CN107976382B - 检测探头及血样检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种检测探头及血样检测装置，属于医用血样检测设备领域，该检测探头包括磁编码转子、传感器PCBA检测板；磁编码转子包括转子基础盘、音圈电机磁铁和多极充磁位移磁铁组件；传感器PCBA检测板包括PCB电路板、音圈电机驱动线圈、线性霍尔阵列传感器，该检测探头实现磁编码转子根据音圈电机驱动线圈的驱动电流大小有规律的角度旋转，通过多极充磁位移磁铁组件配合线性阵列霍尔传感器进行精确位置的检测，计算出血液的粘弹性变化情况；本发明提供的血样检测装置，包括上述的检测探头，具有检测探头的上述优点。
Description
技术领域
本发明涉及医用血样检测设备领域，具体涉及一种检测探头及血样检测装置。
背景技术
粘弹性凝血分析仪是一种从血小板聚集、凝血、纤溶等整个动态过程来监测凝血过程的分析仪，其原理是基于凝血过程的最终结果为形成血凝块的物理特性(血凝块强度和稳定性)决定其是否具有正常凝血功能。
血样的采样探头是检测血液凝血状态随时间变化数据的传感器组件，传统的检测探头是采用杯体旋转，通过悬垂丝悬挂的检测探头检测被动旋转的角度来实现检测血液的凝血指标，但传统的结构的基于悬垂丝结构的传感器探头，工作时必须保持绝对水平，仪器的使用、安装和调试维护非常麻烦，传感器的体积也较大，由于是机械结构，血杯的旋转速度，角度都是固定不可调整的。
因此，若能有一种新的替代方案，可以解决上述缺点，将促进血液检测领域的快速发展。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种检测探头，该检测探头中磁编码转子能够根据音圈电机驱动线圈的驱动电流大小实现有规律的角度旋转，并且旋转周期时间为任意可调，通过多极充磁位移磁铁组件配合线性阵列霍尔传感器进行精确位置的检测，测量出磁编码转子的精确旋转角度和角位移变化量，进而便于获取血液的粘弹性变化情况。
本发明的第二目的在于提供一种包括上述检测探头的血样检测装置，以便于对血样进行检测。
基于上述第一目的，本发明提供的检测探头，包括：磁编码转子、传感器PCBA检测板；
所述磁编码转子包括转子基础盘、音圈电机磁铁和多极充磁位移磁铁组件；所述音圈电机磁铁设置在所述转子基础盘一端，所述多极充磁位移磁铁组件设置在所述转子基础盘的另一端；
所述传感器PCBA检测板包括PCB电路板以及分别于所述PCB电路板电连接的音圈电机驱动线圈、线性霍尔阵列传感器，所述音圈电机驱动线圈和所述线性霍尔阵列传感器分别设置在所述PCB电路板靠近所述磁编码转子的端面，并且，所述转子基础盘旋转时，所述音圈电机磁铁投影到所述PCB电路板的运动轨迹能够覆盖所述音圈电机驱动线圈，所述多极充磁位移磁铁组件投影到所述PCB电路板的运动轨迹能够覆盖所述线性霍尔阵列传感器。
进一步的，所述音圈电机驱动线圈能够控制所述音圈电机磁铁带动所述转子基础盘以及所述多极充磁位移磁铁组件转动，所述线性霍尔阵列传感器能够测量多极充磁位移磁铁组件转动的角度变化量。
进一步的，所述转子基础盘一端设置电机磁铁槽，所述音圈电机磁铁设置在所述电机磁铁槽内，所述转子基础盘的另一端设置位移磁铁槽，所述多极充磁位移磁铁组件设置在所述位移磁铁槽内。
进一步的，所述音圈电机驱动线圈设置为扇形。
进一步的，所述传感器PCBA检测板平行设置在所述磁编码转子上方，其中，所述线性霍尔阵列传感器距离所述多极充磁位移磁铁组件的轴向距离不大于0.5mm。
进一步的，所述音圈电机磁铁采用扇形磁铁，所述音圈电机磁铁的轴向两极充磁。
进一步的，所述多极充磁位移磁铁组件设置为瓦形磁铁。
进一步的，所述多极充磁位移磁铁组件在轴向上通过充磁形成8个磁极对，共16个磁极，并且每两个相邻磁极的间距是1mm。
进一步的，所述转子基础盘上靠近所述多极充磁位移磁铁组件的一侧设置配重孔。
基于上述第二目的，本发明提供的一种血样检测装置，包括上述的检测探头。
有益效果：
本发明提供的检测探头包括：磁编码转子、传感器PCBA检测板；
