CN104800905B - 用于血浆采集的抗凝剂控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于血浆采集的抗凝剂控制系统及方法。其包括抗凝剂泵、血泵、检测装置、第一计算装置和控制装置；利用检测装置检测血液中血浆和红细胞比例，利用第一计算装置计算抗凝剂与全血的混合比，再利用控制装置控制抗凝剂泵和血泵的转动。本发明通过对每个献浆员的血浆与血细胞比例进行检测，计算得到个性化的抗凝剂使用量，实现了抗凝剂的最低使用目的，同时通过对血浆采集过程中使用的耗材特征值进行实时测量，消除了因为不同耗材差异造成的抗凝剂使用增加的问题，提高了采集血浆的质量。

Description

用于血浆采集的抗凝剂控制系统

技术领域

本发明属于血浆采集技术领域，尤其涉及一种用于血浆采集的抗凝剂控制系统及方法。

背景技术

单采血浆过程中，为了保证耗材中的血液不凝固，需要按照一定的比例将全血与抗凝剂进行混合。由于部分抗凝剂会随着血细胞的还输进入到献浆员体内，可能引发献浆员的不适反应，另一部分抗凝剂进入采集到的原料血浆中，降低了原料血浆的蛋白含量，且影响终端血液制品的质量。人体血液中的血浆与血细胞的比值不同，男女差异明显，因此，在保证单采血浆过程不出现凝血的前提下，抗凝剂的使用越少越好。

另外，血浆采集中，机器的运动部件在长期的使用中磨损程度不同，导致流量变化不同；对于每一套耗材来说，其特征值(泵每一圈走过的流量)受很多因素的影响，包括：管路的内径，壁厚，挤压回弹速度，管路内的压力等。如果按照理论值对抗凝剂进行控制，就会消耗更多实际上不必要的抗凝剂。

发明内容

本发明的发明目的是：为了解决现有技术中在进行血浆采集时抗凝剂不能精确控制的问题，本发明提出了一种用于血浆采集的抗凝剂控制系统及方法。

本发明的技术方案是：一种用于血浆采集的抗凝剂控制系统，包括：

抗凝剂泵，用于驱动抗凝剂在管道流动；

血泵，用于驱动血液在管道内流动；

检测装置，用于检测血液中血浆与红细胞比例；

第一计算装置，用于根据血浆与红细胞的比例计算抗凝剂与全血的混合比；

控制装置，用于根据抗凝剂与全血的混合比及通过抗凝剂泵与血泵的流量比得到的抗凝剂泵和血泵的转速比控制抗凝剂泵和血泵的转动。

进一步地，还包括：

流量测算装置，用于测算通过抗凝剂泵与血泵的流量比。

进一步地，还包括：

计数装置，用于统计抗凝剂泵和血泵的转动圈数；

第二计算装置，用于计算抗凝剂泵管道的特征值和血泵管道的特征值，并计算抗凝剂泵和血泵的流量比。

进一步地，还包括：

第一计量装置，用于测定血浆质量；

第一空探、第二空探和第三空探，都用于检测管道内是否存在空气；

所述第一空探设于抗凝剂管道上，所述第二空探和第三空探依次设于血液管道上。

进一步地，还包括：

感应装置，用于测量离心杯中血液的容积变化；

第四空探和第五空探，用于检测管道内是否存在空气；

所述第四空探设于抗凝剂管道上，所述第五空探设于血液管道上。

进一步地，还包括：第二计量装置，用于测定抗凝剂质量；第三计量装置，用于测定血浆质量。

本发明还提出了一种用于血浆采集的抗凝剂控制方法，包括以下步骤：

A、利用抗凝剂泵和血泵分别驱动抗凝剂和血液在管道内流动，并利用检测装置检测血液中血浆和红细胞比例；

B、利用第一计算装置根据血浆与红细胞的比例计算抗凝剂与全血的混合比M；

C、利用计数装置统计在第一空探检测管道内无空气至第二空探检测管道内无空气过程中抗凝剂泵转动圈数，并利用第二计算装置计算抗凝剂泵管道的特征值T_k；

D、利用计数装置统计在第三空探检测管道内无空气至第一计量装置统计血浆质量达到出浆可识别值过程中血泵转动圈数，并利用第二计算装置计算血泵管道的特征值T_x；

E、根据步骤C中得到的抗凝剂泵管道特征值T_k和步骤D中得到的血泵管道特征值T_x，利用第二计算装置计算抗凝剂泵和血泵的转速比，并利用控制装置根据计算得到的抗凝剂泵和血泵的转速比控制抗凝剂泵和血泵的转动。

