CN109856410A - 一种血凝测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种血凝测试装置，包括壳体，所述壳体内依次设有检测模块、样品模块、光源模块和避光模块，所述样品模块中设有第一光路通孔，所述光源模块包括隔光板和位于隔光板上的光源，所述检测模块包括光学检测器，所述光源发出的光中能够穿过第一光路通孔的部分被光学检测器接收，所述隔光板中部设有第二光路通孔，所述第二光路通孔的侧壁上设有用于使杂散光漫反射的螺纹结构。与现有技术相比，本发明方案装置具有结构简单、成本低廉、可报告范围更宽而且精度高等优点。

Description

一种血凝测试装置

技术领域

本发明涉及体外诊断(In-Vitro Diagnostics，IVD)技术领域，具体涉及一种血凝测试装置。

背景技术

凝血是机体针对阻止流血或失血的正常生理反应，凝血的结果是可堵塞任何血管伤口。通常来说，凝血可以确保血液的流动性和血管系统的完整性。而不正常的凝血过程能导致失血或血栓。凝血过程中的异常现象可通过血流凝固过程的实验室检查来诊断，也可使用全局测试(血凝时间)，分析试验(针对性地分析凝血过程中不同的参与成分)或者通过“血液计数”(血红蛋白的数量、计算每立方毫米中白细胞、红细胞和血小板的数量)来诊断。

现有技术中的血凝测试装置工作原理可分为凝因法和非凝固法，其中，凝固法测试是凝血测试中最基本和最重要的项目，其原理是在标本中加入不同的凝血因子诱发凝血反应，从而得到不同性质的凝固时间，通过凝固时间来判定标本的凝血性能。凝固法的测试项目包括凝血酶原时间(Prothrombin time，PT)、活化部分凝血活酶时间(ActivatedPartial Thromboplastin Time，APTT)、纤维蛋白原(Fibrinogen，FIB)、凝血酶(ThrombinTime，TT)以及其他凝血因子测试，而PT、APTT、FIB、TT被称为凝血四项，是所有手术前必须要进行筛查检测的项目。

现有技术中，凝固法主要利用的是物理学原理，即使检测过程模拟人体真实环境，按照在人体内反应过程在反应测试杯中进行复制真实酶促反应，根据反应开始时间到结束时间之差，判断或通过计算判断被测试本来源病人的诊断指标的阴阳性。此种方法的被测物是血浆，利用血浆真实在反应杯中发生凝固，血凝测试仪检测的是被测血浆真实从发生凝固到结束凝固的时间，通过凝固时间由临床医生判断病人病情，或者通过凝固时间来换算某种被测物质在血浆中的单位含量。具体的，市面上常见的血凝测试装置可分为：1)利用双磁路磁珠法测试的装置(典型生产厂商有法国的思塔高(Stago)和中国的赛科希德)，这类装置是利用在血浆(牛顿流体)凝固时，纤维蛋白原转化成纤维蛋白，正在凝固的血浆粘稠度上涨(逐渐向非牛顿流体改变)，上涨过程中磁珠振幅逐渐衰减，测试模块下方的涡流线圈将振幅的机械能转化为功率基准的电压信号，根据振幅与电压信号间的变化关系判定血浆是否凝固，其具体工作过程为：如图1所示，在装有反应溶液(血浆和药剂)1和磁珠2的反应杯两测对称设置电磁石3，在反应杯的正下方设置电涡流线圈4，交替变化的磁场使磁珠产生运动，利用电磁感应的原理，检测磁珠的运动，血浆如果不发生凝固，磁珠的运动振幅恒定，血浆发生凝固反应时，粘度增加，磁珠运动强度衰减；磁珠运动衰减到一定程度(振幅变化50％)定为凝固终点，计算出凝固时间，整个反应过程保持温度恒定在37℃。2)利用射法和透射法测试的装置，血浆在凝固过程中，血浆内的酶促反应进行过程中(主要是纤维蛋白原转化为纤维蛋白)，通过该被测血浆的散射光强和吸光度(另一种说法为浊度)产生变化，将光强转化为电信号，通过散射光强或透射光强与电压信号之间的关系变化检测血浆是否凝固，其工作过程具体分别如图2和3所示，光源5散发出的光穿过反应液后到达检测器6，根据检测器6检测到的光强度与电压信号间的关系判定血液的凝固时间；应该方法的厂家有日本希森美康(Sysmax)和中国雷杜。由于标本的光学特性不仅会受到凝固状态的影响，还同时会受到标本自身颜色、粘稠度、浊度等多种干扰因素的影响，因此采用光强测试的光学法凝血测试在遇到乳糜、黄疸、溶血等标本时较容易出现测试结果偏差。相比于散射法或透射法，双磁路磁珠法具有以下优势：a、具有超强抗干扰性，电磁感应式，不受磁场衰减影响；b、测试珠为工业纯铁，抗干扰性强，无磁力抵抗，提高测试准确度；c、感测磁珠相对运动，不受原血浆粘度的影响；d、完全克服标本黄疸、溶血、乳糜、浑浊的干扰；e、FIB测试范围广；f、自动调节为弱振模式，提高检测灵敏度。由于磁珠的震荡在低纤标本凝固后可能造成纤维被撕裂从而无法准确判断凝固状态，因此，磁珠法检测限较高无法适用于低纤标本；此外，由于磁珠法反应杯中需要预置铁珠且还需要封闭，因此，其测试杯的成本较高。

