CN106153503A - 一种用于精准医疗检测的血液测试系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种用于精准医疗检测的血液测试系统，系统包括检测单元和位于检测单元下方的旋转单元，通分时差分频率检测方法检测血液粘滞度，本发明的优点在于系统简单且稳定可靠，由于能测出基本振荡频率，方便校准，纯数字电路，对电源要求较低，并且设备制造成本低、性能稳定。

Description

一种用于精准医疗检测的血液测试系统和方法

技术领域

本发明涉及血液检测设备领域。

背景技术

在血凝检测中，可通过角度的偏转来指示血凝的粘滞状况，角度检测的精准度直接影响着血凝指标的准确度。不仅如此，在其它领域微小角度的检测也有着广泛的应用。角度的检测方法多种多样，如通过激光检测就可以达到较高的检测精度，但激光检测成本较高，在一些成本比较敏感的产品中受到了局限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种成本低、性能稳定、易于校准的血液血凝粘滞度检测系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种用于精准医疗检测的血液测试系统，系统包括检测单元和位于检测单元下方的旋转单元；

所述检测单元设有水平固定电感线圈T1和电感线圈T2，两个电感线圈的上方或下方悬空设有扇形金属板，所述扇形金属板的圆心处固定在竖直设置的转轴上，所述转轴底端固定有接触头，所述转轴通过轴承固定在升降机构上，所述转轴与轴承之间设有扭簧，当转轴不受力状态时，所述扇形金属板分别与电感线圈T1和电感线圈T2的重叠面积相同，所述两个电感线圈与振荡电路连接，所述振荡电路由逻辑单元供能，所述逻辑单元包括采集振荡电路频率的计数器、向振荡电路输出方波的方波发生器、以及与MCU通信的通信控制单元；

所述旋转单元包括由动力电机驱动的旋转座，所述旋转座顶部中心设有与旋转座、转轴共轴的血液器皿,所述旋转单元旁设有作用于血液器皿的红外加热器和红外温度探测器。

所述振荡电路的与非门G1其中一个输入端连接方波发生器的输出端，方波发生器的输出端同时和与非门G3的两个输入端连接，所述与非门G1的另一个输入端经电容C1接地，所述与非门G1输出端连接电感线圈T1一端，所述电感线圈T1另一端连接电容C1，所述与非门G3的输出端连接与非门G2其中一个输入端，所述与非门G2的另一个输入端经电容C2接地，所述与与非门G2输出端连接电感线圈T2一端，所述电感线圈T2另一端连接电容C2，所述计数器输入端连接与非门G4的输出端，所述与非门G4的一个输入端经电阻R1连接与非门G1输出端，所述与非门G4的另一个输入端经电阻R2连接与非门G2输出端。

所述旋转座顶部中心设有放置血液器皿的放置孔，所述放置孔内侧壁设有键槽，所述血液器皿外侧壁设有与键槽配合的插刀，所述血液器皿外侧壁的插刀上方设有卡槽，所述旋转座上设有夹持所述卡槽的弹簧夹。

所述血液器皿为透明玻璃器皿，所述血液器皿上设有刻度标尺。

所述电感线圈T1和电感线圈T2为圆环结构，两个电感线圈的面积相同、相邻不重叠固定在升降机构的相同高度位置，所述电感线圈T1和电感线圈T2圆心连线与转轴不受力状态时的扇形金属板中轴线垂直。

所述转轴外设有至少一个支撑套，所述支撑套通过连杆固定在用于支撑旋转单元的支架上。

所述轴承固定在升降机构的圆柱形安装腔内，所述安装腔下部设有供转轴延伸出的下通孔，所述安装腔上部设有供校准轴延伸出的上通孔，所述校准轴与轴承共轴且固接，所述校准轴上设有外齿轮，所述MCU输出驱动信号至校准电机，所述校准电机输出轴上的调整齿轮与外齿轮啮合。

所述旋转座设有转速检测单元，所述转速检测单元输出转速信号至MCU，所述红外温度探测器输出温度信号至MCU，所述MCU驱动红外加热器，所述MCU的信号输出端连接显示器和报警装置。

