CN106111356B - 一种探测装置及探测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种探测装置，一种采用了前述探测装置的离心分离机，以及一种基于前述离心分离机实现的血液成分探测‑收集方法。采用本技术方案能有效地对血液成分采集进程进行控制，提升了采集质量与采集效率。

Description

一种探测装置及探测方法
技术领域
本发明涉及一种探测装置以及利用其实现的探测方法，特别是一种应用于血液成分分离-收集装置上的探测装置及探测方法。
背景技术
目前，人体献血仍是医用血液的主要来源。在献血时，往往只需要某种或某几种特定的血液成份，例如血浆、血小板、红细胞等，而其他成份可回输给献血者，以避免血液资源的浪费及减小输血不良反应。因此，在现代献血技术中，多采用血液成份离心分离采集的方法，即由献血者采集出的全血经离心分离成不同的成份，把需要的成份取出，然后把剩下的成份血回输给献血者。
现有的血液成份采集机(如NGL XCF-3000血液成份离心分离机)钵光电探测器对离心杯内高速旋转的血液成份分层界面探测目前建立在有和无的区隔理论基础之上，因人而异，各献血者的血液各成份浓度各不相同，自然在离心杯中离心分层的厚度也不相同。仅限于淹没探测光点的变化来精确探测离心杯中的成份还存在一定的误差，达不到最佳的分离和收集效果。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种应用于血液成分离心分离机上的探测装置和探测方法，通过下述技术方案来实现：
一种探测装置，探测装置包括装置本体，本体内部中轴线上设置有同轴光纤，本体一端设置有防尘镜片与同轴光纤一端相连接，同轴光纤另一端与光纤收发器相连接，光纤收发器与成像装置相连接，成像装置同时与设置在本体另一端的感应装置相连接。
在本方案中，探测装置的作用在于射出近红外线同心圆环，在离心杯外壁上呈现出红外同心圆环，成像装置将光纤收发器接收到的同心圆环实时状态转化成坐标图像，感应装置上设置的感应触屏对坐标图像进行感应分析，将模拟信号转换为数字信号并发送至离心机控制系统，通过血液分离层在坐标图像上的位置关系变化以判断分离杯内血液成分分离进程状态，进而控制收集通道的开闭，和工作进程的转换。
进一步地，本体外壳采用铝合金制成，外壳内面与外面采用硫酸阳极化着黑色处理。
采用上述着黑色处理后的本体外壳，能有效地杜绝外界光源对探测进程的影响，提高探测的准确性。
进一步地，同轴光纤包括纤芯与纤芯外层的空心玻璃管，纤芯采用石英玻璃介质制成。
进一步地，同轴光纤纤芯直径为8.3μm，空心玻璃棒内直径为9.45μm，外直径为13.50μm。
在本方案中，同轴光纤采用医用红外光纤，其折射率为1.45-1.84，工作温度为-40～+60摄氏度，拉丝温度通常在1580-1600℃左右，采用上述规格的同轴光纤，能在离心杯外壁上呈现出稳定的红外同心圆环，有利于精确地探测移动的血液成份界面的坐标值。
一种采用了前述探测装置的离心分离机，探测装置设置于离心分离机上，同轴光纤的中轴线与分离杯中轴线设置于同一平面，探测装置的安装高度(即探测装置近红外线射出位置与离心杯安装座所在平面的垂直高度)为53.15±0.5mm，探测距离为(即探测装置近红外线射出位置与离心杯底中心位置的距离)56±0.2mm，近红外线的射出方向与水平线夹角为60°±0.5°。
在本方案中，通过上述对探测装置安装参数的改进，使离心分离机的补偿参数能够最大限度优化，进一步提升探测装置的反应速率，提升离心分离机的收集速度。
一种基于前述离心分离机实现的探测方法，包括以下步骤：
1)启动分离机，向分离杯内注入待分离液体，开始成分分离；
2)步骤1同时，启动探测装置，同轴光纤向分离杯射出近红外线同心圆环；