非凝固法包括光学法、发色(产色)底物法和免疫比浊法，其中，光学法检测的并非血浆的凝固时间，而是凝固后或凝固前血浆内部剩余的某种物质含量，通过某种物质含量的高低，从而判断被测样本的病人的生理健康指标。该类装置的待测物是凝固后或凝固前血浆，将血浆的某种物质与人类制造的某种物质相结合为特定标记混合物，该混合物具有正电荷，与带有负电荷的乳胶颗粒相结合，一个乳胶颗粒分子可以和多个标记混合物相结合，形成特定直径的分子颗粒集团，此时，通过该被测混合物的特定波长的平行光束，被特定直径的分子颗粒集团吸收或被特定直径的分子颗粒集团散射，仪器通过光电转换，检测该特定波长的平行光束的剩余光强，将剩余光强转化为电信号，通过被散射后的剩余光强或被投射后的剩余光强与电压信号之间的关系变化检测血浆中某种物质的单位含量。然而，在这类方法易受样品自身光学性能、测试杯光洁度、加样中的气泡等干扰因素的影响，这使得其检测结果的准确性较差。

发色(产色)底物法的测试项目为AT-III，该类装置检测过程如下：首先人工合成可以被待测凝血活酶催化裂解的化合物，且化合物连接上产色物质，在检测过程中产色物色可被解离下来，使被检测过程中产色物质可被解离下来，使被检样品中出现颜色变化，最终导致吸光度的改变，推算出被检凝血活酶的活性。该类装置通常选用动态法，通过405nm特定波长的测量，连续记录样品的吸光度变化，算出单位时间吸光度的变化量，并以每分钟吸光度的变化率判定结果。免疫比浊法的测试项目为D-二聚体(D-Dimer)和纤维蛋白(原)降解产物(fibrin(-ogen)degradation products，FDP)，利用免疫比浊法测试的装置的工作过程如下：当抗原与抗体在特殊稀释系统中反应而且比例合适时，形成可溶性免疫复合物，在稀释系统中促聚剂的作用下，自液相析出形成微粒，使反应液出现浊度；当抗体浓度固定时，形成的免疫复合物的量随着检测样中抗原量的增加而增加，反应液的浊度也随之增加，通过测定反应液的浊度与一系列标准品对照，即可计算出检测样中抗原的含量。但这些方法的需要在特定波长下进行测定。

综上所述，现有技术中的血凝测试装置原理各不相同，各有优劣，若能将各类方法的优势进行结合，则有望得到一种检测结果更为精准且光源波长范围宽的血凝测试装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种检测结果更为精准且光源波长范围宽的血凝测试装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种血凝测试装置，包括壳体，所述壳体内依次设有检测模块、样品模块、光源模块和避光模块，所述样品模块中设有第一光路通孔，所述光源模块包括隔光板和位于隔光板上的光源，所述检测模块包括光学检测器，所述光源发出的光中能够穿过第一光路通孔的部分被光学检测器接收，所述隔光板中部设有第二光路通孔，所述第二光路通孔的侧壁上设有用于使杂散光漫反射的螺纹结构。

