CN109009250B - 一种骨髓采集过滤装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗设备技术领域，公开了一种骨髓采集过滤装置及方法；设置有：带孔注射器、连接孔、过滤管；能实现采集骨髓的功能，将带孔注射器头连接在穿刺针上，抽取骨髓；所述的带孔注射器与传统注射器相比多了一个连接外部的连接孔，可以连接过滤管，用以封闭状态下的骨髓过滤输送；孔径为300微米的第一滤网能过滤掉纤维细胞所组成的骨髓小粒，以及骨骼、皮肤碎屑，能够防止堵塞导管；孔径为100微米的第二滤网能过滤掉脂肪滴、造血岛细胞团等，防止输入患者体内后容易引起栓塞等并发症；流速计能监测流动速度；单片机能分析出流速的变化，并确定骨髓液中是否仍然有杂质；血液泵提供动力使采集的骨髓在装置内流动起来，加快过滤过程效率。

Description

一种骨髓采集过滤装置及方法

技术领域

本发明属于医疗设备技术领域，尤其涉及一种骨髓采集过滤装置及方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：由于骨髓液中含有大量的脂肪滴、造血岛细胞团、巨噬细胞及纤维细胞所组成的骨髓小粒等大块状物质，输入患者体内后容易引起栓塞等并发症，所以必须在骨髓液采集过程中过滤掉这些物质；现有技术采用小孔径针过滤骨髓，小孔径针容易堵塞，换针头过程中既耽误时间，有容易造成骨髓的污染，同时骨髓黏连在替换下的针头上，造成浪费；现有技术采用滤网或滤膜过滤骨髓，通过骨髓自身重力穿过滤网，过程时间长，并且无法确认过滤后的骨髓是否还含有大颗粒杂质。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)由于骨髓液中含有大量的脂肪滴、造血岛细胞团、巨噬细胞及纤维细胞所组成的骨髓小粒等大块状物质，输入患者体内后容易引起栓塞等并发症，所以必须在骨髓液采集过程中过滤掉这些物质。

(2)现有技术采用小孔径针过滤骨髓，小孔径针容易堵塞，换针头过程中既耽误时间，有容易造成骨髓的污染，同时骨髓黏连在替换下的针头上，造成浪费。

(3)现有技术采用滤网或滤膜过滤骨髓，通过骨髓自身重力穿过滤网，过程时间长，并且无法确认过滤后的骨髓是否还含有大颗粒杂质。

(4)现有技术测量过滤装置中骨髓的流速过程中计算慢，测量不精确，为采集装置提供动力的装置控制能力差，不能确保骨髓采集的稳定性。

(5)骨髓采集过程中对流量的统计结果不精确。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种骨髓采集过滤装置及方法。

本发明是这样实现的，一种骨髓采集过滤方法，其特征在于，所述骨髓采集过滤方法包括：

(1)拉动带孔注射器将采集的骨髓能够与过滤管相通，并以血液泵为动力使采集的骨髓在装置内流动起来，通过一个300微米孔径的第一滤网过滤掉纤维细胞所组成的骨髓小粒；

(2)通过100微米孔径的第二滤网，过滤掉大分子脂肪滴、造血岛细胞团；过滤后的骨髓液通过流速计，流速计能连续监测骨髓液在导管中实时的流动速度通过显示屏显示，并将数据传递给单片机，单片机能分析出流速的变化，并确定骨髓液中是否仍然有杂质；单片机能检测血液泵的电压；流量计能统计骨髓液最后进入备用状态的数量，并将数据传输到单片机；

(3)骨髓液通过流量计后进入存储瓶中备用；

所述流速计采用极性相关算法测量流速，具体包括：x(t)和y(t)分别是流速计中流入传感器和流出传感器的信号，作x(t)和y(t)的互相关函数R_xy：

R_xy(τ)＝E[x(t)y(t)]；

x(t)和y(t)的波形相似，取y(t)＝x(t-T)+N(t)，其中N(t)为干扰信号，T为骨髓从流入传感器到流出传感器的时间，则：

R_xy(τ)＝E[x(t-τ)y(t)]

＝E{x(t-τ)[x(t-T)+N(t)]}

＝E[x(t-τ)x(t-T)+x(t-τ)N(t)]