基于所述用于精准医疗检测的血液测试系统的测试方法，其特征在于：

1)系统启动自检；

2)驱动升降机构工作，将接触头伸入血液器皿内；

3)旋转座旋转、红外加热器工作；

4)MCU根据转轴偏转角度输出血液粘滞度；

5)关闭旋转座旋转和红外加热器；

6)驱动升降机构工作，将接触头脱离出血液器皿。

所述步骤1)中，旋转座旋转和方波发生器工作；

若转速检测单元检测旋转座转速过快或过慢，则调整动力电机转速减慢或加快，直至旋转座转速正常；

若MCU检测到转轴偏转角度为非零度，则驱动校正电机调整转轴相对位置，直至转轴偏转角度为零度；

若旋转座转速且转轴偏转角度为零度，则执行下一步。

本发明的优点在于系统简单且稳定可靠，由于能测出基本振荡频率，方便校准，纯数字电路，对电源要求较低，并且设备制造成本低、性能稳定。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为用于精准医疗检测的血液测试系统结构原理图；

图2为用于精准医疗检测的血液测试系统检测原理图；

图3为用于精准医疗检测的血液测试系统框图；

上述图中的标记均为：1、转轴；2、接触头；3、红外加热器；4、旋转座；5、血液器皿；6、升降机构；7、红外温度探测器。

具体实施方式

如图1所示用于精准医疗检测的血液测试系统包括检测单元和位于检测单元下方的旋转单元。

检测单元设有水平固定电感线圈T1和电感线圈T2，电感线圈T1和电感线圈T2为圆环结构，两个电感线圈的面积相同、相邻且不重叠，电感线圈T1和电感线圈T2圆心连线与转轴1不受力状态时的扇形金属板中轴线垂直。转轴1底端固定有接触头2，接触头2为圆柱体结构，接触头2的底面(端面)用于与待检测的血液接触。

两个电感线圈的上方或下方悬空设有扇形金属板，如铝板，O是扇形金属板的轴点，扇形金属板可以绕O点转动，从而使金属板覆盖两线圈的面积一个增大，另一个则减小。O点位置竖直固定有转轴1，扇形金属板固接在转轴1上，扇形金属板可随转轴1转动，从而实现绕O点转动。

检测单元固定在升降机构6上，将检测单元固定在升降机构6上可以提高系统的稳定性，旋转单元能够更加稳定可靠的旋转，避免设备晃动，转轴1外设有至少一个支撑套，支撑套通过连杆固定在用于支撑旋转单元的支架上。通过支撑台能够减少转轴1的晃动，提高检测的准确性。电感线圈T1和电感线圈T2固定在升降机构6的相同高度位置。转轴1与轴承之间设有扭簧，扭簧可以保证扇形金属板不受力时能够居中，当转轴1不受力状态时，扇形金属板分别与电感线圈T1和电感线圈T2的重叠面积相同。

转轴1通过轴承固定在升降机构6上，轴承固定在升降机构6的圆柱形安装腔内，安装腔下部设有供转轴1延伸出的下通孔，安装腔上部设有供校准轴延伸出的上通孔，校准轴与轴承共轴且固接，校准轴上设有外齿轮，MCU输出驱动信号至校准电机，校准电机输出轴上的调整齿轮与外齿轮啮合，通过校准电机能够调整保证检测前扇形金属板分别与电感线圈T1和电感线圈T2的重叠面积相同，保证检测的准确性。

旋转单元包括由动力电机驱动的旋转座4，旋转座4中心设有与旋转座4、转轴1共轴的血液器皿5。为方便清洁血液器皿5，旋转座4顶部中心设有放置血液器皿5的放置孔，放置孔内侧壁设有键槽，血液器皿5外侧壁设有与键槽配合的插刀，血液器皿5外侧壁的插刀上方设有卡槽，旋转座4上设有夹持所述卡槽的弹簧，保证血液器皿5固定的可靠性。血液器皿5为透明玻璃器皿，血液器皿5上设有刻度标尺，方便衡量注入血液器皿5内的待检测血液量是否足够。

旋转座4设有转速检测单元，转速检测单元输出转速信号至MCU，可通过闭环控制，调控和控制旋转座4的转速，保证检测的稳定性。MCU的信号输出端连接显示器和报警装置，显示器和报警装置，可以给与检测提示和数据显示。

旋转单元旁设有作用在旋转单元旁设有作用于血液器皿的红外加热器3和红外温度探测器7。红外温度探测器7输出温度信号至MCU，MCU驱动红外加热器3，这样的闭环控制，能通过MCU保持血液器皿5处于恒温状态，提高检测时所需要的温度。红外加热器3和红外温度探测器7为外设设备，方便安装，工作不会影响到检测单元和旋转单元工作。

两个电感线圈与振荡电路连接，如图2、3所示，振荡电路由逻辑单元供能，逻辑单元包括采集振荡电路频率的计数器、向振荡电路输出方波的方波发生器、以及与MCU通信的通信控制单元。