3)成分分离进程持续进行，分离层上涌，分离层与同心圆环位置关系变化呈现于在成像装置上，感应装置将成像装置上的模拟数据转换为数字信号，发送至分离机控制系统；
4)当分离层达到预设位置时，感应装置发送信号至控制系统，停止收集并控制离心机停止转动，将离心杯内剩余液体回输，准备进入下一分离进程。
一种基于前述所述离心分离机实现的血浆探测-收集方法，包括以下步骤：
1)向分离杯内注入抗凝全血，开始成分分离，并启动探测装置射出近红外线同心圆环；
2)离心机将抗凝全血分离为位于上层的血浆层及下层的成分血层，当血浆层上涌至于同心圆环外层底端相切时，感应装置发送信号至控制系统，分离机开启收集通道，准备收集血浆；
3)当血浆层与成分血层的分界线与同心圆外层顶端相切时，感应装置发送信号至控制系统，分离机关闭收集通道，将成分血层回输至人体，并准备开启下一成分分离进程。一种基于前述所述离心分离机实现的血小板探测-收集方法，包括以下步骤：
1)向分离杯内注入抗凝全血，开始成分分离，并启动探测装置射出近红外线同心圆环；
2)离心机将抗凝全血分离为位于上层的血浆层及下层的成分血层，当血浆层上涌至于同心圆环外层底端相切时，感应装置发送信号至控制系统，分离机开启收集通道，收集血浆并输送至中转存储设备；
3)当血浆层与成分血层的分界线与同心圆外层顶端相切时，感应装置发送信号至控制系统，分离机切换收集通道，收集血小板并输送至收集设备；
4)当血小板层与白细胞层的分界线与同心圆外层顶端相切时，感应装置发送信号至控制系统，停止收集血小板；
5)离心机反转，将中转存储设备中的血浆与剩余的成分血回输至人体，并准备开启下一成分分离进程。
一种基于前述所述离心分离机实现的白细胞探测-收集方法，包括以下步骤
1)向分离杯内注入抗凝全血，开始成分分离，并启动探测装置射出近红外线同心圆环；
2)离心机将抗凝全血分离为位于上层的血浆层及下层的成分血层，当血浆层上涌至于同心圆环外层底端相切时，感应装置发送信号至控制系统，分离机开启收集通道，收集血浆并输送至第一中转存储设备；
3)当血浆层与成分血层的分界线与同心圆外层顶端相切时，感应装置发送信号至控制系统，分离机切换收集通道，收集血小板并输送至第二收集设备；
4)当血小板层与白细胞层的分界线与同心圆外层顶端相切时，感应装置发送信号至控制系统，分离机切换收集通道，收集白细胞并输送至收集设备；
5)当白细胞层与红细胞层的分界线与同心圆外层顶端相切时，感应装置发送信号至控制系统，停止收集白细胞；
6)离心机反转，将中转存储设备中的血浆与剩余的成分血回输至人体，并准备开启下一成分分离进程。
当抗凝全血进入血液分离杯后，因血液各成分密度不同，在分离机离心作用下，抗凝全血被分离为位于上层的血浆层和下层的成分血层，血浆层与分离杯上层的空气分界面称为空气-血浆分界面，成分血层从上到下依次为血小板层、白膜层、红细胞层。抗凝全血持续进入分离杯，血液分层持续上涌，各血液分层与同心圆环的位置相离、相切或相交，在坐标位置的辅助下能够较为精确地探测到各分层的坐标值，通过感应装置将其转化为数字信号传输至控制系统，从而准确把握开始成分收集和停止收集的时间点，以保证最大限度收集所需成分，并控制其他成分的混入量，实现精确收集。
进一步地，同轴光纤所射出的近红外线同心圆环，外环直径为0.9～1.35μm。
0.9～1.35μm为近红外线同心圆环的最佳探测范围，即外环直径，当探测范围小于这一范围，同心圆环会近似汇聚于一点，无法起到探测效果，当大于这一范围，探测反应处理速度会滞后，导致系统处理进程滞后，影响精确收集。
综上所述，采用本技术方案能有效地对血浆成分采集进程进行控制，提升了采集质量与采集效率。
附图说明
图1是本发明所述探测装置的结构示意图；
图2是本发明所述离心分离机的安装示意图；
图3是离心分离机的系统框图；