优选地，所述第二光路通孔的直径d≥8mm(通常第二光路通孔直径取值都在8mm以上，第二光路通孔的直径应至少大于反应杯(或称测试杯)的厚度，由于反应杯(或称测试杯)的厚度通常在8mm以上)，所述螺纹结构满足以下关系式：当8≤d＜30mm时，螺距p＝0.1mm，工作高度h的取值为1.5p≤h≤2p；当第二光路通光孔的直径d≥30mm时，0.2mm≤p≤0.5mm，1.5p≤h≤3p。

更优选地，所述d大于8mm且小于或等于30mm。

进一步地，所述光源到所述第二光路通孔中心的距离为所述第二光路通孔直径的2～5倍。

进一步地，所述样品模块与光源模块间的间距及检测模块与样品模块间的间距之比为5：3.5～4.5；优选为5:4。

进一步地，所述避光模块与光源模块间的间距及检测模块与样品模块间的间距之比为5：2.5～3.5；优选为5:3。

进一步地，所述光源为点光源；更进一步地，所述光源为散射光点光源。

进一步地，所述检测模块包括盖板，所述光学检测器安装在所述盖板上。

优选地，所述光学检测器为摄像头或光电传感器。

优选地，所述光学检测器为手机摄像头。

进一步地，所述避光模块为纯黑色背景板。

进一步地，所述样品模块包括滑轨和托盘，所述托盘可滑动地安装在所述滑轨上。

进一步地，所述托盘包括滑动部，所述滑动部与所述滑轨榫卯配合连接。

进一步地，所述托盘还包括测试部，所述测试部位于所述滑动部的中部，所述第一光路通孔位于所述测试部的一侧，所述测试部的另一侧设有反应杯(或称为测试杯)放置槽，所述反应杯放置槽位于所述第一光路通孔与检测模块间的光通道上。

进一步地，所述滑轨为聚四氟乙烯(Poly tetra fluoroethylene，PTFE)滑轨。

进一步地，所述滑动部采用SUS321制备而成。

优选地，所述盖板、滑动部、隔光板和纯黑色背景板的厚度分别为检测模块与样品模块间间距的6％～10％；优选为8％。

进一步地，所述血凝测试装置还包括控制模块，所述控制模块包括微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、温控系统、运动控制系统和光源控制系统，所述微控制单元与所述检测模块、温控系统、运动控制系统和光源控制系统分别通信连接。

进一步地，所述控制模块还包括通信报告系统，所述MCU与所述通信报告系统通信连接。

本发明的有益效果在于：本发明方案装置结构简单，成本低廉，更合适于医院检验科及医学检验行业；光源波长可采用可见光全谱，比激光等单一波长光源更安全，同时使用寿命也更长，由于激光光源能量较高，平均寿命通常较短，本发明方案可使用可见光光源，可节约使用成本；本发明方案的不仅可报告范围更宽而且精度高，可报告范围可达0.3～15μg/L，相比于凝固法中的散射法或折射法的可报告范围仅可达0.6～5μg/L及磁珠法的1.2～15μg/L；本发明方案可同时兼具散射法或折射法的精度高和磁珠法的可报告范围宽等优势，又能同时克服散射法或折射法的可报告范围小及磁珠法的精度低等缺陷；本发明方案无需使用特定波长光源，本发明方案使用的是凝固法测试，无须像非凝固法一样受光源波长的限定，免疫比浊法等测试方法，由于待测物D-dimer或FDP具有特定波长的平行光，因此，需要使用分光系统，导致装置结构复杂且成本高。

