装置驱动圆盘带动锥体加速旋转；在确定所述锥体速度达到预设的第一切变率时，所述微处理器指示所述电磁驱动装置停止驱动，使得所述圆盘带动所述锥体减速旋转；所述微处理器指示所述光电传感器获取所述锥体在减速旋转过程中的旋转角速度和角加速度，根据所述旋转角速度和所述角加速度获取所述样品的粘度。

本发明提供的血液粘度获取方法及系统，由于通过微处理器指示电磁驱动装置驱动机芯带动圆盘和锥体加速旋转，使得电磁驱动装置与圆盘并未直接接触，避免了电磁驱动装置与圆盘之间产生摩擦力从而对样本的粘度产生影响，进一步提高了样本粘度的准确度；通过测量出锥体在减速旋转过程中的转角速度和角加速度，即可获取到待测流体在相应切变率下的粘度，因此实现了在确定的切变率下对包括牛顿流体和非牛顿流体的粘度的测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中所适用的测量系统的结构示意图；

图2本发明血液粘度获取方法一个实施例的流程示意图；

图3为本发明血液粘度获取方法又一个实施例的流程示意图；

图4为本发明血液粘度获取系统一个实施例的结构示意图；

图5为本发明血液粘度获取系统又一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中所述的样本具体可以为牛顿流体，也可以为非牛顿流体；更具体地，牛顿流体可以为血浆，非牛顿流体可以为全血。

为了更清楚的理解本发明实施例的技术方案，下面通过图1所适用的测量系统的结构进行具体描述；图1为本发明实施例中所适用的测量系统的结构示意图，如图1所示，该测量系统包含了本发明实施例所需的机械结构，具体包括：锥体11、圆板12、容器13、机芯14、测速码盘15；其中，锥体11和圆板12均设置在容器13内，待测的样本位于锥体11和圆板12之间的间隙内，锥体11和装有圆光栅的测速码盘15通过机芯14连在一起，属于旋转部件，机芯14是用于驱动锥体11的转动；通过涡流线圈驱动测速码盘15转动，测速码盘15作为磁场中的导体，驱动机芯14转动，机芯14进一步带动锥体11旋转；进一步地，测速码盘15可以采用易于退磁、质量轻、导电能力强的铝材料，电磁驱动线圈作为驱动部件，具体包括电流线圈171和电压线圈172，分布在测速码盘15的上下两侧，其中，电压线圈172用细的绝缘铜线绕在具有极小气隙的铁芯(本发明实施例为了简明起见在图1中没有标注出铁芯)上产生较大的感抗，其所产生的电压磁通几乎滞后于所加电压90度。电流线圈171用粗的绝缘线绕在U形电流铁芯上，通过微处理器16控制与电源的导通或者断开，电感量小使产生的电流磁通基本与流经电流线圈的电流同向，并且电压线圈172和电流线圈171的电磁元件相对于测速码盘15采用正切式、分离式的电磁元件，因此结构简单；当测速码盘15放在变化着的磁场中时，金属制成的测速码盘15体内将产生感应电流，感应电流在测速码盘15体内自我闭合，形成涡电流，电磁驱动线圈利用电磁感应原理，使得在测速码盘15上产生涡流效应，从而驱动测速码盘15旋转。

通过电磁方式驱动测速码盘15和锥体11的旋转，使得作为驱动装置的电磁驱动线圈与作为被动装置的测速码盘15以及机芯14之间均没有直接接触驱动，从而避免了驱动装置与被动装置之间的摩擦力对样本粘度的影响；此外，由于锥体11和圆板12之间的间隙的高度与该间隙的半径成正比，因此样本的角速度也与该间隙的半径成正比，而样本的切变率为样本的角速度与间隙的高度之比，从而使切变率与间隙的半径无关而处处相等，因此对应于确定的角速度就得到确定的切变率，故能在确定的切变率下测量各种粘度，因此本发明实施例即适合牛顿流体，也适合非牛顿流体。

图2为本发明血液粘度获取方法一个实施例的流程示意图，如图4所示，本实施例包括如下步骤：

步骤201、通过微处理器指示电磁驱动装置驱动机芯旋转，使得该机芯带动圆盘和锥体加速旋转；

步骤202、在确定该锥体旋转的速度达到预设的第一切变率时，通过该微处理器指示该电磁驱动装置停止驱动，使得该机芯带动该圆盘和锥体减速旋转；

步骤203、通过该微处理器指示光电传感器获取该锥体在减速旋转过程中的旋转角速度和角加速度；

步骤骤204、根据该旋转角速度和该角加速度获取该样品的粘度。

本发明实施例提供的血液粘度获取方法，由于通过微处理器指示电磁驱动装置驱动机芯带动圆盘和锥体加速旋转，使得电磁驱动装置与机芯并未直接接触，避免了电磁驱动装置与机芯之间产生摩擦力从而对样本的粘度产生影响，进一步提高了样本粘度的准确度；通过测量出锥体在减速旋转过程中的转角速度和角加速度，即可获取到待测流体在相应切变率下的粘度，因此实现了在确定的切变率下对包括牛顿流体和非牛顿流体的粘度的测量。