＝R_x(τ-T)+R_xN(τ)；

N(t)是干扰信号，N(t)与x(t)不相关，即R_xN(t)＝0，则：

R_xy(τ)＝R_x(τ-T)；

R_xy(τ-T)的波形相当于x(t)自相关函数R_x(τ)经过延时T得到的，对于连续的自相关函数有：

R_x(0)≥|R_x(τ)|；

则得到：

R_xy(T)≥R_xy(τ)|；

当τ＝T时，R_xy(τ)取得最大值，互相关函数记为：

对信号进行数字量化，舍去幅度，只取正负号量化计算，得到极性相关函数公式：

进一步，所述血液泵设置有转速PI调节器，采用变速积分进行控制，基于变速积分的PI表达式为：

u(k)＝u(k-1)+K_p[e(k)-e(k-1)]+NK_ie(k)；

式中，u(k)为PI调节器输出；K_p，K_i分别为PI的比例、积分系数；e(k)为偏差信号；N为积分项系数；A、B为N的阈值参数。

进一步，所述流量计统计骨髓液最后进入备用状态的数量，流量计为超声流量计，优化算法为：A、B为两个超声换能器，令A发射B接收所需时间为tA_B，B发射A接收所需时间为t_BA，Δt＝t_BA-t_AB，采用积分器对交替断续的电压进行积分，并且定义第j次正向积分和反向积分结束时刻分别为t_j和t′_j，j＝1，2，3，…N，用倒相积分器，并使积分初始电压U₀(0)＝0，则首次超声顺流传播时间t_AB内，用恒定输入电压Ui对其正向积分，结束时刻t₁的输出电压如下式：

式中：t₁＝t_AB，R是输入电阻，C_I是积分电容；

在超声逆流传播时间t_BA内，用绝对值与前次相等的反相恒定输入电压-U_i进行反向积分，初始值是上式表示的正向积分的终末值，结束时刻t'₁的输出电压如下式：

反映超声来回第一个周期传播时间差经转换得到的电压，即时差电压；

超声交替发射、接收N个周期，同时进行正向和反向积分N次，每次以前次的积分终末值为初始值，得到累积时差电压U_Σ如下式：

当N足够大时，U_Σ足够大有利于测量，并且当N、U_i、R、C_I一定时，由U_Σ求得Δt：

式中，d为管路内径，C为静止流体中的声速，θ为超声束与管壁间夹角，v为流体平均流速，由上式计算出流体平均速度v，求得流量。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述骨髓采集过滤方法的骨髓采集过滤装置，所述骨髓采集过滤装置设置有：带孔注射器、连接孔、过滤管；

孔注射器上设置有连接孔，连接孔外侧套装有过滤管。

进一步，过滤管内设置有第一滤网。

进一步，过滤管内设置有第二滤网。

进一步，过滤管拧装在流速计上。

进一步，流速计通过导管与血液泵连接。

进一步，流速计通过导线与单片机连接，血液泵通过导线与单片机连接。

本发明的单片机能分析出流速的变化，并确定骨髓液中是否仍然有杂质；单片机能检测血液泵的电压，避免因电压不稳定造成流速变化，影响检测结果；流速计采用极性相关算法测量流速，算法简单，提高了运算速度，并且测量精度高，抗干扰能力强；通过对血液泵采用变速积分来控制转速，提高了血液泵的控制精度，使得骨髓采集过程更加稳定、安全；通过采用超声流量计进行测量，提高了骨髓采集的测量精度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的骨髓采集过滤装置结构示意图；

图2是本发明实施例提供的骨髓采集过滤装置带孔注射器结构示意图；

图中：1、带孔注射器；2、第一滤网；3、第二滤网；4、流速计；5、单片机；6、显示屏；7、血液泵；8、电源开关；9、流量计；10、存储瓶；11、过滤管；12、连接孔。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1、图2所示，本发明实施例提供的骨髓采集过滤装置包括：带孔注射器1、第一滤网2、第二滤网3、流速计4、单片机5、显示屏6、血液泵7、电源开关8、流量计9、存储瓶10、过滤管11、连接孔12。

带孔注射器1上设置有连接孔12，连接孔12外侧套装有过滤管11，过滤管11内设置有第一滤网2，过滤管11内设置有第二滤网3；过滤管11拧装在流速计4上，流速计4表面嵌装有显示屏6；流速计4通过导管与血液泵7连接，血液泵7表面嵌装有电源开关8；血液泵7通过导管与流量计9连接；流量计9通过导管与存储瓶10连接；流速计4通过导线与单片机5连接，血液泵7通过导线与单片机5连接，流量计9通过导线与单片机5连接。

本发明采集骨髓，将带孔注射器1头连接在穿刺针上，抽取骨髓；所述注射器1为一次性物品，与传统注射器相比多了一个连接外部的连接孔12，可以连接过滤管11，用以封闭状态下的骨髓过滤输送。