磁编码转子包括转子基础盘、音圈电机磁铁和多极充磁位移磁铁组件；音圈电机磁铁设置在转子基础盘一端，多极充磁位移磁铁组件设置在转子基础盘的另一端；传感器PCBA检测板包括PCB电路板以及分别于PCB电路板电连接的音圈电机驱动线圈、线性霍尔阵列传感器，音圈电机驱动线圈和线性霍尔阵列传感器分别设置在PCB电路板靠近磁编码转子的端面，并且，转子基础盘旋转时，音圈电机磁铁投影到PCB电路板的运动轨迹能够覆盖音圈电机驱动线圈，多极充磁位移磁铁组件投影到PCB电路板的运动轨迹能够覆盖线性霍尔阵列传感器。
该检测探头，通过音圈电机驱动线圈驱动音圈电机磁铁带动转子基础盘及多极充磁位移磁铁组件旋转，通过多极充磁位移磁铁组件配合线性霍尔阵列传感器进行精确位置的检测，该磁编码转子用以连接测量探头主轴，进而能够获得测量探头主轴的精确旋转角度和角位移变化量，通过计算旋转周期和驱动电流的变化，精确的计算出血小板聚集、凝血、纤溶等整个动态过程中血液粘度的变化数据。
并且，该检测探头的使用、安装和调试维护较为方便，整体的体积也较小。
本发明提供的血样检测装置，包括上述的检测探头，具有检测探头的上述优点，这里不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的检测探头的结构示意图；
图2为图1的分解结构示意图；
图3为本发明实施例提供的检测探头(不含传感器PCBA检测板)的俯视图；
图4为图3的立体结构示意图；
图5为本发明实施例提供的检测探头中磁编码转子与传感器PCBA检测板的工作原理图；
图6为本发明实施例提供的检测探头的俯视图。
图标：101-转子基础盘；102-音圈电机磁铁；103-多极充磁位移磁铁组件；104-电机磁铁槽；105-位移磁铁槽；106-配重孔；201-PCB电路板；202-音圈电机驱动线圈；203-线性霍尔阵列传感器；300-测量探头主轴；301-限位部；400-弹力游丝；500-轴承；600-辅助轴承；700-游丝盒。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参照图1-图4所示；本发明实施例中提供的检测探头包括：磁编码转子、传感器PCBA检测板。
磁编码转子包括转子基础盘101、音圈电机磁铁102和多极充磁位移磁铁组件103；
转子基础盘101优选采用航空铝材加工而成，具有重量轻，惯性小，无磁性，结构强度大，不易变形的特点。转子基础盘101一端设置电机磁铁槽104，音圈电机磁铁102设置在电机磁铁槽104内，转子基础盘101的另一端设置位移磁铁槽105，多极充磁位移磁铁组件103设置在位移磁铁槽105内。
传感器PCBA检测板包括PCB电路板201以及分别于PCB电路板201电连接的音圈电机驱动线圈202、线性霍尔阵列传感器203。音圈电机驱动线圈202和线性霍尔阵列传感器203分别设置在PCB电路板201靠近磁编码转子的端面。
原始状态下，音圈电机磁铁102位于音圈电机驱动线圈202的正下方，多极充磁位移磁铁组件103位于线性霍尔阵列传感器203的正下方，并且，转子基础盘101旋转时，音圈电机磁铁102投影到PCB电路板201的运动轨迹能够覆盖音圈电机驱动线圈202，多极充磁位移磁铁组件103投影到PCB电路板201的运动轨迹能够覆盖线性霍尔阵列传感器203。
本发明的优选实施方案中，传感器PCBA检测板平行设置在磁编码转子上方，其中，线性霍尔阵列传感器203距离多极充磁位移磁铁组件103的轴向距离不大于0.5mm，以保障检测精度。
本发明的优选实施方案中，音圈电机磁铁102采用扇形磁铁，音圈电机磁铁102的轴向两极充磁。
上述技术方案中，音圈电机磁铁102是采用整块扇形磁铁，其轴向两极充磁(厚度方向充磁)，形成N极和S极，该音圈电机磁铁102镶嵌在转子基础盘101上的电机磁铁槽104中。
本发明的优选实施方案中，多极充磁位移磁铁组件103设置为瓦形磁铁，多极充磁位移磁铁组件103在轴向上通过充磁形成8个磁极对，共16个磁极，并且每两个相邻磁极的间距是1mm。
上述技术方案中，每个磁极对包括一个N极和S极，并且，相邻的磁极对中，其中一个磁极对的N极与另一个磁极对的S极相邻设置。
本发明的优选实施方案中，转子基础盘101上靠近多极充磁位移磁铁组件103的一侧设置配重孔106。