电感线圈T1反向门电路G1和电容C1构成一个LC振荡器、电感线圈T2反向门电路G2和电容C2构成另一个振荡器，两振荡线圈T1T2的放置如图2所示，具体来说，振荡电路的与非门G1其中一个输入端连接方波发生器的输出端，方波发生器的输出端同时和与非门G3的两个输入端连接，与非门G1的另一个输入端经电容C1接地，与非门G1输出端连接电感线圈T1一端，电感线圈T1另一端连接电容C1，与非门G3的输出端连接与非门G2其中一个输入端，与非门G2的另一个输入端经电容C2接地，与与非门G2输出端连接电感线圈T2一端，电感线圈T2另一端连接电容C2，计数器输入端连接与非门G4的输出端，与非门G4的一个输入端经电阻R1连接与非门G1输出端，与非门G4的另一个输入端经电阻R2连接与非门G2输出端。

线圈T在振荡的过程中，其周围的磁场在发生变化，变化的磁场遇到金属导体时，就会在金属导体内产生电流，而此电流返过来又会抵消振荡线圈所产生的磁场。从能量的角度看，线圈在振荡过程中的储能一部分损失在扇形金属板上，如果设损失的能量为dE，本来线圈T的储能为E，而盖上扇形金属板后，其储能为E-dE。由于能量的减小，完成一次振荡所需要的时间也在减小，从而使得LC振荡的频率增加。也就是AL金属板在转动的过程中，由于相对振荡线圈覆盖面积的变化，将使得振荡频率一个增加dφ1，另外一个减小dφ2。其差值为dφ1+dφ2。根据dφ1+dφ2的值可以计算出扇形金属板绕O点偏转角的大小，dφ＝f(dφ1+dφ2)。

由于电感线圈T1T2是对等的，温度及电源电压的波对振荡频率的影响是同等的，即是共模信息，而经过差分后dφ1+dφ2的值则，共模部分将被消除。通过差分的方式读取的频率值比单一频率检测更为精准稳定。但是，基本频率是有差别的，它会对DF的大小产生一定的影响，在实际应用中，还需要读取基本频率，通过基本频率对函数f进行校准，这样读取的数值可以更加稳定可靠。

图2中的电感线圈T1与T2是两个平行放置的线圈，彼此距离很近，两线圈产生的磁场相互影响，从而影响两振荡器的正常工作，实验表明，无论使用什么样的振荡电路，由于两线圈的相互影响，使得两振荡器无法同时正常工作。Fch信号的引入就是为避免两线圈同时振荡，在某一时刻，只允许一组线圈在振荡，从而去除了两线圈的相互影响。如图1中所示，fch是输入的方波，当fch为高电平时，G2被锁定，T2停止振荡，此时只有T1正常工作；而当fch为低电平时，G1被锁定，T1停止振荡，此时只有T2正常工作。

图3是逻辑单元和由MCU构成的校准与运算单元。逻辑单元产生方波fch，fch的频率远低于线圈的振荡频率。当fch在高电平时，计数器记录T1的振荡的脉冲数，即T1记数值，当fch为低电平时，计数器记录T2的振荡脉冲数，即T2计数值；同时由逻辑单元运算出其差值，即T2-T1的数值。MCU中以通过通信控制单元读取上述3个数值，通过校准运算，计算出扇形金属板的偏转角度。

基于上述用于精准医疗检测的血液测试系统的测试方法具体如下：

1)系统启动自检；

2)驱动升降机构6工作，将接触头2伸入血液器皿5内；

3)旋转座4旋转、红外加热器3工作；

4)MCU根据转轴1偏转角度输出血液粘滞度；

5)关闭旋转座4旋转和红外加热器3；

6)驱动升降机构6工作，将接触头2脱离出血液器皿5。

步骤1)中，自检控制方法如下：旋转座4旋转和方波发生器工作；

若转速检测单元检测旋转座4转速过快或过慢(根据设定值比较)，则调整动力电机转速减慢或加快，直至旋转座4转速正常；

若MCU检测到转轴1偏转角度为非零度，则驱动校正电机调整转轴1相对位置，直至转轴1偏转角度为零度；

若旋转座4转速且转轴1偏转角度为零度，则执行下一步。

若通过自检额定时间内，仍无法调节旋转座4转速至设定转速，或者仍无法调节转轴1偏转角度为零度，则系统关闭并报警。

通过步骤1的自检能够保证每次检测的稳定性和准确性。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于精准医疗检测的血液测试系统，其特征在于：系统包括检测单元和位于检测单元下方的旋转单元；

