CN106226178B - 一种采用毛细管内血样振动检测凝血状态的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用毛细管内血样振动检测凝血状态的装置，包括振动系统和检测系统；振动系统的毛细管处于悬垂状态，进样槽通过送样管与毛细管连通，在送样管上设有单向阀，在单向阀和毛细管之间的送样管上设有振动发生腔，球囊设置在振动发生腔上，振动动力通过传动机构与球囊连接以使球囊产生往复运动，进而使血样液滴弯月面上下振动；检测系统包括发光模块、采光模块及信号处理模块，采光模块用于采集发光模块通过毛细管下端弯月面后的光照，采光模块输出接信号处理模块。本发明凝血检测结果更准确，检测装置结构更简化，可以实现在线实时检测。

Description

一种采用毛细管内血样振动检测凝血状态的装置

技术领域

本发明涉及凝血检测，具体涉及一种采用毛细管内血样振动检测凝血状态的装置，属于血液检测技术领域。

背景技术

人体具有复杂和完整的止血、凝血和抗凝机理，血栓的形成与整个凝血机制有关，而血栓的研究涉及到动脉粥样硬化、冠心病、心肌梗死等多种疾病的发生和发展；凝血分析检查的项目广泛应用于出血、血栓性疾病及血栓前状态的诊断、疗效观察、抗凝药物剂量和预后分析，各种原发或继发性纤溶的诊断和疗效观察。自动凝血分析是指通过自动凝血分析仪或其他分析仪对止血与血栓系统中相关成分进行分析并应用于出血、血栓性疾病的诊断、治疗及预后判断；全自动血凝仪的应用，使得止血和血栓项目检查变得简便、准确，可做出多项准确的定量结果。

目前全自动凝血检测主要有以下几种方法：1、光学法；2、磁珠法；3、免疫比浊法；

光学法的检测原理是通过检测待测血液样本浊度的变化来确定凝固时间。待测样本在凝固的过程中，血液的成分含量都发生了变化，根据朗伯比尔定理可知，当一束平行单色光垂直通过均匀非散射的吸光物质时，其吸光度与吸光物质的浓度及吸收层厚度成正比。当血液成分改变时，透射光和散射光的强度也会发生改变，根据这一特征光学法可用来进行凝血检测。光学法的缺点是容易受到干扰，测试杯的光洁度、血样中的气泡，待测样本浊度较高(如黄疸，高血脂等情况)都会成为测量的干扰因素。

磁珠法是指检测时在样品中加入磁珠，利用仪器监测磁珠的运动从而反应凝血状况的检测方法。在血液凝固过程中，血液黏度的变化会对磁珠运动产生影响，可以通过仪器来检测这一变化，从而测量血液样本的凝血状态。磁珠法的缺点是检测原理复杂，对检测结果产生影响的因素包括：样本的點度，磁珠带动凝固块运动，以及杯壁和磁珠的工艺等。

免疫比浊法是指血凝仪光源部分产生的单色光通过待检血浆时，在标本中加人试剂后，抗原和抗体反应就会形成复合物颗粒，使得待检标本的浊度增加，则透过的光强度会减弱。光强度发生改变的程度与抗原的量成一定的数量关系，利用抗原体的特异性结合反应来对被检测血样进行定性和定量测定，以确定各项凝固参数。免疫比浊法的缺点在于目前免疫法可以检测的血凝项目较少，使仪器的功能受到限制。同时试剂价格高，提高了测量成本。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种采用毛细管内血样振动检测凝血状态的装置，本发明凝血检测结果更准确，检测装置结构更简化，可以实现在线实时检测。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种采用毛细管内血样振动检测凝血状态的装置，包括振动系统和检测系统；

其中振动系统包括进样槽、送样管、毛细管、球囊和振动动力，毛细管处于悬垂状态，进样槽通过送样管与毛细管连通，以通过进样槽添加血样并在毛细管下端管口处产生通过表面张力而连接的带弯月面的血样液滴；在送样管上设有单向阀以使血样只能通过进样槽往毛细管方向流动而不能倒流，在单向阀和毛细管之间的送样管上设有与之连通的振动发生腔，所述球囊设置在振动发生腔上，振动动力通过传动机构与球囊连接以使球囊产生往复运动，进而使血样液滴弯月面上下振动；毛细管的大小以使液滴表面张力大于液滴重力和振动动力施加给液滴的推力之和，从而使液滴在往复运动中不会滴落；