图3为本发明血液粘度获取方法又一个实施例的流程示意图；如图3所示，本发明实施例包括：

步骤301、通过微处理器查询圆盘与锥体的状态；

步骤302、若圆盘和锥体为空闲状态，则通过微处理器控制加样组件将样品从样品盘的孔位中通过机芯加入到圆盘与锥体之间的间隙中；

步骤303、通过该微处理器控制所述机芯的温度，在该机芯的温度达到该样品预设的模拟环境温度时，执行步骤304；

步骤304、通过微处理器指示电磁驱动装置驱动机芯旋转，使得该机芯带动圆盘和锥体加速旋转；

步骤305、在确定该锥体旋转的速度达到预设的第一切变率时，通过该微处理器指示该电磁驱动装置停止驱动，使得该机芯带动该圆盘和锥体减速旋转；

其中，第一切变率具体可以为200s^-1。

步骤306、通过该微处理器指示光电传感器获取该锥体在减速旋转过程中的旋转角速度和角加速度；

具体地，在该锥体的减速旋转过程中，通过设置在测速码盘上的光栅生成光信号，通过该光电传感器将该光信号转换为脉冲信号，并将该脉冲信号反馈给该微处理器，通过该微处理器根据该脉冲信号获取该锥体在减速旋转过程中的旋转角速度和角加速度；

步骤307、根据该旋转角速度和角加速度获取该样品的粘度。

本发明实施例提供的血液粘度获取方法，由于通过微处理器指示电磁驱动装置驱动机芯带动圆盘和锥体加速旋转，使得电磁驱动装置与圆盘并未直接接触，避免了电磁驱动装置与圆盘之间产生摩擦力从而对样本的粘度产生影响，进一步提高了样本粘度的准确度；通过测量出锥体在减速旋转过程中的转角速度和角加速度，即可获取到待测流体在相应切变率下的粘度，因此实现了在确定的切变率下对包括牛顿流体和非牛顿流体的粘度的测量。

下面结合图1对图3所示实施例中的步骤进行详细说明。

在上述步骤303中，微处理器通过温度传感器获取机芯的温度值，将机芯的温度值与模拟环境温度进行比较，若机芯的温度值低于预设的模拟环境温度，则微处理器通过控制加热膜对机芯进行调节；其中，模拟环境温度可以根据样本的种类进行设定，例如：若样本具体为血浆，由于血浆的人体模拟温度为37摄氏度左右，为了保证血浆能够达到37摄氏度，预设的模拟环境温度需要高于37摄氏度，此时模拟环境温度可以设定为40摄氏度左右。

在上述步骤306和步骤307中，在锥体减速旋转的过程中，旋转的锥体受到两个力矩的作用，机芯施加的摩擦力距M_f和待测流体施加的粘性阻力距M_η；设锥体对旋转轴转动惯量为I，锥体旋转角速度为ω，角加速度为ε。则

M_f+M_η＝Iε                 (2.1)

由于轴承施加的摩擦力矩M_f是角速度ω的函数，即

M_f＝f_M(ω)                  (2.2)

若样本具体为牛顿流体，则该牛顿流体的粘度η(也可以称为动力粘度)需满足：

η＝τ/γ                   (2.3)

其中，τ为层流运动粘性流体受到的切应力，γ为层流运动粘性流体切变率。

若样本具体为非牛顿流体，则公式η＝τ/γ是该非牛顿流体的表观粘度；由于从公式η＝τ/γ可知粘度η为层流运动粘性流体切变率γ的函数，即η＝f_η(γ)，因此可以通过改变层流运动粘性流体切变率γ而求得粘度η的一系列值。

设锥体和圆板之间夹角为

一般

度，本发明实施例优选的可以为2.5度，本发明实施例中在采用2.5度角的锥板测量时，样本用量更少，测试准确性更高；锥体圆顶面半径为R，在距离旋转轴r处的锥板之间，取厚度为dr的圆筒状流体。由于很小，则圆筒状流体高度为：

