CN114646588A - 一种血液粘弹性的检测装置及检测方法 - Google Patents

一种血液粘弹性的检测装置及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种血液粘弹性的检测装置及检测方法，装置包括一端与大气连通且为开放端的压力主管，压力主管的另一端为封闭端并支出有压力支管，压力支管上设有轴向可移动的压力泵并形成密封，压力主管的开放端设有血液样本并形成密封，血液样本和压力泵间形成一个封闭的压力腔；压力腔内设有压力传感器。检测方法基于前述装置实施，检测时，压力泵对血液样本施加作用力，压力泵位移相同时，由于不同血液样本剪切应力不同，因而不同血液样本的形变量也不同，使得压力腔的体积不同，从而压力腔内的压力值不同，通过对压力腔内压力值的测定并进行对比，可以表征血液样本的弹性模量的状况；最后，绘制压力、时间的关系曲线，方便不同粘弹性的比对。

Description

一种血液粘弹性的检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及粘弹性分析领域，特别涉及一种血液粘弹性的检测装置及检测方法。
背景技术
血栓弹性测量技术，是通过对血液凝固过程中血液粘弹性变化的连续监测来研究凝固过程。现有装置中，通过对血凝块牢固度的量度，以反映血液的凝固过程及粘弹性变化，如图1所示，具体为：金属轴106通过由滚珠轴承107 可旋转地固定到底板上，金属轴106端部固定有销103且销103插入血液样本101中，金属轴106通过敏感弹簧108围绕其垂直轴线周期性地旋转；销103的运动，可以检测血凝块的牢固度，也能够通过光学检测装置105，通过光束偏转来连续记录，并且能够绘制出血凝块牢固度与时间的关系曲线。但是该种装置，结构过于复杂；销103、金属轴106的加工难度大，成本高。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术中血液粘弹性检测装置的结构复杂的问题，提供一种结构简单，测量方便的血液粘弹性的检测装置及检测方法。
为了实现上述发明目的，根据本发明的一个方面，提供了以下技术方案：
一种血液粘弹性的检测装置，包括一端与大气连通且为开放端的压力主管，压力主管的另一端为封闭端并支出有压力支管，压力支管上设有轴向可移动的压力泵并形成密封，压力主管的开放端设有血液样本并形成密封，血液样本和压力泵间形成一个封闭的压力腔；压力腔内设有压力传感器。
采用上述技术方案的本发明，根据流体力学原理，流体在管道中流动时，流体内部的剪切应力会阻止流体流动，在低速流下，流体表现为弹性的特点；如果在静止流体的一侧施加作用力，保证该作用力不使流体移动或流速尽可能接近为零，此时流体会产生相应的形变，通过该形变值可以表征流体的弹性大小；而本装置利用流体力学原理，通过在压力支管内设置压力泵，通过压力泵的移动来对压力腔内的空气进行压缩，进而通过空气给血液样本施加一个均匀的作用力，使得血液样本产生形变，同时保证该作用力不推动血液样本运动；此外，进行检测时，通过压力泵对血液样本施加作用力，在压力泵相同位移的情况下，由于不同血液样本自身剪切应力不同，因而不同血液样本的形变量也不同，使得压力腔的体积不同，从而压力腔内的压力值不同，通过对压力腔内压力值的测定并进行对比，可以表征血液样本的弹性模量的状况。该装置分设的压力主管和压力支管，将压力泵和血液样本所在的区域进行了区分，方便了压力泵提供较小的作用力，以保证血液样本不在压力主管内移动。
进一步地，压力主管的轴向在水平方向。压力主管可以设置在竖直方向或水平方向，只要保证血液样本不在压力主管内进行移动既可；此处将压力主管水平设置，避免了血液样本由于受到自身重力的影响，从而在竖直方向沿压力主管运动的状况。
进一步地，压力主管和压力支管的半径之比为1～5.5。合理设置压力主管和压力支管半径的相对值，方便对血液样本受到的作用力进行微调。
进一步地，压力主管和压力支管上均设有恒温装置。恒温装置保证血液样本、压力腔在整个测量过程中的温度一致，减小变量，提高检测结果的精准度。