图4至图6是探测方法的原理示意图；
图中，1为外壳，2为防尘镜片，3为同轴光纤，4为光纤收发器，5为成像装置，6为感应装置，7为探测装置，8为离心分离杯，9为近红外线同心圆环，10为血浆层，11为血小板层，12为白细胞层，13为红细胞层。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。
参考图1所示，一种探测装置，探测装置包括装置本体7，本体内部中轴线上设置有同轴光纤3，本体一端设置有防尘镜片2与同轴光纤一端相连接，同轴光纤另一端与光纤收发器4相连接，光纤收发器与成像装置5相连接，成像装置同时与设置在本体另一端的感应装置6相连接。其中成像装置为红外成像仪，感应装置为红外线坐标感应触屏。
进一步地，本体外壳采用铝合金制成，外壳内面与外面采用硫酸阳极化着黑色处理。
进一步地，同轴光纤包括纤芯与纤芯外层的空心玻璃管，纤芯采用石英玻璃介质制成。
进一步地，同轴光纤纤芯直径为8.3μm，空心玻璃棒内直径为9.45μm，外直径为13.50μm。
参考图2所示，一种采用了前述探测装置的离心分离机，探测装置设置于离心分离机上，同轴光纤的中轴线与分离杯中轴线设置于同一平面。
要达到最佳的成份界面探测效果，探测点的选择至关重要，从设计原理将离心杯的设计成钟形杯，就是利用其肩部的圆弧位置将杯中的成分分层的界面在上形成最宽的厚度。依据设计方案，选取圆弧中点到固定离心杯水平线的与中心线的交点的连线作为入射光线，以此为基础建立光点的定位模型。根据已知尺寸，计算出光点的到套筒内壁的水平距离B1。计算出界面探测装置安装位置，通过离心杯设计的要求，已知：
离心杯中心到套筒内壁的水平距离B＝D1+D2＝5+23＝28，D1为探测装置近红外线射出位置到离心杯外壁的水平距离，D2为离心杯底半径，入射水平角α＝60°，离心杯底厚度：h＝4.65，光点(圆弧中点)到离心杯水平线的与中心线的交点的的斜线距离C2＝32.5
1、C＝B/cosα＝28÷cos60°＝56
2、C1＝C-C2＝56-32.5＝23.5
3、B1＝C1cosα＝23.5×cos60°＝11.75
4、A1＝C1sinα＝23.5×sin60°＝20.35
5、A＝Btanα＝28×tan60°＝48.50
6、A2＝A-A1＝48.50-20.35＝28.15
7、H＝A+h＝48.50+4.65＝53.15
离心分离机的系统内部架构如图3所示。
一种基于前述离心分离机实现的探测方法，包括以下步骤：
1)启动分离机，向分离杯内注入待分离液体，开始成分分离；
2)步骤1同时，启动探测装置，同轴光纤向分离杯射出近红外线同心圆环；
3)成分分离进程持续进行，分离层上涌，分离层与同心圆环位置关系变化呈现于在成像装置上，感应装置将成像装置上的模拟数据转换为数字信号，发送至分离机控制系统；
4)当分离层达到预设位置时，感应装置发送信号至控制系统，停止收集并控制离心机停止转动，将离心杯内剩余液体回输，准备进入下一分离进程。
一种基于前述所述离心分离机实现的血浆探测-收集方法，包括以下步骤：
1)向分离杯内注入抗凝全血，开始成分分离，并启动探测装置射出近红外线同心圆环；
2)离心机将抗凝全血分离为位于上层的血浆层及下层的成分血层，当血浆层上涌至于同心圆环外层底端相切时，感应装置发送信号至控制系统，分离机开启收集通道，准备收集血浆；
3)当血浆层与成分血层的分界线与同心圆外层顶端相切时，感应装置发送信号至控制系统，分离机关闭收集通道，将成分血层回输至人体，并准备开启下一成分分离进程。
一种基于前述所述离心分离机实现的血小板探测-收集方法，包括以下步骤：
1)向分离杯内注入抗凝全血，开始成分分离，并启动探测装置射出近红外线同心圆环；