附图说明

图1为现有技术中双磁路磁珠法的测试原理图；

图2为现有技术中散射光法的测试原理图；

图3为现有技术中透射光法的测试原理图；

图4为本发明实施例的血凝测试装置的结构示意图；

图5为本发明实施例的血凝测试装置的光学原理示意图；

图6为本发明实施例的隔光板的结果示意图；

图7为图6的C-C向剖示图；

图8为图7中A部分的局部放大图；

图9为本发明实施例的控制模块的结构示意图；

图10为本发明实施例的操作流程示意图。

标号说明：

1、反应溶液；2、磁珠；3、电磁石；4、电涡流线圈；5、光源；6、检测器；71、壳体；72、检测模块；73、样品模块；74、光源模块；75、避光模块。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明的实施例为一种血凝测试装置，如图4所示，包括壳体71，所述壳体71的顶部可以开口，也可以设置顶盖板；壳体71内部从上至下依次设有检测模块72、样品模块73、光源模块74和遮光模块，所述检测模块72包括盖板和安装在所述盖板中部的光学检测器(可以是手机摄像头或其他摄像头，也可以是光电传感器)；所述样品模块73包括滑轨和托盘，所述托盘包括滑动部和测试部，所述滑动部与所述滑轨榫卯配合且可滑动地安装在所述滑轨上，所述测试部位于所述滑动部的中间，所述测试部上表面设有测试杯安装槽，下表面设有第一光路通孔；所述光源模块74包括隔光板和放置在所述隔光板上的光源，所述光源为普通的散射光点光源即可；所述隔光板的中部设置带有非公制螺纹结构的第二光路通孔，使得杂散光全部在中心孔内漫反射完毕；所述遮光模块为一不透光的黑色背景板，也可是其他的黑色不透光结构(如仅朝向光源模块74一侧为黑色涂层的其他背景板)。所述滑轨为聚四氟乙烯(Poly tetra fluoroethylene，PTFE)滑轨。所述滑动部采用耐磨性质良好的SUS321制备而成，以提升装置的使用寿命。摄像头底部到通光孔的距离设为A，托盘、隔光板和背景板的厚度均为0.08A，托盘底部到隔光板上表面的间距为0.8A(托盘底部到隔光板上表面的间距也可为0.7A～0.9A间的其他值)，隔光板底部到背景板的间距为0.6A(也可为0.5A～0.7A间的其他值)，由于可见光属于电磁波范畴具有波粒二象性，而机械结构连接处难免会出现小缝隙，尽管小缝隙的宽度及个数出现机率是随机的，但采用本发明方案的尺寸特征设置可巧妙地满足即使各连接处出现小缝隙，小缝隙产生的衍射和干涉对测试结果的影响都可控制在最低范围内，使得测试结果更精准。

整个装置在光源不亮时，内部为完全无光区域，光源采用全光谱可见光，避免了传统的激光分光度计中所需采用单束平行光(不仅光波长单一且使用成本较高)。如图5所示，图中线A为摄像头透过测试杯底部的成像景深，光源点亮后，射向隔光板的光全部被隔光板或第二光路通孔中的螺纹结构漫反射直至吸收，如线C所示；线B为光源发出的穿过第一光路通孔盛有待测混合物的反应杯到通过散射后达光学检测器的可见光，本发明方案通过设置遮光模块配合螺纹结构，使得仅光源发出的光经过散射或折射后可到达检测模块的检测器中，使得测试结果精准，由于可使用可见光，使得可报告范围宽；背景板与隔光板间的区域里和零部件表面可设置能够吸收可见光光谱的涂层，使得该区域内无论光源是否点亮，该区域都是处于相对于其他区域更黑暗的状态；在无测试杯时，摄像头成像是纯黑色的背景板，且视距为通过点光源产生的散射光区域；当装有待测混合物的反应杯进入到检测模块72的视矩景深中时，待测混合物开始反应，成像发生全光谱的改变，无论是浊度，还是产色物产生的吸光度或是散射光强或折射光强的变化都会引起黑色背景的成像变化，被摄像头转化为电信号和图像信号。

隔光板上设有非公制螺纹结构，如图6-图8所示，其中，图8为图7的30倍放大图，该结构中内螺纹牙型为一顶角为锐角的等腰三角形(原始三角形)，外螺纹螺牙型为上述原始三角形上削掉锐角的等腰梯形结构，该等腰梯形的短边的宽度通常为0.25p～1/8d。