进一步地，所述步骤E中利用第二计算装置计算抗凝剂泵和血泵的转速比，具体为：

设定抗凝剂泵的转速为V_k，血泵的转速为V_x，得到计算抗凝剂泵和血泵的转速比的表达式为：

$\frac{V_k}{V_x}=\frac{{\mathrm{MT}}_x}{T_k}.$

本发明还提出了一种应用于权利要求7所述用于血浆采集的抗凝剂控制方法的抗凝剂预冲方法，包括以下步骤：

S1、利用控制装置控制血泵和抗凝剂泵以相同转速转动，将抗凝剂冲入管道内；

S2、利用计数装置统计在第一空探检测管道内无空气至第二空探检测管道内无空气过程中抗凝剂泵转动圈数。

本发明具有以下有益效果：

(1)通过对每个献浆员的血浆与血细胞比例进行检测，计算得到个性化的抗凝剂使用量，实现了抗凝剂的最低使用目的，有益于献浆员身体健康，也提高了采集的血浆质量。

(2)通过对血浆采集过程中使用的耗材特征值进行实时测量，消除了因为转动部件长期使用产生磨损而出现的形状偏差造成的抗凝剂使用增加的问题，提高了抗凝剂用量的控制精度。

(3)通过对抗凝剂进行预冲，可以在进行采浆之前直接测算得到通过抗凝剂泵的流量，避免了在采浆过程中进行过多的测算操作，保证了抗凝剂的精确用量。

附图说明

图1是本发明的用于血浆采集的抗凝剂控制系统示意图。

图2是本发明的用于血浆采集的抗凝剂控制方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，为本发明的用于血浆采集的抗凝剂控制系统示意图。一种用于血浆采集的抗凝剂控制系统，包括：抗凝剂泵，用于驱动抗凝剂在管道流动；血泵，用于驱动血液在管道内流动；检测装置，用于检测血液中血浆与红细胞比例；第一计算装置，用于根据血浆与红细胞的比例计算抗凝剂与全血的混合比；控制装置，用于根据抗凝剂与全血的混合比及通过抗凝剂泵与血泵的流量比得到的抗凝剂泵和血泵的转速比控制抗凝剂泵和血泵的转动。

本发明的抗凝剂泵和血泵都为血浆采集过程中的常用器件；其中，抗凝剂泵上安装有抗凝剂管道，抗凝剂泵用于驱动管道内的抗凝剂流动；类似地，血泵上安装有血液管道，血泵用于驱动管道内的血液流动。在血浆采集的采集过程中，抗凝剂泵和血泵同时运行，促使管道内的抗凝剂与血液混合流入离心机；在血浆采集的还输过程中，只有血泵运行，抗凝剂泵不运行，血泵驱动经离心机离心后得到的红细胞返回人体。

本发明的检测装置用于检测血液中血浆与红细胞比例。该功能的实现可以采用通过离心机中的光电探测器来检测血液的透光率，根据检测得到的血液透光率得到红细胞比容，从而得到血浆与红细胞比例；还可以利用计量装置测定血液经离心机离心后得到的血浆质量，再通过计算可以得出红细胞质量，根据血浆和红细胞的密度进而得到血浆与红细胞比例；还可以通过离心杯出口的血浆管道上的红细胞探测器检测管道内的红细胞，当红细胞探测器检测管道内存在红细胞时说明离心杯已充满红细胞，根据管道容积和离心杯容积计算红细胞容量，再利用计量装置测定血液经离心机离心后得到的血浆质量，将血浆质量换 算成容积即可得到血液中血浆与红细胞比例。