2)离心机将抗凝全血分离为位于上层的血浆层及下层的成分血层，当血浆层上涌至于同心圆环外层底端相切时，感应装置发送信号至控制系统，分离机开启收集通道，收集血浆并输送至中转存储设备；
3)当血浆层与成分血层的分界线与同心圆外层顶端相切时，感应装置发送信号至控制系统，分离机切换收集通道，收集血小板并输送至收集设备；
4)当血小板层与白细胞层的分界线与同心圆外层顶端相切时，感应装置发送信号至控制系统，停止收集血小板；
5)离心机反转，将中转存储设备中的血浆与剩余的成分血回输至人体，并准备开启下一成分分离进程。
一种基于前述所述离心分离机实现的白细胞探测-收集方法，包括以下步骤
1)向分离杯内注入抗凝全血，开始成分分离，并启动探测装置射出近红外线同心圆环；
2)离心机将抗凝全血分离为位于上层的血浆层及下层的成分血层，当血浆层上涌至于同心圆环外层底端相切时，感应装置发送信号至控制系统，分离机开启收集通道，收集血浆并输送至第一中转存储设备；
3)当血浆层与成分血层的分界线与同心圆外层顶端相切时，感应装置发送信号至控制系统，分离机切换收集通道，收集血小板并输送至第二收集设备；
4)当血小板层与白细胞层的分界线与同心圆外层顶端相切时，感应装置发送信号至控制系统，分离机切换收集通道，收集白细胞并输送至收集设备；
5)当白细胞层与红细胞层的分界线与同心圆外层顶端相切时，感应装置发送信号至控制系统，停止收集白细胞；
6)离心机反转，将中转存储设备中的血浆与剩余的成分血回输至人体，并准备开启下一成分分离进程。
参考图4-图6所示，当抗凝全血进入离心分离杯8后，因血液各成分密度不同，在分离机离心作用下，抗凝全血被分离为位于上层的血浆层10和下层的成分血层，血浆层与分离杯上层的空气分界面称为空气-血浆分界面，成分血层从上到下依次为血小板层11、白细胞层12、红细胞层13。抗凝全血持续进入分离杯，血液分层持续上涌，各血液分层与近红外线同心圆环9的位置相离、相切或相交，在坐标位置的辅助下能够较为精确地探测到各分层的坐标值，通过感应装置将其转化为数字信号传输至控制系统，从而准确把握开始成分收集和停止收集的时间点，以保证最大限度收集所需成分，并控制其他成分的混入量，实现精确收集。
在上述探测-收集方法中，同轴光纤所射出的近红外线同心圆环，外环直径为0.9～1.35μm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种探测装置，其特征在于，探测装置包括装置本体，本体内部中轴线上设置有同轴光纤，本体一端设置有防尘镜片与同轴光纤一端相连接，同轴光纤另一端与光纤收发器相连接，光纤收发器与成像装置相连接，成像装置同时与设置在本体另一端的感应装置相连接；本体外壳采用铝合金制成，外壳内面与外面采用硫酸阳极化着黑色处理；探测装置设置于离心分离机上，同轴光纤的中轴线与分离杯中轴线设置于同一平面；离心分离机实现的探测方法，包括以下步骤：
1）启动分离机，向分离杯内注入待分离液体，开始成分分离；
2）步骤 1 同时，启动探测装置，同轴光纤向分离杯射出近红外线同心圆环；
3）成分分离进程持续进行，分离层上涌，分离层与同心圆环位置关系变化呈现于在成像装置上，感应装置将成像装置上的模拟数据转换为数字信号，发送至分离机控制系统；
4）当分离层达到预设位置时，感应装置发送信号至控制系统，停止收集并控制离心机停止转动，将离心杯内剩余液体回输，准备进入下一分离进程。
2.如权利要求 1 所述的一种探测装置，其特征在于，同轴光纤包括纤芯与纤芯外层的空心玻璃管，纤芯采用石英玻璃介质制成。
3.如权利要求 2 所述的一种探测装置，其特征在于，同轴光纤纤芯直径为 8.3μm，空心玻璃棒内直径为 9.45μm，外直径为 13.50μm。
4.如权利要求 3 所述的 一种探测装置，其特征在于，探测装置的安装高度为53.15±0.5mm，探测距离为 56±0.2mm，近红外线的射出方向与水平线夹角为 60°±0.5°。