所述检测系统包括发光模块、与发光模块相对的采光模块及信号处理模块，发光模块和采光模块连线位于毛细管下端并与毛细管垂直，采光模块用于采集发光模块通过毛细管下端弯月面后的光照，采光模块输出接信号处理模块。

所述采光模块由硅光电池和光纤软管构成，光纤软管一端连接在硅光电池上，另一端朝向发光模块。

所述振动动力为气泵，气泵的活塞与球囊连接，气泵与电磁阀连接以由电磁阀控制气泵工作频率。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、与光学法相比，本发明不受试管光洁度、血液中的气泡的影响，可以提高检测精度。

2、由磁珠运动引起的电磁场变化需要达到一定的运动幅度(>5mm)才能导致可检测的电磁场参数变化，因此磁珠往复运动的振动频率不可能很高，导致对血液凝固过程的采样频率也受到约束，一般最高只能达到1-2Hz采样频率。本发明与磁珠法相比，由于光学检测具有高灵敏度与高速响应特性，因此可向血样施加较高振动频率，因此本发明对于凝血状态描记的时间分辨率比磁珠法高，采样频率可达30Hz以上，大大提高了检测精度。

3、本发明检测的是直接与凝血状态相关的血液弹性模量，与免疫比浊法相比，不需要加入抗体，降低了成本，同时不受血液中胆固醇、血糖、血脂等成分等对透光率的影响，可以进一步提高检测精度。

4、本发明可以降低振动系统的设计难度，简化结构，提高凝血分析仪内部结构的稳定性，实现更容易。

附图说明

图1-本发明装置结构示意图。

图2-本发明检测原理图。

图3-本发明立体状态的检测原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

参见图1、图2和图3，本发明采用毛细管内血样振动检测凝血状态的装置，主要由振动系统和检测系统两大部分构成。振动系统用于使检测血样经毛细管形成的悬停液滴产生往复振动，检测系统则检测液滴振动过程中弯月面的变化情况，根据弯月面的变化情况即可计算血样的弹性模量，从而检测凝血状态。

其中振动系统包括进样槽1、送样管2、毛细管3、球囊4和振动动力5，毛细管3处于悬垂状态，进样槽1通过送样管2与毛细管3连通，以通过进样槽1添加血样并在毛细管3下端管口处产生通过表面张力而连接的带弯月面的血样液滴6；在送样管2上设有单向阀以使血样只能通过进样槽往毛细管方向流动而不能倒流，在单向阀和毛细管之间的送样管上设有与之连通的振动发生腔7，所述球囊4设置在振动发生腔7上，振动动力5通过传动机构与球囊4连接以使球囊4产生往复运动，进而使血样液滴6弯月面上下振动；毛细管3的大小以使液滴表面张力大于液滴重力和振动动力施加给液滴的推力之和，从而使液滴在往复运动中不会滴落。

所述检测系统包括发光模块8、与发光模块相对的采光模块9及信号处理模块，发光模块8和采光模块9连线位于毛细管3下端并与毛细管3垂直，发光模块8可以采用成熟的LED光源；采光模块9用于采集发光模块通过毛细管下端弯月面后的光照(通过光照变化情况可以反映出弯月面的变化)并转换为电信号，采光模块输出接信号处理模块，由信号处理模块对采光模块输出的电信号进行计算处理，得到血样的弹性模量。

所述采光模块9由硅光电池10和光纤软管11构成，光纤软管11一端连接在硅光电池10上，另一端朝向发光模块8。通过光纤软管11将发光模块发出的光导入硅光电池10，这样更方便采光模块的布置。硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件，技术成熟，通过它可以很容易地反映出液滴弯月面的变化情况。

振动动力5可以有多种实现形式，只要能够使球囊4产生频率可控的往复运动即可。作为一种具体实现形式，振动动力5可以为气泵12，气泵12的活塞与球囊4连接，气泵12与电磁阀13连接以由电磁阀3控制气泵工作及工作幅度与频率。

本发明将待检测血样通过进样槽添加到悬垂的毛细管内，以在毛细管下端管口处产生通过表面张力而连接的带弯月面的血样液滴；通过振动动力施加交替的推力与吸力以使血样液滴弯月面产生往复振动；检测振动过程中血样液滴弯月面最下端的位置变化，并计算血样的弹性模量，从而实现凝血状态检测。