进一步地，压力支管上支出有一个检测腔，检测腔的末端与压力传感器固定连接并形成密封。合理设置检测腔的位置，方便实验开始前，血液样本装入压力主管；保护装入血液样本量的完整性，避免出现血液样本粘附在压力传感器上，从而影响检测结果的状况。
进一步地，压力泵连接有控制系统，压力泵在控制系统的控制下沿压力支管轴向做往复的周期性运。由于血液样本处于逐步凝固的过程，随着时间的推移，血液样本的粘弹性将产生变化；因而控制压力泵做往复的周期性运动，血液样本将产生对应的形变，且不同时间的形变量不同，以反映血液样本粘弹性随时间的变化。
进一步地，在压力泵运动时，压力腔的体积变化量不超过10％。合理设置压力腔体积变化量，以合理设置压力泵的运动范围，进而合理设置血液样本受到的作用力，避免血液样本在压力主管内移动的同时，方便测量与压力泵位置的调节。
进一步地，压力腔体积的最大变化量为2ul～10ul，血液样本的用量为 20ul～60ul。压力腔体积的最大变化量与血液样本的用量对应设置，避免血液样本在压力主管内移动的同时，方便压力泵的运动。
进一步地，在压力泵的运动过程中，血液样本与压力主管的相对位置不变；压力泵一个周期的运动时间为2s～10s，压力泵运动至压力腔体积最小处的停留时长为六分之一个周期。合理设置压力泵的运动周期，并使得压力泵在压力腔体积最小处进行适当的停留，以方便压力传感器对压力腔内气压的测量。
根据本发明的另一方面，提供了一种血液粘弹性的检测方法，包含血液粘弹性的检测装置，在压力泵的每个运动周期中，压力泵在压力支管中运动的起点、终点保持不变；压力泵沿压力支管轴向进行周期性运动；压力传感器对压力泵每个运动周期内压力腔的压力值进行测量，且测量值为压力腔体积最小处的压力值；控制系统连接有信号处理系统，信号处理系统对压力传感器测得的压力值进行分析，并绘制一条压力随时间变化的曲线。由于血液样本处于逐步凝固的过程，随着时间的推移，血液样本的粘弹性将产生变化；因而控制压力泵做往复的周期性运动，血液样本将产生对应的形变，且不同时间的形变量不同；通过维持的压力泵每个周期的运动位置一致，使得压力支管内空腔的体积减小量保持相同，通过使压力泵连续运动，同时对压力腔体积最小处的压力值进行测量，可以反映血液样本粘弹性的变化；绘制压力、时间的关系曲线，方便不同数据的比对，以对血液样本的粘弹性进行定性的分析。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
根据流体力学，流体在管道中流动时，流体内部的剪切应力会阻止流体流动，在低速流下，流体表现为弹性的特点；如果在静止流体的一侧施加作用力，保证该作用力不使流体移动或流速尽可能接近为零，此时流体会产生相应的形变，通过该形变值可以表征流体的弹性大小；而本装置通过在压力支管内设置压力泵，通过压力泵的移动来对压力腔内的空气进行压缩，进而通过空气给血液样本施加一个均匀的作用力，使得血液样本产生形变，同时保证该作用力不推动血液样本运动；此外，进行检测时，通过压力泵对血液样本施加作用力，在压力泵相同位移的情况下，由于不同血液样本自身剪切应力不同，因而不同血液样本的形变量也不同，使得压力腔的体积不同，从而压力腔内的压力值不同，通过对压力腔内压力值的测定并进行对比，可以表征血液样本的弹性模量的状况。该装置分设的压力主管和压力支管，将压力泵和血液样本所在的区域进行了区分，方便了压力泵提供较小的作用力，以保证血液样本不在压力主管内移动；
由于血液样本处于逐步凝固的过程，随着时间的推移，血液样本的粘弹性将产生变化；因而控制压力泵做往复的周期性运动，血液样本将产生对应的形变，且不同时间的形变量不同；通过维持的压力泵每个周期的运动位置一致，使得压力支管内空腔的体积减小量保持相同，通过使压力泵连续运动，同时对压力腔体积最小处的压力值进行测量，可以反映血液样本粘弹性的变化；绘制压力、时间的关系曲线，方便不同数据的比对，以对血液样本的粘弹性进行定性的分析。
附图说明：