本发明的第一计算装置用于根据血浆与红细胞的比例计算抗凝剂与全血的混合比。该功能的实现可以通过根据检测装置检测得到的红细胞比容进行数学运算后得到血浆与红细胞的比例，再根据计算得到的血浆与红细胞的比例进行数学运算得到抗凝剂与全血的混合比，这里的抗凝剂与全血的混合比是指抗凝剂与全血进行混合的容量比值。

本发明的控制装置用于根据抗凝剂与全血的混合比及通过抗凝剂泵与血泵的流量比得到的抗凝剂泵和血泵的转速比控制抗凝剂泵和血泵的转动。该功能可以选择单片机、微处理器(MCU)或中央处理器(CPU)等来实现；抗凝剂泵和血泵的转速比可以由抗凝剂与全血的混合比及通过抗凝剂泵与血泵的流量比计算得到；通过抗凝剂泵与血泵的流量比可以由耗材规格计算得到，也可以通过本发明中下面介绍的流量测算方法得到。

进一步地，为了修正因不同牌号或批号的耗材差异而造成的误差，本发明还包括：

流量测算装置，用于测算通过抗凝剂泵与血泵的流量比。根据抗凝剂泵驱动抗凝剂的流量与血泵驱动血液的流量的比值，可以实现血液中抗凝剂使用量的精确控制，消除了因管路耗材存在的各种影响因素对抗凝剂使用量造成的影响。

为了测算通过抗凝剂泵与血泵的流量比，本发明以一种实施例来进行说明。

本发明的流量测算装置包括：计数装置，用于统计抗凝剂泵和血泵的转动圈数；第二计算装置，用于计算抗凝剂泵管道的特征值和血泵管道的特征值，并计算抗凝剂泵和血泵的流量比；第一计量装置，用于测定血浆质量；第一空探、第二空探和第三空探，都用于检测管道内是否存在空气；第一空探设于抗凝剂管道上，所述第二空探和第三空探依次设于血液管道上。

本发明的计数装置用于统计抗凝剂泵和血泵的运转圈数。该功能的实现可以采用常用的逻辑电路。

本发明的第一计量装置用于统计血液经离心机离心后得到的血浆质量。该功能的实现可以采用支架式电子称；在使用时，将用于存储血浆的血浆袋放置在电子称支架上，电子称实时的对血浆质量进行统计。

本发明的第一空探，第二空探和第三空探都用于检测管道内是否存在空气，第一空探设于抗凝剂管道上，所述第二空探和第三空探依次设于血液管道上。该功能的实现可以采用常用的空气探测器件，其工作原理为利用超声波在液体和气体中具有不同的传播速度从而判断管道内的血液中是否混有空气。

本发明的第二计算装置用于计算抗凝剂泵管道的特征值和血泵管道的特征值，并计算抗凝剂泵和血泵的转速比。该功能的实现可以根据计数装置统计在第一空探检测管道内无 空气至第二空探检测管道内无空气过程中抗凝剂泵运转圈数及通过抗凝剂泵的抗凝剂容量计算抗凝剂泵管道的特征值，这里的通过抗凝剂泵的抗凝剂容量可以根据抗凝剂管道尺寸及第一空探至第二空探间的管道长度计算得到；类似地，也可以根据计数装置统计在第三空探检测管道内无空气至第一计量装置统计血浆质量达到设定值过程中血泵运转圈数及通过血泵的血液容量计算血泵管道的特征值，这里的通过血泵的血液容量可以根据离心杯容量加上第三空探至血浆袋之间血液管道的容量计算得到，第三空探至血浆袋之间血液管道的容量可以根据血液管道尺寸及第三空探至血浆袋之间的管道长度计算得到。这里的特征值定义为抗凝剂泵或血泵运转一周后通过抗凝剂泵或血泵的流量。再根据抗凝剂泵管道的特征值和血泵管道的特征值计算抗凝剂泵和血泵的转速比。