血液弹性模量E的计算公式为：

E＝K·ΔL

其中K为血液凝固的共振振幅差值与弹性模量转换系数，由凝血实验过程记录的“振幅差值-弹性模量”实验值通过线性回归分析得到；ΔL为血样凝血前后共振振幅的差值，反映了凝血前后血样固有频率的变化。

凝血检测中，可通过检测振动时血样液面在凝固过程中的运动幅度来间接反映凝血过程。传统的凝血样本振动方法是将凝血样本与振动的机械装置如振动台进行硬连接，靠振动台带动凝血样本来产生振动。本发明通过控制振动发生腔内凝血样本液面压力变化来使凝血样产生振动，如图1所示，血液从进样槽加样，经过送样管到达振动发生腔。球囊是柔性材料，球囊膜可通过连通的微型气泵和电磁阀控制球囊往复运动，该运动会使振动发生腔产生压力或者吸力，从而使血样产生运动并进入毛细管内。由于血样对毛细管的不浸润作用(毛细现象)，血样进入毛细管后会悬停在于毛细管下方，血样的表面张力使毛细管底部形成外凸的弯月面。此时再通过气泵、电磁阀来控制球囊以一定频率运动使振动发生腔产生压力变化，这种压力会使毛细管内的血样也以某一频率振动，并最终传递到悬停的液滴上，从而控制血样凝固液面的上下振动。与振动台的振动方式相比，本发明不需要针对振动装置设计复杂的减振、防抖措施，提高了凝血分析仪器内部结构的稳定性和光学检测的精度。

本发明通过改变毛细管液体连通器内压力，使得毛细管内的血液样本产生往复运动，从而导致毛细管口外凸的血液弯月面产生振动。血样振动的幅度与凝血状态有关，血液凝固率越高，弹性模量越大，观察到的毛细管弯月面的运动幅度越小。如图2、图3所示，LED光源发出的光束从弯月面右侧照射到弯月面左侧的光纤软管上，由于血液是不透明的粘稠液体，在硅光电池上检测到的光照在弯月面与空气的交界处会有一个分界信号，通过检测弯月面在硅光电池上分界信号所在位置的变化，检测出毛细管弯月面的变化，对应计算血液弹性模量，从而描记凝血过程。与比浊法相比，本装置血样中的气泡对检测结果影响较小；与底物显色法(吸光度法)相比，本装置检测的是直接与凝血状态的相关的血液弹性模量，受血液成分影响较小；与悬丝法和微球法相比，可以向血样施加较高振动频率，因此装置对于凝血状态描记的时间分辨率高。

最后需要说明的是，本发明的上述实例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (3)

1.一种采用毛细管内血样振动检测凝血状态的装置，其特征在于：包括振动系统和检测系统；

其中振动系统包括进样槽、送样管、毛细管、球囊和振动动力，毛细管处于悬垂状态，进样槽通过送样管与毛细管连通，以通过进样槽添加血样并在毛细管下端管口处产生通过表面张力而连接的带弯月面的血样液滴；在送样管上设有单向阀以使血样只能通过进样槽往毛细管方向流动而不能倒流，在单向阀和毛细管之间的送样管上设有与之连通的振动发生腔，所述球囊设置在振动发生腔上，振动动力通过传动机构与球囊连接以使球囊产生往复运动，进而使血样液滴弯月面上下振动；毛细管的大小以使液滴表面张力大于液滴重力和振动动力施加给液滴的推力之和，从而使液滴在往复运动中不会滴落；

所述检测系统包括发光模块、与发光模块相对的采光模块及信号处理模块，发光模块和采光模块连线位于毛细管下端并与毛细管垂直，采光模块用于采集发光模块通过毛细管下端弯月面后的光照，采光模块输出接信号处理模块。

2.根据权利要求1所述的采用毛细管内血样振动检测凝血状态的装置，其特征在于：所述采光模块由硅光电池和光纤软管构成，光纤软管一端连接在硅光电池上，另一端朝向发光模块。

3.根据权利要求1所述的采用毛细管内血样振动检测凝血状态的装置，其特征在于：所述振动动力为气泵，气泵的活塞与球囊连接，气泵与电磁阀连接以由电磁阀控制气泵工作频率。