所述检测单元设有水平固定电感线圈T1和电感线圈T2，两个电感线圈的上方或下方悬空设有扇形金属板，所述扇形金属板的圆心处固定在竖直设置的转轴上，所述转轴底端固定有接触头，所述转轴通过轴承固定在升降机构上，所述转轴与轴承之间设有扭簧，当转轴不受力状态时，所述扇形金属板分别与电感线圈T1和电感线圈T2的重叠面积相同，所述两个电感线圈与振荡电路连接，所述振荡电路由逻辑单元供能，所述逻辑单元包括采集振荡电路频率的计数器、向振荡电路输出方波的方波发生器、以及与MCU通信的通信控制单元；

所述旋转单元包括由动力电机驱动的旋转座，所述旋转座顶部中心设有与旋转座、转轴共轴的血液器皿,所述旋转单元旁设有作用于血液器皿的红外加热器和红外温度探测器。

2.根据权利要求1所述的用于精准医疗检测的血液测试系统，其特征在于：所述振荡电路的与非门G1其中一个输入端连接方波发生器的输出端，方波发生器的输出端同时和与非门G3的两个输入端连接，所述与非门G1的另一个输入端经电容C1接地，所述与非门G1输出端连接电感线圈T1一端，所述电感线圈T1另一端连接电容C1，所述与非门G3的输出端连接与非门G2其中一个输入端，所述与非门G2的另一个输入端经电容C2接地，所述与与非门G2输出端连接电感线圈T2一端，所述电感线圈T2另一端连接电容C2，所述计数器输入端连接与非门G4的输出端，所述与非门G4的一个输入端经电阻R1连接与非门G1输出端，所述与非门G4的另一个输入端经电阻R2连接与非门G2输出端。

3.根据权利要求1或2所述的用于精准医疗检测的血液测试系统，其特征在于：所述旋转座顶部中心设有放置血液器皿的放置孔，所述放置孔内侧壁设有键槽，所述血液器皿外侧壁设有与键槽配合的插刀，所述血液器皿外侧壁的插刀上方设有卡槽，所述旋转座上设有夹持所述卡槽的弹簧夹。

4.根据权利要求3所述的用于精准医疗检测的血液测试系统，其特征在于：所述血液器皿为透明玻璃器皿，所述血液器皿上设有刻度标尺。

5.根据权利要求1、2或4所述的用于精准医疗检测的血液测试系统，其特征在于：所述电感线圈T1和电感线圈T2为圆环结构，两个电感线圈的面积相同、相邻不重叠固定在升降机构的相同高度位置，所述电感线圈T1和电感线圈T2圆心连线与转轴不受力状态时的扇形金属板中轴线垂直。

6.根据权利要求5所述的用于精准医疗检测的血液测试系统，其特征在于：所述转轴外设有至少一个支撑套，所述支撑套通过连杆固定在用于支撑旋转单元的支架上。

7.根据权利要求1或6所述的用于精准医疗检测的血液测试系统，其特征在于：所述轴承固定在升降机构的圆柱形安装腔内，所述安装腔下部设有供转轴延伸出的下通孔，所述安装腔上部设有供校准轴延伸出的上通孔，所述校准轴与轴承共轴且固接，所述校准轴上设有外齿轮，所述MCU输出驱动信号至校准电机，所述校准电机输出轴上的调整齿轮与外齿轮啮合。

8.根据权利要求7所述的用于精准医疗检测的血液测试系统，其特征在于：所述旋转座设有转速检测单元，所述转速检测单元输出转速信号至MCU，所述红外温度探测器输出温度信号至MCU，所述MCU驱动红外加热器，所述MCU的信号输出端连接显示器和报警装置。

9.基于权利要求1-8所述用于精准医疗检测的血液测试系统的测试方法，其特征在于：

1)系统启动自检；

2)驱动升降机构工作，将接触头伸入血液器皿内；

3)旋转座旋转、红外加热器工作；

4)MCU根据转轴偏转角度输出血液粘滞度；

5)关闭旋转座旋转和红外加热器；

6)驱动升降机构工作，将接触头脱离出血液器皿。

10.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于：

所述步骤1)中，旋转座旋转和方波发生器工作；

若转速检测单元检测旋转座转速过快或过慢，则调整动力电机转速减慢或加快，直至旋转座转速正常；

若MCU检测到转轴偏转角度为非零度，则驱动校正电机调整转轴相对位置，直至转轴偏转角度为零度；

若旋转座转速且转轴偏转角度为零度，则执行下一步。