上述技术方案中，由于多极充磁位移磁铁组件103的重量大于音圈电机磁铁102重量，为了使整个磁编码转子动平衡不受影响，转子基础盘101上靠近多极充磁位移磁铁组件103的一侧设置配重孔106，以保障磁编码转子的动平衡。
如图5所示，描述了多极充磁位移磁铁组件103配合线性霍尔阵列传感器203的数据采集原理，在2mm的磁极对上，水平位移可以产生分辨率为4096的脉宽变化，线性霍尔阵列传感器203内部的多个线性霍尔传感器，通过差值运算，可以提供稳定的精度输出，实际有效的位移精度可达2um，但这个位移输出是相对位移，通过积分的方式来计算出精确的绝对角度。
本发明的优选实施方案中，该检测探头还包括测量探头主轴300、弹力游丝400和轴承500。
测量探头主轴300与转子基础盘101同轴连接，测量探头主轴300能够与转子基础盘101同步转动，弹力游丝400和轴承500自上之下依次套接在测量探头主轴300上。
测量探头主轴300即是驱动轴，又是检测轴，用以连接样本杯，在血栓检测过程中，不需要样本杯的旋转，而是利用测量探头主轴300转动来测量血液的粘弹性变化情况，因此，作用于样本杯的恒温装置会更加简单稳定，整套血栓弹力图的检测设备结构会更简单，容易维护。
其中，在不工作的状态下，转子基础盘101受到弹力游丝400的弹力，保持在中立点的位置，这个位置也是该磁编码转子安装时的初始位置。即，弹力游丝400能够保障磁编码转子在工作完毕后，能够在弹力游丝400的弹力作用下转动到初始位置，实现磁编码转子归零动作。
在测量探头主轴300靠近底部位置设置限位部301，限位部301用以连接样本杯。具体实施时，限位部可以是环状凸起，也可以是卡槽，其目的是用以与样本杯能够卡接。
轴承500套接在测量探头主轴300上，轴承500起到对测量探头主轴300的径向和轴向固定的作用，保障测量探头主轴300转动时的稳定性，不会产生轴向或径向窜动影响测量结果。
本发明的优选实施方案中，测量探头主轴优选采用无磁不锈钢棒加工而成，不受磁铁磁化影响，强度高，进而能够提高测量精度。
本发明的优选实施方案中，该检测探头还包括辅助轴承600，辅助轴承600套接在测量探头主轴300上。辅助轴承600位于轴承500的下方，该辅助轴承600同样起到对测量探头主轴300的径向和轴向固定的作用，保障测量探头主轴转动时的稳定性，不会产生轴向或径向窜动影响测量结果。
本发明的优选实施方案中，上述的轴承500以及辅助轴承600均采用陶瓷轴承，陶瓷轴承具有自润滑功能，以及耐高温、阻力小、绝缘、寿命长等特点。
本发明的优选实施方案中，该检测探头还包括游丝盒700，其套设在弹力游丝400外部，起到容纳弹力游丝400的作用。避免弹力游丝400受到外界其他部件干扰而影响精度。
本发明的优选实施方案中，弹力游丝400采用平面蜗卷弹簧。其是用金属细丝经冷轧、绕丝、定形而成的阿基米德螺旋状盘簧，是一种能产生反作用力矩的弹性元件。
图6为本发明实施例提供的检测探头的俯视图；并且，该图描述了音圈电机驱动线圈与音圈电机磁铁组成的音圈电机的工作原理，其中传感器PCBA检测板是固定的，音圈电机驱动线圈202是个扇形的线圈，在音圈电机驱动线圈202没有通电的情况下，磁编码转子受弹力游丝400的弹力，保持在中立点的位置，这个位置也是该检测探头安装时的初始位置，当音圈电机驱动线圈202通过直流上正下负的时候，音圈电机驱动线圈202产生的磁极是上端S极，下端N极，由于磁极异性相吸，磁编码转子旋转的角度是由音圈电机驱动线圈202的电流和弹力游丝400的弹力所决定，当音圈电机驱动线圈202的驱动力和弹力游丝400的弹力达到平衡时，磁编码转子能够稳定在某个角度上，同理，如果音圈电机驱动线圈202是上负下正的通电顺序，则磁编码转子转子顺时针转动，当音圈电机驱动线圈202以正弦波的电流通过时，磁编码转子则根据通过电流的频率和幅值做周期性的摆动，调整电流的大小，可以改变磁编码转子摆动的角度，改变电流的频率则可以改变磁编码转子摆动的周期。这样的设计原理，可以在没有负载的时候，用电流做零阻尼补偿，以抵消轴承500带来的微小阻力，并且可以消除因为安装工艺的公差造成的中点误差。
本发明提供的检测探头的检测原理为：