设流体与圆板相对运动线速度为u，则u＝rω；则切变率γ：

又

$M_{\mathrm{\η}}={\∫}_0^{R}2\mathrm{\π\τ}{r}^2\mathrm{dr}---\left(2.6\right)$

联合式(2.3)、(2.5)、(2.6)可得

联合式(2.1)、(2.2)、(2.7)可得

式(2.8)即为本发明实施例中得到的样本的粘度的基本公式，其中

R，I为已知常数。f_M(ω)根据所采用的机芯而定。锥体旋转角速度ω与角加速度ε是需要测量的参数。于是只要测量出圆锥体在速度衰减时某一时刻的锥体旋转角速度ω和角加速度ε，就可以计算待测流体在相应切变率下的粘度；由于样本的切变率为锥体旋转角速度与间隙的高度之比，从而使切变率与间隙的半径无关而处处相等，因此对应于确定的旋转角速度就得到确定的切变率，故能在确定的切变率下测量各种粘度，因此本发明实施例即适合牛顿流体，也适合非牛顿流体，因此式(2.8)对牛顿流体和非牛顿流体都适用。

图4为本发明血液粘度获取系统一个实施例的结构示意图，本发明实施例可以实现上述图2和图3所示实施例的方法流程；如图4所示，本发明实施例包括：微处理器41、与微处理器41电连接的电磁驱动装置42、与微处理器41电连接的光电传感器43；

其中，微处理器41指示电磁驱动装置42驱动圆盘带动锥体加速旋转；在确定所述锥体速度达到预设的第一切变率时，微处理器41指示电磁驱动装置42停止驱动，使得所述圆盘带动所述锥体减速旋转；微处理器41指示光电传感器43获取所述锥体在减速旋转过程中的旋转角速度和角加速度，根据所述旋转角速度和所述角加速度获取所述样品的粘度。

本发明实施例提供的血液粘度获取系统，由于通过微处理器41指示电磁驱动装置42驱动机芯带动圆盘和锥体加速旋转，使得电磁驱动装置42与圆盘并未直接接触，避免了电磁驱动装置42与圆盘之间产生摩擦力从而对样本的粘度产生影响，进一步提高了样本粘度的准确度；通过微处理器41测量出锥体在减速旋转过程中的转角速度和角加速度，即可获取到待测流体在相应切变率下的粘度，因此实现了在确定的切变率下对包括牛顿流体和非牛顿流体的粘度的测量。

图5为本发明血液粘度获取系统又一个实施例的结构示意图，本发明实施例可以实现上述图2和图3所示实施例的方法流程；如图5所示，本发明实施例包括：微处理器51、与微处理器51电连接的电磁驱动装置52、与微处理器51电连接的光电传感器53、与微处理器51电连接的加样组件54、与机芯相接触并且与微处理器51电连接的温度传感器55、与光电传感器53电连接的测速码盘56。

其中，微处理器51指示电磁驱动装置52驱动圆盘带动锥体加速旋转；在确定所述锥体速度达到预设的第一切变率时，微处理器51指示电磁驱动装置52停止驱动，使得所述圆盘带动所述锥体减速旋转；微处理器51指示光电传感器53获取所述锥体在减速旋转过程中的旋转角速度和角加速度，根据所述旋转角速度和所述角加速度获取所述样品的粘度。

进一步地，在微处理器51查询所述圆盘与所述锥体的状态为空闲状态的情况下，加样组件54在微处理器51的控制下将所述样品从样品盘的孔位中通过锥板测试机芯加入到所述圆盘与所述锥体形成的间隙。

进一步地，温度传感器55在微处理器51的控制下获取机芯的温度值，使得微处理器51确定所述机芯的温度值是否达到所述样品所在的模拟环境温度。

进一步地，本发明实施例中的电磁驱动装置52包括：电压线圈和电流线圈，与所述微处理器电连接；其中，电压线圈和电流线圈在微处理器51的驱动信号控制下产生电磁感应，并在所述电磁感应作用下驱动所述圆盘和所述锥体转动力矩，实现通过所述转动力矩驱动所述圆盘带动所述锥板旋转。

进一步地，测速码盘56上设置有的光栅，测速码盘56与光电传感器53电连接；所述光栅用于在所述锥体在减速旋转过程中产生光信号；光电传感器53根据所述光信号生成脉冲信号，并将所述脉冲信号反馈给微处理器51，使得微处理器51根据所述脉冲信号获取所述锥体在减速旋转过程中的旋转角速度和角加速度。

本发明实施例提供的血液粘度获取系统，由于通过微处理器51指示电磁驱动装置52驱动机芯带动圆盘和锥体加速旋转，使得电磁驱动装置52与圆盘并未直接接触，避免了电磁驱动装置52与圆盘之间产生摩擦力从而对样本的粘度产生影响，进一步提高了样本粘度的准确度；通过微处理器51测量出锥体在减速旋转过程中的转角速度和角加速度，即可获取到待测流体在相应切变率下的粘度，因此实现了在确定的切变率下对包括牛顿流体和非牛顿流体的粘度的测量。