本发明实施例提供的骨髓采集过滤方法包括：

(1)拉动带孔注射器将采集的骨髓能够与过滤管相通，并以血液泵为动力使采集的骨髓在装置内流动起来，通过一个300微米孔径的第一滤网过滤掉纤维细胞所组成的骨髓小粒；

(2)通过100微米孔径的第二滤网，过滤掉大分子脂肪滴、造血岛细胞团；过滤后的骨髓液通过流速计，流速计能连续监测骨髓液在导管中实时的流动速度通过显示屏显示，并将数据传递给单片机，单片机能分析出流速的变化，并确定骨髓液中是否仍然有杂质；单片机能检测血液泵的电压；流量计能统计骨髓液最后进入备用状态的数量，并将数据传输到单片机；

(3)骨髓液通过流量计后进入存储瓶中备用；

所述流速计采用极性相关算法测量流速，具体包括：x(t)和y(t)分别是流速计中流入传感器和流出传感器的信号，作x(t)和y(t)的互相关函数R_xy：

R_xy(τ)＝E[x(t)y(t)]；

x(t)和y(t)的波形相似，取y(t)＝x(t-T)+N(t)，其中N(t)为干扰信号，T为骨髓从流入传感器到流出传感器的时间，则：

R_xy(τ)＝E[x(t-τ)y(t)]

＝E{x(t-τ)[x(t-T)+N(t)]}

＝E[x(t-τ)x(t-T)+x(t-τ)N(t)]

＝R_x(τ-T)+R_xN(τ)；

N(t)是干扰信号，N(t)与x(t)不相关，即R_xN(t)＝0，则：

R_xy(τ)＝R_x(τ-T)；

R_xy(τ-T)的波形相当于x(t)自相关函数R_x(τ)经过延时T得到的，对于连续的自相关函数有：

R_x(0)≥|R_x(τ)|；

则得到：

R_xy(T)≥R_xy(τ)|；

当τ＝T时，R_xy(τ)取得最大值，互相关函数记为：

对信号进行数字量化，舍去幅度，只取正负号量化计算，得到极性相关函数公式：

进一步，所述血液泵设置有转速PI调节器，采用变速积分进行控制，基于变速积分的PI表达式为：

u(k)＝u(k-1)+K_p[e(k)-e(k-1)]+NK_ie(k)；

式中，u(k)为PI调节器输出；K_p，K_i分别为PI的比例、积分系数；e(k)为偏差信号；N为积分项系数；A、B为N的阈值参数。

进一步，所述流量计统计骨髓液最后进入备用状态的数量，流量计为超声流量计，优化算法为：A、B为两个超声换能器，令A发射B接收所需时间为t_AB，B发射A接收所需时间为t_BA，Δt＝t_BA-t_AB，采用积分器对交替断续的电压进行积分，并且定义第j次正向积分和反向积分结束时刻分别为t_j和t′_j，j＝1，2，3，…N，用倒相积分器，并使积分初始电压U₀(0)＝0，则首次超声顺流传播时间tA_B内，用恒定输入电压Ui对其正向积分，结束时刻t₁的输出电压如下式：

式中：t₁＝t_AB，R是输入电阻，C_I是积分电容；

在超声逆流传播时间t_BA内，用绝对值与前次相等的反相恒定输入电压-U_i进行反向积分，初始值是上式表示的正向积分的终末值，结束时刻t'₁的输出电压如下式：

反映超声来回第一个周期传播时间差经转换得到的电压，即时差电压；

超声交替发射、接收N个周期，同时进行正向和反向积分N次，每次以前次的积分终末值为初始值，得到累积时差电压U_Σ如下式：

当N足够大时，U_Σ足够大有利于测量，并且当N、U_i、R、C_I一定时，由U_Σ求得Δt：

式中，d为管路内径，C为静止流体中的声速，θ为超声束与管壁间夹角，v为流体平均流速，由上式计算出流体平均速度v，求得流量。

本发明过滤骨髓，通过拉动带孔注射器1将采集的骨髓能够与过滤管11相通，并以血液泵7为动力使采集的骨髓在装置内流动起来，首先通过一个300微米孔径的第一滤网2过滤掉纤维细胞所组成的骨髓小粒，以及骨骼、皮肤碎屑，能够防止堵塞导管；然后通过100微米孔径的第二滤网3，过滤掉大分子脂肪滴、造血岛细胞团等，防止输入患者体内后容易引起栓塞等并发症；过滤后的骨髓液通过流速计4，流速计4能连续监测骨髓液在导管中实时的流动速度通过显示屏6显示，并将数据传递给单片机5，单片机5能分析出流速的变化，并确定骨髓液中是否仍然有杂质；单片机5能检测血液泵7的电压，避免因电压不稳定造成流速变化，影响检测结果；流量计能统计骨髓液最后进入备用状态的数量，并将数据传输到单片机，最后骨髓液通过流量计9后进入存储瓶10中备用。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种骨髓采集过滤方法，其特征在于，所述骨髓采集过滤方法包括：

