CN109765269B - 一种声波驱动的血液凝固测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种声波驱动的血液凝固测试系统，包括中空玻璃基底、叉指换能器、压电平板、血液运动反应池、检测电极以及图像获取和分析系统，其中叉指电极蒸镀在基底上；压电平板放置在叉指电极上；通过刀具切割得到的圆环形血液反应池，通过表面处理与压电平板键合；检测电极通过固定弹簧固定在反应池上；通过调节支架位置，保证图像获取系统位于合适的位置，可以实时地记录血液的运动情况。本发明设备简单便携，集成度高，需要样本较少，能耗较低，反应效率高，开放式反应易操作和维护，能够实现血液凝固过程中多种参数的检测分析。

Description

一种声波驱动的血液凝固测试系统

技术领域

本发明属于应用微纳制造技术领域，涉及血液凝固的检测器件，是一种适用于快速检测血液凝固的微流控测试系统。

背景技术

应用微纳制造技术，将声波驱动、血液流动、温度测试等功能集成在微小体积内，同时集成图像检测和温度控制，可以实现恒温条件下血液凝固的快速检测。采用微纳制造技术形成的微流控系统易与检测电路集成化制造，实现分析仪器的自动化、微型化；血液检测装置与驱动装置的分布式设计减少了微纳制造次数，降低了制作成本。

血液凝固检测是目前血栓/止血检测使用的最基本的设备，可检测多种血栓与止血指标，为出血和血栓性疾病诊断、溶栓与抗凝治疗监测及疗效观察提供了有价值的指标。但是目前血液凝固检测设备成本高、速度慢、所需试样多。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种适用于微量血液凝固快速综合检测的微流控器件，该器件是一种利用声波驱动血液运动，增强血液与生物试剂的混合速度，提高血液凝固分析速度；同时利用电极和图像分析对血液凝固过程进行综合分析，可实现多参数的血液凝固分析，该器件具有集成度高、易便携、效率高、可温控的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种适用于微量血液快速凝固综合检测的微流控器件，包括中空玻璃基底、叉指换能器、压电平板、血液运动反应池、检测电极以及图像获取和分析系统，其中叉指电极蒸镀在基底上；压电平板放置在叉指电极上；通过刀具切割得到的圆环形血液反应池，通过表面处理与压电平板键合；检测电极通过固定弹簧固定在反应池上；通过调节支架位置，保证图像获取系统位于合适的位置，可以实时地记录血液的运动情况。

本发明的进一步改进在于，所述玻璃基底、叉指换能器和压电平板组成了分离式的声波发生装置，其中叉指换能器由两个相互平行的叉指电极组成，两个叉指换能器上下错开一定的距离。

本发明进一步地改进在于，所述压电平板与血液运动反应池组成了血液凝固检测结构。

本发明的进一步改进在于所述检测电极与图像检测系统组成综合检测系统，其中检测电极通过固定弹簧固定在反应池上，图像检测系统通过高度调节支架固定在压电平板的下方，且图像获取系统位于反应检测池的中心。与放置在液滴上方的图像获取系统相比，放置在压电平板下方的图像获取系统可以透过透明的平板获取血液中的信息，能够提高系统的检测精度。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：反应时，将血液滴于血液运动反应池处，对叉指换能器施加相应频率的交变电压，叉指换能器产生的声表面波沿着压电基底传播，同时上下交错的叉指换能器施加给血液运动反应池内血液的扭矩，使液体迅速旋转混合，有效促进了血液与生物试剂的反应，同时运动的血液和血细胞有利于通过图像分析检测血液凝固过程中浑浊度和粘度的变化。集成的电极可以将血液凝固过程中的电流变化传输到分析系统中，用于血液凝固过程的综合检测分析。

本发明使用的分布式装置，将叉指换能器和检测电极与血液运动反应池相分离，减少了微纳制作的次数，可以实现一次性检测，可以极大地降低检测成本。

本发明设备简单便携，集成度高，需要样本较少，能耗较低，反应效率高，开放式反应易操作和维护，能够实现血液凝固过程中多种参数的检测分析。

附图说明

图1是本发明的三维结构视图。

图2是本发明的剖视图。

图3是本发明叉指换能器和玻璃基底的俯视图。

图4是本发明反应池和检测电极的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步的详细说明：

参见图1、2，本发明为一种适用于微量液滴进行血液凝固测试的声流控器件，包括中空玻璃基底1、叉指换能器2、压电平板3、血液运动反应池4、检测电极5、高度调节支架6和图像获取系统7，其中叉指换能器2是通过微机械加工技术溅射或者蒸镀在中空玻璃基底1上，血液反应池4通过键合技术与压电平板相连，检测电极5是一种弹簧结构，直接夹持在血液运动反应池4上，高度调节支架用于调节血液运动反应池4与图像获取系统7之间的距离，便于清晰地观测血液的运动。