优选地，为了测算通过抗凝剂泵与血泵的流量比，本发明的另一种实施例具体为：

本发明的流量测算装置包括：计数装置，用于统计抗凝剂泵和血泵的转动圈数；第二计算装置，用于计算抗凝剂泵管道的特征值和血泵管道的特征值，并计算抗凝剂泵和血泵的流量比；感应装置，用于测量离心杯中血液的容积变化；第四空探和第五空探，用于检测管道内是否存在空气；第四空探设于抗凝剂管道上，所述第五空探设于血液管道上。

本发明的计数装置用于统计抗凝剂泵和血泵的运转圈数。该功能的实现可以采用常用的逻辑电路。

本发明的第二计算装置用于计算抗凝剂泵管道的特征值和血泵管道的特征值，并计算抗凝剂泵和血泵的转速比。该功能的实现可以根据计数装置统计的抗凝剂泵运转圈数及通过抗凝剂泵的抗凝剂容量计算抗凝剂泵管道的特征值，这里的通过抗凝剂泵的抗凝剂容量可以根据抗凝剂管道尺寸及第四空探至第五空探间的管道长度计算得到；类似地，也可以根据计数装置统计的血泵运转圈数及通过血泵的血液容量计算血泵管道的特征值，这里的通过血泵的血液容量可以根据红细胞和血浆的容积进行数学运算得到。这里的特征值定义为抗凝剂泵或血泵运转一周后通过抗凝剂泵或血泵的流量。再根据抗凝剂泵管道的特征值和血泵管道的特征值计算抗凝剂泵和血泵的转速比。

本发明的感应装置用于测量离心杯中血液的容积变化。该功能的实现可以通过离心机中的光电探测器来检测血液的透光率，再根据血液透光率测定红细胞和血浆的分界线，通过该分界线可以分别得到红细胞和血浆的容积。

本发明的第四空探和第五空探都用于检测管道内是否存在空气，第四空探设于抗凝剂管道上，所述第五空探设于血液管道上。该功能的实现可以采用常用的空气探测器件，其工作原理为利用超声波在液体和气体中具有不同的传播速度从而判断管道内的血液中是否混有空气。

优选地，为了测算通过抗凝剂泵与血泵的流量比，本发明的第三种实施例具体为：

本发明的流量测算装置包括：计数装置，用于统计抗凝剂泵和血泵的转动圈数；第二计算装置，用于计算抗凝剂泵管道的特征值和血泵管道的特征值，并计算抗凝剂泵和血泵的流量比；第二计量装置，用于测定抗凝剂质量；第三计量装置，用于测定血浆质量。

本发明的计数装置用于统计抗凝剂泵和血泵的运转圈数。该功能的实现可以采用常用的逻辑电路。

本发明的第二计量装置用于测定抗凝剂袋中抗凝剂的质量。该功能的实现可以采用支架式电子称；在使用时，将存储有抗凝剂的抗凝剂袋放置在电子称支架上，电子称实时的对抗凝剂质量进行统计。

本发明的第三计量装置用于测定血液经离心机离心后得到的血浆质量。该功能的实现可以采用支架式电子称；在使用时，将用于存储血浆的血浆袋放置在电子称支架上，电子称实时的对血浆质量进行统计。

本发明的第二计算装置用于计算抗凝剂泵管道的特征值和血泵管道的特征值，并计算抗凝剂泵和血泵的转速比。该功能的实现可以根据计数装置统计在第一空探检测管道内无空气至第二空探检测管道内无空气过程中抗凝剂泵运转圈数及通过抗凝剂泵的抗凝剂容量计算抗凝剂泵管道的特征值，这里的通过抗凝剂泵的抗凝剂容量可以根据第二计量装置测定的抗凝剂质量数据计算得到；类似地，也可以根据计数装置统计在第三空探检测管道内无空气至第一计量装置统计血浆质量达到设定值过程中血泵运转圈数及通过血泵的血液容量计算血泵管道的特征值，这里的通过血泵的血液容量可以根据第三计量装置测定的血浆质量计算得到。这里的特征值定义为抗凝剂泵或血泵运转一周后通过抗凝剂泵或血泵的流量。再根据抗凝剂泵管道的特征值和血泵管道的特征值计算抗凝剂泵和血泵的转速比。