首先PCB电路板201的驱动电路利用音圈电机驱动线圈202驱动音圈电机磁铁102，使磁编码转子以4°45”的旋转角度以1/6Hz的频率(驱动的角度和频率都可以通过软件控制，无级可调)驱动测量探头主轴300旋转，同时多极充磁位移磁铁组件103和线性霍尔阵列传感器203配合精确检测角度的反馈，PCB电路板201的驱动电路以稳定的频率和角度持续的驱动磁编码转子转动，由于血栓的形成过程中的血液粘度变化会引起测量探头主轴300上阻力的变化，要继续保持稳定的旋转频率和角度，就需要同步增加驱动电流，通过PCB电路板201的驱动电路检测音圈电机驱动线圈202的驱动电流的变化量，即可反映血液粘度的变化量；同理，利用音圈电机驱动线圈202以稳定频率和电流来驱动磁编码转子，血液的粘度会影响测量探头主轴300阻力，如果驱动音圈电机驱动线圈202的电流没有同步的增加，势必影响测量探头主轴300的旋转角度，通过多极充磁位移磁铁组件103和线性霍尔阵列传感器203测量角度的变化量，也可以反映血液粘度的变化指标。
本发明提供的检测探头，通过音圈电机驱动线圈202驱动音圈电机磁铁102带动测量探头主轴300实现最大正负9度的旋转角度，并且测量探头的旋转周期时间为任意可调，通过多极充磁位移磁铁组件103配合线性霍尔阵列传感器203进行精确位置的检测，测量出测量探头主轴300的精确旋转角度和角位移变化量，通过计算旋转周期和驱动电流的变化，精确的计算出血小板聚集、凝血、纤溶等整个动态过程中血液粘度的变化数据。
并且，该检测探头的使用、安装和调试维护较为方便，整体的体积也较小。
基于上述第二目的，本发明提供的一种血样检测装置，包括上述的检测探头。其中，该检测探头的具体结构和优点在前述已经做出了说明，这里不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。
Claims (10)
1.一种检测探头，其特征在于，包括：磁编码转子、传感器PCBA检测板；
所述磁编码转子包括转子基础盘、音圈电机磁铁和多极充磁位移磁铁组件；所述音圈电机磁铁设置在所述转子基础盘一端，所述多极充磁位移磁铁组件设置在所述转子基础盘的另一端；
所述传感器PCBA检测板包括PCB电路板以及分别于所述PCB电路板电连接的音圈电机驱动线圈、线性霍尔阵列传感器，所述音圈电机驱动线圈和所述线性霍尔阵列传感器分别设置在所述PCB电路板靠近所述磁编码转子的端面，并且，所述转子基础盘旋转时，所述音圈电机磁铁投影到所述PCB电路板的运动轨迹能够覆盖所述音圈电机驱动线圈，所述多极充磁位移磁铁组件投影到所述PCB电路板的运动轨迹能够覆盖所述线性霍尔阵列传感器。
2.根据权利要求1所述的检测探头，其特征在于，所述音圈电机驱动线圈能够控制所述音圈电机磁铁带动所述转子基础盘以及所述多极充磁位移磁铁组件转动，所述线性霍尔阵列传感器能够测量多极充磁位移磁铁组件转动的角度变化量。
3.根据权利要求1所述的检测探头，其特征在于，所述转子基础盘一端设置电机磁铁槽，所述音圈电机磁铁设置在所述电机磁铁槽内，所述转子基础盘的另一端设置位移磁铁槽，所述多极充磁位移磁铁组件设置在所述位移磁铁槽内。
4.根据所权利要求1所述的检测探头，其特征在于，所述音圈电机驱动线圈设置为扇形。
5.根据权利要求1所述的检测探头，其特征在于，所述传感器PCBA检测板平行设置在所述磁编码转子上方，其中，所述线性霍尔阵列传感器距离所述多极充磁位移磁铁组件的轴向距离不大于0.5mm。
6.根据权利要求1所述的检测探头，其特征在于，所述音圈电机磁铁采用扇形磁铁，所述音圈电机磁铁的轴向两极充磁。
7.根据权利要求1所述的检测探头，其特征在于，所述多极充磁位移磁铁组件设置为瓦形磁铁。
8.根据权利要求7所述的检测探头，其特征在于，所述多极充磁位移磁铁组件在轴向上通过充磁形成8个磁极对，共16个磁极，并且每两个相邻磁极的间距是1mm。
9.根据权利要求1所述的检测探头，其特征在于，所述转子基础盘上靠近所述多极充磁位移磁铁组件的一侧设置配重孔。
10.一种血样检测装置，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的检测探头。
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