(1)拉动带孔注射器将采集的骨髓能够与过滤管相通，并以血液泵为动力使采集的骨髓在装置内流动起来，通过一个300微米孔径的第一滤网过滤掉纤维细胞所组成的骨髓小粒；

(2)通过100微米孔径的第二滤网，过滤掉大分子脂肪滴、造血岛细胞团；过滤后的骨髓液通过流速计，流速计能连续监测骨髓液在导管中实时的流动速度通过显示屏显示，并将数据传递给单片机，单片机能分析出流速的变化，并确定骨髓液中是否仍然有杂质；单片机能检测血液泵的电压；流量计能统计骨髓液最后进入备用状态的数量，并将数据传输到单片机；

(3)骨髓液通过流量计后进入存储瓶中备用；

所述流速计采用极性相关算法测量流速，具体包括：x(t)和y(t)分别是流速计中流入传感器和流出传感器的信号，作x(t)和y(t)的互相关函数R_xy：

R_xy(τ)＝E[x(t)y(t)]；

x(t)和y(t)的波形相似，取y(t)＝x(t-T)+N(t)，其中N(t)为干扰信号，T为骨髓从流入传感器到流出传感器的时间，则：

R_xy(τ)＝E[x(t-τ)y(t)]

＝E{x(t-τ)[x(t-T)+N(t)]}

＝E[x(t-τ)x(t-T)+x(t-τ)N(t)]

＝R_x(τ-T)+R_xN(τ)；

N(t)是干扰信号，N(t)与x(t)不相关，即R_xN(t)＝0，则：

R_xy(τ)＝R_x(τ-T)；

R_xy(τ-T)的波形相当于x(t)自相关函数R_x(τ)经过延时T得到的，对于连续的自相关函数有：

R_x(0)≥|R_x(τ)|；

则得到：

R_xy(T)≥R_xy(τ)|；

当τ＝T时，R_xy(τ)取得最大值，互相关函数记为：

对信号进行数字量化，舍去幅度，只取正负号量化计算，得到极性相关函数公式：

2.如权利要求1所述的骨髓采集过滤方法，其特征在于，所述血液泵设置有转速PI调节器，采用变速积分进行控制，基于变速积分的PI表达式为：

u(k)＝u(k-1)+K_p[e(k)-e(k-1)]+NK_ie(k)；

式中，u(k)为PI调节器输出；K_p，K_i分别为PI的比例、积分系数；e(k)为偏差信号；N为积分项系数；A、B为N的阈值参数。

3.如权利要求1所述的骨髓采集过滤方法，其特征在于，所述流量计统计骨髓液最后进入备用状态的数量，流量计为超声流量计，优化算法为：A、B为两个超声换能器，令A发射B接收所需时间为t_AB，B发射A接收所需时间为t_BA，Δt＝t_BA-t_AB，采用积分器对交替断续的电压进行积分，并且定义第j次正向积分和反向积分结束时刻分别为t_j和t′_j，j＝1，2，3，…N，用倒相积分器，并使积分初始电压U₀(0)＝0，则首次超声顺流传播时间t_AB内，用恒定输入电压U_i对其正向积分，结束时刻t₁的输出电压如下式：

式中：t₁＝t_AB，R是输入电阻，C_I是积分电容；

在超声逆流传播时间t_BA内，用绝对值与前次相等的反相恒定输入电压-U_i进行反向积分，初始值是上式表示的正向积分的终末值，结束时刻t′₁的输出电压如下式：

反映超声来回第一个周期传播时间差经转换得到的电压，即时差电压；

超声交替发射、接收N个周期，同时进行正向和反向积分N次，每次以前次的积分终末值为初始值，得到累积时差电压U_∑如下式：

当N足够大时，U_∑足够大有利于测量，并且当N、U_i、R、C_I一定时，由U_∑求得Δt：

式中，d为管路内径，C为静止流体中的声速，θ为超声束与管壁间夹角，v为流体平均流速，由上式计算出流体平均速度v，求得流量。

Images