为了便于本领域的普通技术人员进一步了解本发明，下面介绍本发明所针对的用于血浆采集的抗凝剂控制系统的凝剂控制方法。

如图2所示，为本发明的用于血浆采集的抗凝剂控制方法流程示意图。一种用于血浆采集的抗凝剂控制方法，包括以下步骤：

A、利用抗凝剂泵和血泵分别驱动抗凝剂和血液在管道内流动，并利用检测装置检测血液中血浆和红细胞比例；

B、利用第一计算装置根据血浆与红细胞的比例计算抗凝剂与全血的混合比M；

C、利用计数装置统计在第一空探检测管道内无空气至第二空探检测管道内无空气过程中抗凝剂泵转动圈数，并利用第二计算装置计算抗凝剂泵管道的特征值T_k；

D、利用计数装置统计在第三空探检测管道内无空气至第一计量装置统计血浆质量达到 出浆可识别值过程中血泵转动圈数，并利用第二计算装置计算血泵管道的特征值T_x；

E、根据步骤C中得到的抗凝剂泵管道特征值T_k和步骤D中得到的血泵管道特征值T_x，利用第二计算装置计算抗凝剂泵和血泵的转速比，并利用控制装置根据计算得到的抗凝剂泵和血泵的转速比控制抗凝剂泵和血泵的转动。

在步骤A中，抗凝剂泵和血泵同时运行，利用抗凝剂泵和血泵分别驱动抗凝剂和血液在管道内流动，并促使管道内的抗凝剂与血液混合流入离心机。再通过离心机中的光电探测器来检测血液的透光率，根据检测得到的血液透光率得到红细胞比容，从而得到血浆与红细胞比例；优选地，还可以利用计量装置测定血液经离心机离心后得到的血浆质量，再通过计算可以得出红细胞质量，再根据血浆和红细胞的密度进而得到血浆与红细胞的比例；优选地，还可以通过离心杯出口的血浆管道上的红细胞探测器检测管道内的红细胞，当红细胞探测器检测管道内存在红细胞时说明离心杯已充满红细胞，根据管道容积和离心杯容积计算红细胞容量，再利用计量装置测定血液经离心机离心后得到的血浆质量，将血浆质量换算成容积即可得到血液中血浆与红细胞比例。

在步骤B中，利用第一计算装置根据检测装置检测得到的血浆和红细胞比例进行数学运算后得到抗凝剂与全血的混合比M。

在步骤C中，抗凝剂泵驱动抗凝剂在管道内流动，在第一空探检测管道内抗凝剂中无空气至第二空探检测管道内抗凝剂中无空气过程中，利用计数装置统计在第一空探检测管道内无空气至第二空探检测管道内无空气过程中抗凝剂泵转动圈数；再利用第二计算装置根据计数装置统计的抗凝剂泵运转圈数及通过抗凝剂泵的抗凝剂容量计算抗凝剂泵管道的特征值，即利用通过抗凝剂泵的抗凝剂容量除以抗凝剂泵运转圈数得到抗凝剂泵管道的特征值T_k。

在步骤D中，类似于步骤C，血泵驱动血液在管道内流动，在第三空探检测管道内血液中无空气至第一计量装置统计血浆质量达到设定值过程中，利用计数装置统计在第三空探检测管道内无空气至第一计量装置统计血浆质量达到出浆可识别值过程中血泵转动圈数；再利用第二计算装置根据计数装置统计的血泵运转圈数及通过血泵的血液容量计算血泵泵管道的特征值，即利用通过血泵的血液容量除以血泵运转圈数得到血泵管道的特征值T_x。

在步骤E中，利用第二计算装置根据抗凝剂泵管道的特征值T_k和血泵管道的特征值T_x计算抗凝剂泵和血泵的转速比。这里得到的转速比消除了因为耗材损耗造成的抗凝剂使用 增加的问题。

为了便于本领域的普通技术人员进一步了解本发明，下面以具体实施例来对本发明中利用第二计算装置计算抗凝剂泵和血泵的转速比的算法进行说明。

设定抗凝剂泵的转速为V_k，血泵的转速为V_x，得到计算抗凝剂泵和血泵的转速比的表达式为：

$\frac{V_k}{V_x}=\frac{{\mathrm{MT}}_x}{T_k}.$

本发明还提出了一种应用于本发明的用于血浆采集的抗凝剂控制方法的抗凝剂预冲方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、利用控制装置控制血泵和抗凝剂泵以相同转速转动，将抗凝剂冲入管道内；

