CN114733655B - 一种离心式血液成分分离机检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心式血液成分分离机检测装置及检测方法，该装置包括模拟血液成分分离杯外壳结构的机壳，所述机壳内设有转速检测单元、温度检测单元、加速度检测单元、控制器单元以及动量轮平衡单元，各检测单元分别用于测量机壳在血液成分分离机驱动下的转速、温度以及加速度信号，并通过无线通信的方式上传数据，动量轮平衡单元用于实现机壳在旋转过程中的动态平衡。本发明采用血液成分分离杯的尺寸模型设计，替代一次性使用的血液成分分离杯，来直接参与离心式血液成分分离机工作的全过程，由此在工作模式中实时采集转速、温度、加速度信号，确保数据的真实可靠，为离心式血液成分分离机的性能测试提供了关键技术。

Description

一种离心式血液成分分离机检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及一种离心式血液成分分离机检测装置及检测方法，属于医疗器械计量检测技术领域。

背景技术

血液制品的原料是健康人的血浆，目前血浆来源主要有单采血浆和回收血浆两个途径。单采血浆：主要通过商业化的单采血浆站获得，通过离心机分离出全血中的血浆，然后将剩余的红细胞、白细胞和血小板等成分回输人体。回收血浆：主要通过政府或非营利性机构采集。从人体中采集全血，在体外进行分离，分离出的红细胞、血小板、白细胞作为临床使用，剩余血浆可以用于临床或工业生产使用。

离心式血液成分分离是根据血液成分的比重差异，采用离心原理实现血液成分分离。为缓解血制品供应紧张局面，很多血站采用智能的离心式血液成分分离机来进行单采血浆，该设备在封闭的系统中，通过血泵将全血采集到一次性使用血液成分分离杯内，由于血液的各组成成分密度不同，分离杯在离心机内高速旋转进行血液成分分离，得到高质量的血浆，并确保血液的其它成分能不受损伤、安全地回输给供浆者。

离心式血液成分分离机的工作参数（如：转速偏差、温升、离心力等）是衡量离心式血液成分分离机能否正常工作、能否高质量工作的重要指标，是离心式血液成分分离机质量性能和使用安全的重要技术支持。

发明内容

发明目的：针对现有技术所存在的问题，本发明提供一种离心式血液成分分离机检测装置及检测方法，针对血站单采血浆的离心式血液成分分离机进行主要工作参数的测量，通过被测设备原值信息进行被测设备的转速偏差、温升、离心力等参数溯源，从而为离心式血液成分分离机的质量性能和使用安全提供重要技术支持。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种离心式血液成分分离机检测装置，包括机壳、转速检测单元、温度检测单元、加速度检测单元、控制器单元以及动量轮平衡单元，所述机壳与血液成分分离杯的外壳结构一致，且在血液成分分离机上的安装方式一致；

所述转速检测单元、温度检测单元、加速度检测单元、控制器单元以及动量轮平衡单元均安装在机壳内部，且控制器单元分别与转速检测单元、温度检测单元、加速度检测单元电气连接，用于测量机壳在血液成分分离机驱动下的转速、温度以及加速度信号；所述控制器单元通过无线通信的方式上传数据，并通过动量轮平衡单元实现机壳在旋转过程中的动态平衡。

进一步的，所述机壳包括上盖、上壳体以及下壳体，且上壳体与下壳体通过螺钉固定连接，上盖通过轴承与上壳体转动连接，以实现上下壳体相对于上盖的高速旋转。

进一步的，所述转速检测单元包括安装于机壳内的转速传感器以及粘贴于血液成分分离机内壁上的感应条，且机壳侧壁上设有第一探头安装孔，所述转速传感器的探头延伸至第一探头安装孔内，且感应条和第一探头安装孔的高度一致。

进一步的，所述温度检测单元包括安装于机壳内的温度传感器，且机壳的底部设有第二探头安装孔，所述温度传感器的探头延伸至第二探头安装孔内。

进一步的，所述动量轮平衡单元包括与机壳共轴心的动量轮支架以及安装于动量轮支架上的第一动量轮、第二动量轮，且第一动量轮、第二动量轮的中心轴线呈水平十字相交，所述第一动量轮、第二动量轮分别通过无刷电机实现驱动。

进一步的，所述加速度检测单元包括与动量轮支架共轴心的三轴加速度传感器。

进一步的，所述控制器单元包括模数转换单元、微处理器单元、供电单元以及无线通信单元，所述供电单元用于实现电路供电，所述微处理器单元通过模数转换单元分别与转速传感器、温度传感器、三轴加速度传感器信号连接，且微处理器单元分别与无线通信单元、无刷电机信号连接。