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出本发明的现有技术中血液粘弹性检测装置的结构图。
图2示出了本发明一种血液粘弹性的检测装置及检测方法的压力泵在第一个位置的结构图。
图3示出了本发明一种血液粘弹性的检测装置及检测方法的压力泵在第二个位置的结构图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1压力主管；
2压力支管；21检测腔；
3压力泵；4血液样本；5压力腔；6压力传感器。
具体实施方式
需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
如图1和图2，一种血液粘弹性的检测装置，包括一端与大气连通且为开放端的压力主管1，压力主管1的另一端为封闭端并支出有压力支管2，压力支管 2上设有轴向可移动的压力泵3并形成密封，压力主管1的开放端设有血液样本 4并形成密封，血液样本4和压力泵3间形成一个封闭的压力腔5；压力腔5内设有压力传感器6。
优选的，压力主管1的轴向在水平方向。
优选的，压力主管1和压力支管2的半径之比为1～5.5。
优选的，压力主管1和压力支管2上均设有恒温装置。
优选的，压力支管2上支出有一个检测腔21，检测腔21的末端与压力传感器6固定连接并形成密封。
优选的，压力泵3连接有控制系统，压力泵3在控制系统的控制下沿压力支管2轴向做往复的周期性运动。
优选的，在压力泵3运动时，压力腔5的体积变化量不超过10％。
优选的，压力腔5体积的最大变化量为2ul～10ul，血液样本4的用量为 20ul～60ul。
优选的，在压力泵3的运动过程中，血液样本4与压力主管1的相对位置不变；压力泵3一个周期的运动时间为2s～10s，压力泵3运动至压力腔5体积最小处的停留时长为六分之一个周期。
根据本发明的另一方面，提供了一种血液粘弹性的检测方法，包含血液粘弹性的检测装置，在压力泵3的每个运动周期中，压力泵3在压力支管2中运动的起点、终点保持不变；压力泵3沿压力支管2轴向进行周期性运动；压力传感器6对压力泵3每个运动周期内压力腔5的压力值进行测量，且测量值为压力腔5体积最小处的压力值；控制系统连接有信号处理系统，信号处理系统对压力传感器6测得的压力值进行分析，并绘制一条压力随时间变化的曲线。
图1和图2，示出了压力泵3在一个运动周期的不同位置的结构图，相应的，当压力3运动至压力支管2内腔体体积减小时，血液样本4产生了相应的形变。
实验参数的选定：
(1)压力腔5体积的最大变化量为2ul～10ul(优选3ul)；
(2)血液样本4的用量为20ul～60ul(优选50ul：血液样本4量越多，形成的血液薄层越厚，那么血液样本4在同等压强下，血液样本4发生的形变量就越小，进而导致空腔中气体压强的相对变化量就越小，即随着血液样本4体积的增大，血液样本4中第一块血凝块形成的速率减慢；而血液样本4量较少，即形成的血液薄层越薄，越能反应出血液真实的凝固情况，但较少的血液凝固速度过快，不易测量；因而通过对20ul、35ul、50ul、70ul、90ul的血液样本4 分别进行实验，根据实验效果确定50ul为优选)；
(3)压力主管1的直径优选3mm(当血液量一定时，管径越细，着血液更容易形成血柱；当管径较粗时，更容易形成血液薄层，血液薄层在管道中更容易发生形变；通过对压力主管11mm、2mm、3mm管径进行式样对比，3mm的管径效果最好)；
(4)压力主管1和压力支管2的半径之比为1～5.5(优选数值为5，由于血液样本4所需的作用力小，当压力主管1和压力支管2的半径之比为5时，可增大压力泵3在压力支管2中的移动距离，方便压力泵3的调节)；
(5)在压力泵3运动时，压力腔5的体积变化量不超过10％(优选数值为 5％)；
(6)压力泵3一个周期的运动时间为2s～10s，压力泵3运动至压力腔5体积最小处的停留时长为六分之一个周期。(优选周期为6s，达到对血液样本4 凝固过程进行监控的同时，压力泵3运动至压力腔5体积最小处的停留时长为 1s，也方便压力传感器6对该处压力值的测定。)