S2、利用计数装置统计在第一空探检测管道内无空气至第二空探检测管道内无空气过程中抗凝剂泵转动圈数。

本发明的用于血浆采集的抗凝剂控制方法的抗凝剂预冲方法用于在进行血浆采集之前，实现对通过抗凝剂泵的抗凝剂流量的精确计算。

为了便于本领域的普通技术人员进一步了解本发明，下面以具体实施例来对本发明中用于血浆采集的抗凝剂控制方法的抗凝剂预冲方法作进一步说明。

由于本发明的抗凝剂预冲方法用于进行血浆采集之前，因此此时采血针头管道和盐水针头管道都处于关闭状态；利用本发明的抗凝剂预冲方法进行预冲前，需要将抗凝剂针头插入抗凝剂袋出口，然后开始抗凝剂预冲。

首先利用控制装置控制血泵和抗凝剂泵以相同转速进行顺时针转动，将抗凝剂冲入管道内；当第一空探检测管道内无空气时，利用计数装置开始统计抗凝剂泵的转动圈数；当第二空探检测管道内无空气时，利用计数装置结束统计抗凝剂泵的转动圈数。通过抗凝剂泵的抗凝剂容量可以根据抗凝剂管道尺寸及第一空探至第二空探间的管道长度计算得到，再根据计数装置统计的抗凝剂泵运转圈数及得到的通过抗凝剂泵的抗凝剂容量可以计算抗凝剂泵的精确流量。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于血浆采集的抗凝剂控制系统，其特征在于，包括：

抗凝剂泵，用于驱动抗凝剂在管道流动；

血泵，用于驱动血液在管道内流动；

检测装置，用于检测血液中血浆与红细胞容积比例；

第一计算装置，用于根据血浆与红细胞的容积比例计算抗凝剂与全血的混合比；

控制装置，用于根据抗凝剂与全血的混合比及通过抗凝剂泵与血泵的流量比得到的抗凝剂泵和血泵的转速比控制抗凝剂泵和血泵的转动；所述抗凝剂泵和血泵的转速比的计算公式表示为：

$\frac{V_k}{V_x}=\frac{{\mathrm{MT}}_x}{T_k}$

其中，M为抗凝剂与全血的混合比，V_k为抗凝剂泵的转速，V_x为血泵的转速，T_k为抗凝剂泵管道特征值，T_x为血泵管道特征值，为抗凝剂泵与血泵的流量比。

2.如权利要求1所述的用于血浆采集的抗凝剂控制系统，其特征在于，还包括：

流量测算装置，用于测算通过抗凝剂泵与血泵的流量比。

3.如权利要求2所述的用于血浆采集的抗凝剂控制系统，其特征在于，所述流量测算装置包括：

计数装置，用于统计抗凝剂泵和血泵的转动圈数；

第二计算装置，用于计算抗凝剂泵管道的特征值和血泵管道的特征值，并计算抗凝剂泵和血泵的流量比。

4.如权利要求3所述的用于血浆采集的抗凝剂控制系统，其特征在于，所述流量测算装置还包括：

第一计量装置，用于测定血浆质量；

第一空探、第二空探和第三空探，都用于检测管道内是否存在空气；

所述第一空探设于抗凝剂管道上，所述第二空探和第三空探依次设于血液管道上。

5.如权利要求3所述的用于血浆采集的抗凝剂控制系统，其特征在于，所述流量测算装置还包括：

感应装置，用于测量离心杯中血液的容积变化；

第四空探和第五空探，用于检测管道内是否存在空气；

所述第四空探设于抗凝剂管道上，所述第五空探设于血液管道上。

6.如权利要求3所述的用于血浆采集的抗凝剂控制系统，其特征在于，所述流量测算装置还包括：

第二计量装置，用于测定抗凝剂质量；

第三计量装置，用于测定血浆质量。