所述血凝测试装置还包括控制模块，如图9所示，所述控制模块包括MCU、温控系统、运动控制系统、光源控制系统和通信报告系统，所述微控制单元与所述光学检测器、温控系统、运动控制系统(简称运动系统)、光源控制系统和通信报告系统(包括通信报告启动系统和通讯报告生成系统)通信连接。

MCU可以通过温控系统控制整个装置内呈37℃，模拟人体环境；通过运动控制系统控制托盘与滑轨间的相对滑动，便于将装有待测混合物的反应杯带入到摄像头的视距景深中；通过光学检测器获取测得的光学信号并将得到的光学信号转化为电信号或图像信号；经MCU分析电信号或图像信号后得出待测混合物中某种物质的成分变化或整体形状变化，本发明方案可克服传统测试装置只能执行一个方法学测试的缺陷，本发明方案只需一个测试位即可完成凝血项目的多项测试且切换过程时，无需重新设置MCU。

本实施例装置的具体测试流程如图10所示，通信报告启动系统发出请求测试信号，MCU控制光源控制系统控制点亮光源，温控系统控制温度加热，MCU通过判定光源是否被点亮及温度是否达到预设值判定是否开始测试，当光源和温度均满足测试条件后，通信报告启动系统发出请求待测物进入的信号；MCU控制运动系统运动将待测物带入装置内，MCU或手动调整光源和摄像头，使光路通畅，MCU通过检测光学检测器检测到的信号判定是否调整好，若已调整好，则控制摄像头采集信号，分析产生的结果并由通信报告生成系统控制生成报告。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种血凝测试装置，包括壳体，其特征在于：所述壳体内依次设有检测模块、样品模块、光源模块和避光模块，所述样品模块中设有第一光路通孔，所述光源模块包括隔光板和位于隔光板上的光源，所述检测模块包括光学检测器，所述光源发出的光中能够穿过第一光路通孔的部分被光学检测器接收，所述隔光板中部设有第二光路通孔，所述第二光路通孔的侧壁上设有用于使杂散光漫反射的螺纹结构。

2.根据权利要求1所述的血凝测试装置，其特征在于：所述第二光路通孔的直径d≥8mm，所述螺纹结构满足以下关系式：当8≤d＜30mm时，螺距p＝0.1mm，工作高度h的取值为1.5p≤h≤2p；当第二光路通光孔的直径d≥30mm时，0.2mm≤p≤0.5mm，1.5p≤h≤3p。

3.根据权利要求1所述的血凝测试装置，其特征在于：所述光源到所述第二光路通孔中心的距离为所述第二光路通孔直径的2～5倍。

4.根据权利要求1所述的血凝测试装置，其特征在于：所述样品模块与光源模块间的间距及检测模块与样品模块间的间距之比为5：3.5～4.5；优选为5:4。

5.根据权利要求1所述的血凝测试装置，其特征在于：所述避光模块与光源模块间的间距及检测模块与样品模块间的间距之比为5：2.5～3.5；优选为5:3。

6.根据权利要求1所述的血凝测试装置，其特征在于：所述光源为点光源。

7.根据权利要求1所述的血凝测试装置，其特征在于：所述检测模块包括盖板，所述光学检测器安装在所述盖板上。

8.根据权利要求1所述的血凝测试装置，其特征在于：所述光学检测器为摄像头或光电传感器；所述避光模块为纯黑色背景板。

9.根据权利要求1所述的血凝测试装置，其特征在于：所述样品模块包括滑轨和托盘，所述托盘可滑动地安装在所述滑轨上；所述托盘包括滑动部和测试部，所述滑动部与所述滑轨榫卯配合连接；所述测试部位于所述滑动部的中部，所述第一光路通孔位于所述测试部的一侧，所述测试部的另一侧设有反应杯放置槽，所述反应杯放置槽位于所述第一光路通孔与检测模块间的光通道上。

10.根据权利要求1-9任一项所述的血凝测试装置，其特征在于：所述血凝测试装置还包括控制模块，所述控制模块包括MCU、温控系统、运动控制系统、光源控制系统和通信报告系统，所述MCU与所述检测模块、温控系统、运动控制系统、光源控制系统和通信报告系统分别通信连接。