5.一种离心分离机实现的探测-收集方法，其特征在于，离心分离机包括一种探测装置，所述探测装置包括装置本体，本体内部中轴线上设置有同轴光纤，本体一端设置有防尘镜片与同轴光纤一端相连接，同轴光纤另一端与光纤收发器相连接，光纤收发器与成像装置相连接，成像装置同时与设置在本体另一端的感应装置相连接；本体外壳采用铝合金制成，外壳内面与外面采用硫酸阳极化着黑色处理；离心分离机实现的血浆探测-收集方法包括以下步骤：
1）向分离杯内注入抗凝全血，开始成分分离，并启动探测装置射出近红外线同心圆环；
2）离心机将抗凝全血分离为位于上层的血浆层及下层的成分血层，当血浆层上涌至于同心圆环外层底端相切时，感应装置发送信号至控制系统，分离机开启收集通道，准备收集血浆；
3）当血浆层与成分血层的分界线与同心圆外层顶端相切时，感应装置发送信号至控制系统，分离机关闭收集通道，将成分血层回输至人体，并准备开启下一成分分离进程。
6.一种离心分离机实现的探测-收集方法，其特征在于，离心分离机包括一种探测装置，所述探测装置包括装置本体，本体内部中轴线上设置有同轴光纤，本体一端设置有防尘镜片与同轴光纤一端相连接，同轴光纤另一端与光纤收发器相连接，光纤收发器与成像装置相连接，成像装置同时与设置在本体另一端的感应装置相连接；本体外壳采用铝合金制成，外壳内面与外面采用硫酸阳极化着黑色处理；离心分离机实现的血小板探测-收集方法包括以下步骤：
1）向分离杯内注入抗凝全血，开始成分分离，并启动探测装置射出近红外线同心圆环；
2）离心机将抗凝全血分离为位于上层的血浆层及下层的成分血层，当血浆层上涌至于同心圆环外层底端相切时，感应装置发送信号至控制系统，分离机开启收集通道，收集血浆并输送至中转存储设备；
3）当血浆层与成分血层的分界线与同心圆外层顶端相切时，感应装置发送信号至控制系统，分离机切换收集通道，收集血小板并输送至收集设备；
4）当血小板层与白细胞层的分界线与同心圆外层顶端相切时，感应装置发送信号至控制系统，停止收集血小板；
5）离心机反转，将中转存储设备中的血浆与剩余的成分血回输至人体，并准备开启下一成分分离进程。
7.一种离心分离机实现的探测-收集方法，其特征在于，离心分离机包括一种探测装置，所述探测装置包括装置本体，本体内部中轴线上设置有同轴光纤，本体一端设置有防尘镜片与同轴光纤一端相连接，同轴光纤另一端与光纤收发器相连接，光纤收发器与成像装置相连接，成像装置同时与设置在本体另一端的感应装置相连接；本体外壳采用铝合金制成，外壳内面与外面采用硫酸阳极化着黑色处理；离心分离机实现的白细胞探测-收集方法包括以下步骤：
1）向分离杯内注入抗凝全血，开始成分分离，并启动探测装置射出近红外线同心圆环；
2）离心机将抗凝全血分离为位于上层的血浆层及下层的成分血层，当血浆层上涌至于同心圆环外层底端相切时，感应装置发送信号至控制系统，分离机开启收集通道，收集血浆并输送至第一中转存储设备；
3）当血浆层与成分血层的分界线与同心圆外层顶端相切时，感应装置发送信号至控制系统，分离机切换收集通道，收集血小板并输送至第二收集设备；
4）当血小板层与白细胞层的分界线与同心圆外层顶端相切时，感应装置发送信号至控制系统，分离机切换收集通道，收集白细胞并输送至收集设备；
5）当白细胞层与红细胞层的分界线与同心圆外层顶端相切时，感应装置发送信号至控制系统，停止收集白细胞；
6）离心机反转，将中转存储设备中的血浆与剩余的成分血回输至人体，并准备开启下一成分分离进程。
8.如权利要求5至7中任意一项所述的一种离心分离机实现的探测-收集方法，其特征在于，同轴光纤所射出的近红外线同心圆环，外环直径为 0.9～1.35μm。
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