进一步的，所述机壳的底部设有电源开关及充电接口。

此外，还有一种离心式血液成分分离机检测方法，采用上述检测装置代替血液成分分离杯安装在血液成分分离机上进行单采血浆的全过程，并提前在血液成分分离机的内壁上粘贴感应条，以使感应条和第一探头安装孔的高度一致，进而在采集过程中通过转速传感器、温度传感器以及三轴加速度传感器进行转速、温度、加速度的测量，同时通过无刷电机实现第一动量轮、第二动量轮的驱动，以实现检测装置在旋转过程中的动态平衡。

进一步的，所述转速测量过程包括：在采集过程中，通过转速传感器的探头对血液成分分离机内壁上的感应条进行感应，每转一圈转速传感器探头接收到一个感应信号，由此通过获取感应间隔时间计算出检测装置的转速大小。

有益效果：与现有技术相比，本发明提供的一种离心式血液成分分离机检测装置及检测方法，具有以下优点：

1、采用血液成分分离杯的尺寸模型设计，替代一次性使用的血液成分分离杯，来直接参与离心式血液成分分离机工作的全过程，由此在工作模式中实时采集转速、温度、加速度信号，确保数据的真实可靠，解决了离心式血液成分分离机本身内部结构复杂，空间狭小，无法融合多种传感器测试电路并在高速转动中进行参数测量的问题；

2、通过分离杯结构的模拟优化设计与光电探测技术、传感技术的运用，为离心式血液成分分离机的性能测试提供了关键技术，具有较高的检测精度和较强的实用性，填补了国内相关领域的空白；

3、本装置可以用于离心式血液成分分离机的校准或质量控制，保障设备临床使用的安全可靠，也可用于企业的性能检测，为分离机设备的研发升级提供了必要保障。

附图说明

图1为本发明实施例中检测装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中检测装置的内部结构示意图；

图3为本发明实施例中检测装置的轴测图；

图4为本发明实施例中检测装置的底部结构示意图；

图5为本发明实施例中检测装置的电气结构图；

图中包括：1、上盖，2、轴承，3、锂电池，4、电路板，5、转速传感器，6、转速传感器探头，7、上壳体，8、充电接口，9、下壳体，10、三轴加速度传感器，11、第二动量轮，12、第一动量轮，13、动量轮支架，14、电源开关，15、第二探头安装孔，16、第一探头安装孔，17、温度传感器，18、运算放大器，19、模数转换单元，20、微处理器单元，21、无线蓝牙单元，22、供电转换单元。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的优选实施方式进行描述，更加清楚、完整地阐述本发明的技术方案。

如图1、2所示为一种离心式血液成分分离机检测装置，结构上由五个单元组成：机壳、转速检测单元、温度检测单元、加速度检测单元、控制器单元以及动量轮平衡单元。其中，所述机壳为聚甲醛材料制作而成的壳体，尺寸大小与一次性使用血液成分分离杯的外部尺寸一致；所述转速检测单元、温度检测单元、加速度检测单元、控制器单元以及动量轮平衡单元直接安装在机壳内部；所述控制器单元分别与转速检测单元、温度检测单元、加速度检测单元电气连接，用于测量血液成分分离机设有的分离杯在高速运转工作时的转速、温度以及加速度信号；所述控制器单元用于控制整个装置工作，采集转速检测单元、温度检测单元以及加速度检测单元测量的信号，并通过无线蓝牙的方式上传数据，便于后续数据的分析；所述动量轮平衡单元用来调节检测装置的动态平衡。

上述机壳的尺寸大小模拟血站单采血浆的一次性使用血液成分分离杯外部尺寸设计，主要包括上盖、上壳体以及下壳体，上壳体以及下壳体通过螺钉固定，上盖通过轴承与上壳体转动连接，以实现上下壳体相对于上盖的高速旋转。

如图3、4所示，所述上壳体呈圆筒状，且上壳体的侧面设有第一探头安装孔，下壳体的底部设有电源开关、充电接口以及第二探头安装孔。

进一步的，所述转速检测单元包括安装于机壳内的转速传感器（本实施例中采用反射式光电传感器）以及粘贴于血液成分分离机内壁上的感应条，转速传感器探头延伸至第一探头安装孔内，且感应条和第一探头安装孔的高度一致；所述温度检测单元包括带金属保护壳的温度传感器，且温度传感器的探头延伸至第二探头安装孔内。

进一步的，所述动量轮平衡单元包括与机壳共轴心的动量轮支架以及安装于动量轮支架上的第一动量轮、第二动量轮，第一动量轮、第二动量轮的中心轴线呈水平十字相交，控制器单元控制无刷电机驱动动量轮轴的转动，通过调节第一动量轮、第二动量轮的转动速度控制检测装置在高速旋转过程中的动态平衡。

进一步的，所述加速度检测单元包括固定于动量轮支架中心（与其共轴心）的三轴加速度传感器。

如图5所示，所述控制器单元包括模数转换单元、供电转换单元、无线蓝牙单元以及微处理器单元。所述微处理器单元和模数转换单元、供电转换单元、无线蓝牙单元具有电气连接，用于控制整个装置工作；所述转速传感器、加速度传感器的输出端分别通过运算放大器进行信号放大后和模数转换单元输入端电气连接，温度传感器和模数转换单元输入端电气连接；所述供电转换单元主要包括一个锂电池以及供电转换电路，用于提供5V和3.3V供电；所述无线蓝牙单元用于完成检测数据的无线上传。