上述本发明实施例中所述的微处理器，具体可以通过对单片机以及相应外围电路进行具体设计，并且本领域技术人员熟知：本发明实施例中的微处理器的具体结构可以由该微处理器所实现的功能进行设计，本发明实施例并不对该微处理器的详细结构进行限制

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、设备、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种血液粘度获取方法，其特征在于，包括：

通过微处理器指示电磁驱动装置驱动机芯旋转，使得所述机芯带动圆盘和锥体加速旋转；

在确定所述锥体旋转的速度达到预设的第一切变率时，通过所述微处理器指示所述电磁驱动装置停止驱动，使得所述机芯带动所述圆盘和所述锥体减速旋转；

通过所述微处理器指示光电传感器获取所述锥体在减速旋转过程中的旋转角速度和角加速度；

根据所述旋转角速度和所述角加速度获取所述样品的粘度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述微处理器指示所述驱动装置驱动圆盘带动锥体加速旋转之前，所述方法还包括：

通过所述微处理器查询所述圆盘与所述锥体的状态；

若所述圆盘和所述锥体为空闲状态，则通过所述微处理器控制加样组件将所述样品从样品盘的孔位中通过所述机芯加入到所述圆盘与所述锥体之间的间隙中。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过所述微处理器控制所述机芯的温度，在所述机芯的温度达到所述样品预设的模拟环境温度时，执行所述通过微处理器指示电磁驱动装置驱动机芯旋转，使得所述机芯带动锥体加速旋转的步骤。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过所述微处理器控制所述机芯的温度包括：

所述微处理器通过温度传感器获取所述机芯的温度值；

将所述机芯的温度值与所述模拟环境温度进行比较；

若所述机芯的温度值低于所述预设的模拟环境温度，则所述微处理器通过控制加热膜对所述机芯进行调节。

5.根据权利要求1～4任一所述的方法，其特征在于，通过所述微处理器指示光电传感器获取所述锥体在减速旋转过程中的旋转角速度和角加速度包括：

在所述锥体在减速旋转过程中通过设置在测速码盘上的光栅生成光信号；

通过所述光电传感器将所述光信号转换为脉冲信号，并将所述脉冲信号反馈给所述微处理器；

通过所述微处理器根据所述脉冲信号获取所述锥体在减速旋转过程中的旋转角速度和角加速度。

6.一种能够实现权利要求1～5任一所述方法的血液粘度获取系统，其特征在于，包括：微处理器、与所述微处理器电连接的电磁驱动装置、与所述微处理器电连接的光电传感器；

其中，所述微处理器指示所述电磁驱动装置驱动圆盘带动锥体加速旋转；在确定所述锥体速度达到预设的第一切变率时，所述微处理器指示所述电磁驱动装置停止驱动，使得所述圆盘带动所述锥体减速旋转；所述微处理器指示所述光电传感器获取所述锥体在减速旋转过程中的旋转角速度和角加速度，根据所述旋转角速度和所述角加速度获取所述样品的粘度。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：加样组件，与所述微处理器电连接；

在所述微处理器查询所述圆盘与所述锥体的状态为空闲状态的情况下，所述加样组件在所述微处理器的控制下将所述样品从样品盘的孔位中通过锥板测试机芯加入到所述圆盘与所述锥体形成的间隙。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：温度传感器，与所述机芯相接触，与所述微处理器电连接；

所述温度传感器在所述微处理器的控制下获取所述机芯的温度值，使得所述微处理器确定所述机芯的温度值是否达到所述样品所在的模拟环境温度。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述电磁驱动装置包括：电压线圈和电流线圈，与所述微处理器电连接；

所述电压线圈和电流线圈在所述微处理器的驱动信号控制下产生电磁感应，并在所述电磁感应作用下驱动所述圆盘和所述锥体转动力矩，实现通过所述转动力矩驱动所述圆盘带动所述锥板旋转。

10.根据权利要求6～9任一所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：测速码盘，所述测速码盘上设置有的光栅，所述测速码盘设置在所述圆盘的底部，与所述光电传感器电连接；

所述光栅用于在所述锥体在减速旋转过程中产生光信号；

所述光电传感器根据所述光信号生成脉冲信号，并将所述脉冲信号反馈给所述微处理器，使得所述微处理器根据所述脉冲信号获取所述锥体在减速旋转过程中的旋转角速度和角加速度。

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