所述中空玻璃基底的高度为1毫米，叉指换能器的高度为50nm，其中中空的玻璃便于图像获取系统靠近血液运动反应池4。

所述压电平板的材料为铌酸锂等压电材料，厚度为1毫米。

所述血液运动反应池4为PDMS圆环，将加入固化剂的PDMS加热凝固，使用道具切割固体PDMS得到圆环形液体反应池，内直径为6毫米，外直径为10毫米，高度为3毫米。

所述电极由导电的电极、不导电弹簧片和固定杆组成，电极利用弹簧的产生的压力固定在血液运动反应池4上。

参见图3，所述的叉指换能器2蒸镀或者溅射在中空玻璃1上的一对叉指换能器。叉指换能器2有叉指和弧形反射栅组成，两换能器上下错开距离为3毫米，叉指共由20对指条组成，弧叉指的孔径宽度为9毫米，叉指的外围布有反射栅。

参见图4，所述的血液运动反应池4、测量电极5与压电平板3组成血液检测装置，用于测量血液凝固过程中的电流和电阻变化。

本发明工作方式如下：使用移液枪将血液滴在液体反应池4内，对叉指换能器2施加交流电压，叉指换能器产生的声表面波传播到液体池处，促使反应池内的血液加速旋转，图像获取系统7用于观测和记录血液旋转过程中的凝固过程，进而获得血液的凝固速度和粘度信息，测量电极；测量电极5测量血液凝固过程中电流和电阻信息，进一步综合地测量血液凝固过程中的参数变化。该发明系统集成度高、便携、节约能耗、加工成本低，开放式反应设备易于操作和维护，能够实现少量血液的凝固测试。

本发明利用声表面波的声致微流效应，以叉指换能器为核心，结合图像观测和电信号检测技术，能够综合地测量微量血液凝固过程中各个参数的变化，实现微量血液的快速、低成本综合检测。本发明采用微纳加工工艺，大大减小了设备体积，与现有传统设备相比集成度高、便携、节约能耗、加工成本低、样本需求少，器件采取外部全固定设备完成混合、反应和信号输出，避免了传统设备因为部件运动造成的设备可靠性降低的缺陷。

Claims (6)

1.一种声波驱动的血液凝固测试系统，其特征在于，图像获取处理系统(7)位于高度调节支架(6)内，带有叉指换能器(2)的中空玻璃基底(1)位于高度调节支架(6)上，且中空玻璃基底(1)的中空位置与图像获取处理系统(7)位于同一位置便于观测，压电平板(3)放置于叉指换能器(2)上，血液运动反应池(4)键合在压电平板(3)上，检测电极(5)利用弹力夹持在血液运动反应池(4)上，组成血液凝固综合测试系统，其中叉指换能器(2)蒸镀在玻璃基底(1)上。

2.根据权利要求1所述的一种声波驱动的血液凝固测试系统，其特征在于，中空玻璃基底(1)、叉指换能器(2)与压电平板(3)组成分离式的声波发生装置。

3.根据权利要求1所述的一种声波驱动的血液凝固测试系统，其特征在于，两个相互平行的叉指电极组成叉指换能器(2)，叉指换能器、压电平板(3)、血液运动反应池组成血液驱动结构，其中两个叉指换能器位于血液运动反应池中心线的两侧，保证叉指电极产生的声波同时驱动反应池中的血液运动，叉指电极的形状为直线型、聚焦型和椭圆形。

4.根据权利要求1所述的一种声波驱动的血液凝固测试系统，其特征在于，压电平板(3)与血液运动反应池组成一次性血液凝固测试容器，实现测试器件与测试系统的分离。

5.根据权利要求1所述的一种声波驱动的血液凝固测试系统，其特征在于，血液运动反应池(4)中的检测电极(5)、高度调节支架(6)和图像获取处理系统(7)组成的血液凝固综合测试系统。

6.根据权利要求1所述的一种声波驱动的血液凝固测试系统，其特征在于，检测电极(5)由金属电极、圆形柔性套、固定弹簧组成，金属电极用于检测凝固过程中的电流变化；圆形柔性套用于标定金属电极的位置，保证每次测试时电极的距离相等；固定弹簧将金属电极固定在血液运动反应池上。

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