上述检测装置的具体实施过程包括：

采用如图1所示的检测装置代替血液成分分离杯来参与离心式血液成分分离机进行单采血浆的全过程，在采集过程中进行转速、温度、加速度的测量，并将相关信息上传。

在进行转速检测时，需要在被测离心式血液成分分离机内壁上贴上一块感应条，感应条的粘贴高度和第一探头安装孔的高度一致，以保证检测装置在高速旋转时，转速传感器探头能够检测到感应条，这样每转一圈转速传感器接收到一个感应信号，通过感应间隔时间可以计算出转速大小（转速的测量也可以记录一段时间内传感器感应的次数）。

在检测过程中，检测装置需要高速运转，因此为了维持装置的平衡，避免影响检测精度，在进行检测时，控制器单元通过采集三轴加速度传感器的信号来实时检测检测装置的运行姿态，进而通过无刷电机控制第一动量轮、第二动量轮的转动，来进行平衡控制补偿，以达到动态平衡立杆的作用。

上述具体实施方式仅仅对本发明的优选实施方式进行描述，而并非对本发明的保护范围进行限定。在不脱离本发明设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本发明所提供的文字描述、附图对本发明的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本发明的保护范畴。

Claims (9)

1.一种离心式血液成分分离机检测装置，其特征在于，包括机壳、转速检测单元、温度检测单元、加速度检测单元、控制器单元以及动量轮平衡单元，所述机壳与血液成分分离杯的外壳结构一致，且在血液成分分离机上的安装方式一致；

所述转速检测单元、温度检测单元、加速度检测单元、控制器单元以及动量轮平衡单元均安装在机壳内部，且控制器单元分别与转速检测单元、温度检测单元、加速度检测单元电气连接，用于测量机壳在血液成分分离机驱动下的转速、温度以及加速度信号；所述控制器单元通过无线通信的方式上传数据，并通过动量轮平衡单元实现机壳在旋转过程中的动态平衡；

所述动量轮平衡单元包括与机壳共轴心的动量轮支架以及安装于动量轮支架上的第一动量轮、第二动量轮，且第一动量轮、第二动量轮的中心轴线呈水平十字相交，所述第一动量轮、第二动量轮分别通过无刷电机实现驱动。

2.根据权利要求1所述的一种离心式血液成分分离机检测装置，其特征在于，所述机壳包括上盖、上壳体以及下壳体，且上壳体与下壳体通过螺钉固定连接，上盖通过轴承与上壳体转动连接。

3.根据权利要求1所述的一种离心式血液成分分离机检测装置，其特征在于，所述转速检测单元包括安装于机壳内的转速传感器以及粘贴于血液成分分离机内壁上的感应条，且机壳侧壁上设有第一探头安装孔，所述转速传感器的探头延伸至第一探头安装孔内，且感应条和第一探头安装孔的高度一致。

4.根据权利要求3所述的一种离心式血液成分分离机检测装置，其特征在于，所述温度检测单元包括安装于机壳内的温度传感器，且机壳的底部设有第二探头安装孔，所述温度传感器的探头延伸至第二探头安装孔内。

5.根据权利要求4所述的一种离心式血液成分分离机检测装置，其特征在于，所述加速度检测单元包括与动量轮支架共轴心的三轴加速度传感器。

6.根据权利要求5所述的一种离心式血液成分分离机检测装置，其特征在于，所述控制器单元包括模数转换单元、微处理器单元、供电单元以及无线通信单元，所述供电单元用于实现电路供电，所述微处理器单元通过模数转换单元分别与转速传感器、温度传感器、三轴加速度传感器信号连接，且微处理器单元分别与无线通信单元、无刷电机信号连接。

7.根据权利要求6所述的一种离心式血液成分分离机检测装置，其特征在于，所述机壳的底部设有电源开关及充电接口。

8.一种离心式血液成分分离机检测方法，其特征在于，采用如权利要求6所述的检测装置代替血液成分分离杯安装在血液成分分离机上进行单采血浆的全过程，并提前在血液成分分离机的内壁上粘贴感应条，以使感应条和第一探头安装孔的高度一致，进而在采集过程中通过转速传感器、温度传感器以及三轴加速度传感器进行转速、温度、加速度的测量，同时通过无刷电机实现第一动量轮、第二动量轮的驱动，以实现检测装置在旋转过程中的动态平衡。

9.根据权利要求8所述的一种离心式血液成分分离机检测方法，其特征在于，所述转速测量过程包括：在采集过程中，通过转速传感器的探头对血液成分分离机内壁上的感应条进行感应，每转一圈转速传感器探头接收到一个感应信号，由此通过获取感应间隔时间计算出检测装置的转速大小。

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