综上，具体实验时，可选用以下数值：压力腔5体积的最大变化量为3ul，血液样本4的用量为50ul，压力主管1的直径为3mm，压力主管1和压力支管 2的半径之比为5，压力腔5的体积变化量为5％，压力泵3一个周期的运动时间为6s。
由于血液样本4处于逐步凝固的过程，随着时间的推移，血液样本4的粘弹性将产生变化；因而控制压力泵3做往复的周期性运动，血液样本4将产生对应的形变，且不同时间的形变量不同；通过维持的压力泵3每个周期的运动位置一致，使得压力支管2内空腔的体积减小量保持相同，通过使压力泵3连续运动，同时对压力腔5体积最小处的压力值进行测量，可以反映血液样本4 粘弹性的变化；绘制压力、时间的关系曲线，方便不同数据的比对。
实验过程为：
a：确定实验参数，根据优选的参数值(压力主管1管径、压力支管2管径、血液样本4量)进行设置并将血液样本4装入该检测装置；
b：通过控制系统使得压力泵3在压力支管2内做周期性的运动；压力传感器6对压力泵3每个运动周期内压力腔5的压力值进行测量，且测量值为压力腔5体积最小处的压力值；
c：通过控制系统对压力传感器6测的的压力值进行监测，当压力值维持不变时，压力泵3停止运动；
d：信号处理系统对压力传感器6测得的压力值进行分析，并绘制一条压力随时间变化的曲线；
e：通过对多条曲线进行比对，以反映出血液样本4的粘弹性状况。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种血液粘弹性的检测装置，其特征在于，包括一端与大气连通且为开放端的压力主管(1)，所述压力主管(1)的另一端为封闭端并支出有压力支管(2)，所述压力支管(2)上设有轴向可移动的压力泵(3)并形成密封，所述压力主管(1)的开放端设有血液样本(4)并形成密封，所述血液样本(4)和所述压力泵(3)间形成一个封闭的压力腔(5)；所述压力腔(5)内设有压力传感器(6)。
2.根据权利要求1所述的血液粘弹性的检测装置，其特征在于，所述压力主管(1)的轴向在水平方向。
3.根据权利要求1所述的血液粘弹性的检测装置，其特征在于，所述压力主管(1)和所述压力支管(2)的半径之比为1～5.5。
4.根据权利要求1所述的血液粘弹性的检测装置，其特征在于，所述压力主管(1)和所述压力支管(2)上均设有恒温装置。
5.根据权利要求1所述的血液粘弹性的检测装置，其特征在于，所述压力支管(2)上支出有一个检测腔(21)，所述检测腔(21)的末端与所述压力传感器(6)固定连接并形成密封。
6.根据权利要求1所述的血液粘弹性的检测装置，其特征在于，所述压力泵(3)连接有控制系统，所述压力泵(3)在所述控制系统的控制下沿所述压力支管(2)轴向做往复的周期性运动。
7.根据权利要求1所述的血液粘弹性的检测装置，其特征在于，在所述压力泵(3)运动时，所述压力腔(5)的体积变化量不超过10％。
8.根据权利要求7所述的血液粘弹性的检测装置，其特征在于，所述压力腔(5)体积的最大变化量为2ul～10ul，所述血液样本(4)的用量为20ul～60ul。
9.根据权利要求6所述的血液粘弹性的检测装置，其特征在于，在所述压力泵(3)的运动过程中，所述血液样本(4)与所述压力主管(1)的相对位置不变；所述压力泵(3)一个周期的运动时间为2s～10s，所述压力泵(3)运动至所述压力腔(5)体积最小处的停留时长为六分之一个周期。
10.一种血液粘弹性的检测方法，包含权利要求1至9任一项所述的血液粘弹性的检测装置，其特征在于，在所述压力泵(3)的每个运动周期中，所述压力泵(3)在所述压力支管(2)中运动的起点、终点保持不变；所述压力泵(3)沿所述压力支管(2)轴向进行周期性运动；所述压力传感器(6)对所述压力泵(3)每个运动周期内所述压力腔(5)的压力值进行测量，且测量值为所述压力腔(5)体积最小处的压力值；所述控制系统连接有信号处理系统，所述信号处理系统对压力传感器(6)测得的压力值进行分析，并绘制一条压力随时间变化的曲线。
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