背景技术
人类机体中存在着复杂而完善的凝血、抗凝血和纤维蛋白溶解系统及其精细的调控机制,血管中的血液在正常的生理情况下既不会出血,也不会凝固而形成血栓。但是,一旦上述系统及其调控机制受到破坏,便可引起出血或形成血栓。
血栓弹力图(thromboela-stogram,TEG)仪是一种能够动态监测整个凝血过程的分析仪,其通过检测少量全血,能够全面反映患者从凝血到纤溶的整个过程中血小板、凝血因子、纤维蛋白原、纤溶系统和其他细胞成分之间的相互作用,数据准确、操作简便,主要用于对凝血、纤溶全过程及血小板功能进行全面检测。特别是术中能简化对凝血功能障碍的诊断、指导成分输血,并且是肝移植手术的国际通用设备。凝血和血小板功能分析仪,在心血管外科、肝移植手术和其他出血量大的手术中,以及儿科、重症监护及止血研究等领域中的应用越来越多,已逐渐成为一种重要、准确、快捷的临床止血检验。
目前,围绕血液粘弹性测量而发展起来三种血栓弹力测量技术,分别介绍如下:
(1)美国Haemonetics的血栓弹力图仪(TEG)
TEG测量原理如下:一特制盛有血液的血样杯,在37℃的温度环境下以一定的幅度和频率振荡(如图1)。通过一根由金属丝悬挂且浸泡在血样中的探头来监测血凝块的弹力变化,在血液凝固的过程中,血凝块将血样杯和探头耦合后,血样杯旋转所产生的剪切力能传递至血样中的探头,因此,探头的运动幅度与已形成的血凝块的强度有直接关系。当血凝块回缩或溶解时,探头与血凝块的联结解除,血样杯的运动不再传递给探头。探头的旋转被电磁传感器转换成电子信号,经数据采集后由数据处理系统生成血栓弹力图。
(2)德国Tem的旋转式血栓弹力计(ROTEM)
ROTEM测量原理如下:探针浸没于测杯的血样中,探头和测杯之间通过血液偶联,探针在弹簧驱动下以初始幅度4.75°,周期12s振荡。在血液还未发生凝固处于液体状态时,探头的运动是自由的,随着血液的凝固的进行,血凝块强度的增大,血凝块阻止探针旋转的力量越大。探针的转动幅度与血凝块强度呈反比关系,探针运动的动力学变化由光学位移传感器探测并记录下来,最终由电脑生成血栓弹力图和一系列检测指标。
(3)美国Sienco的血小板功能分析仪(Sonoclot)
Sonoclot工作原理为:与超声传感器相连的一次性中空探针浸没于测杯的待测样本(0.4ml血液或血浆)中一定深度,并以1μm的振幅、200Hz的频率垂直振荡,由于样本粘弹性对探针的自由振动产生一定的阻力,并且随着血液凝固的进行,血凝块对探针的阻力也逐渐增加,其阻力信号由数据采集系统得到,以血凝曲线(Sonoclot signiture)的方式显示出来,反应凝血全过程中粘弹性变化。
目前,应用最为广泛的血栓弹力图原理为悬垂丝原理,结构如图1所示。原理如下:
(1)试样杯通过传动机构与电机相连;试样盖与探针固连,探针与扇形导磁片固连,探针与细钢丝下端固连;细钢丝上端与机架固连;线圈电路板与机架固连。
(2)步进电机以±转速(ω1)左右转动,通过传动机构,带动试样杯以小角度左右转动。
(3)试样杯带动血样以±转速(ω2)小角度左右转动,血液凝固越厉害,ω1与ω2越接近。
(4)血样带动试样盖以±转速(ω3)小角度左右转动,血液凝固越厉害,ω2与ω3越接近;
(5)试样盖、扇形导磁片、探针以以±转速(ω3)小角度左右转动,扭动细钢丝。细钢丝的扭转弹力等于血样的粘滞力时,试样盖达到最大转动角度。因此试样盖的转动角度与血样的凝固程度正相关;
(6)线圈电路板中绘制有线圈,包括励磁线圈和反馈线圈两种。励磁线圈中输入正弦激励信号,通过扇形导磁片导磁,在反馈线圈中感应正弦反馈信号。扇形导磁片与线圈电路板的相对位置不同时,感应的反馈信号幅值不同。因此可根据反馈信号的幅值判断扇形导磁片转过的角度。该角度与血样的凝固程度正相关。
现有技术中,经典悬垂丝原理存在如下不足:
(1)设备安装需调水平,以保证悬垂丝竖直,避免旋转部分与固定部分摩擦影响测试精度。
(2)设备垂向尺寸大,设备结构复杂。
(3)探针与试样盖结合时,需用专用结构夹紧探针,以避免悬垂丝受力损坏或者发生弹性疲劳,影响检测精度。
发明内容
为了解决现有技术中血栓弹力图对血液粘弹性检测时出现误差的技术问题,本发明的一个实施例提供了一种用于血栓弹力图的检测装置,所述检测装置包括:
弹性丝,所述弹性丝的第一端与驱动机构固定,
所述弹性丝的第二端与探针固定,并且,所述弹性丝与探针的轴向垂直;
所述驱动机构驱动所述弹性丝的第一端,在第一极限位置和第二极限位置之间摆动,所述弹性丝的第二端带动所述探针,绕探针的轴线做圆弧运动;
信号探测组件,用于探测所述探针旋转的角度。
在一个较佳的实施例中,所述驱动机构包括:
固定组件,包括第一极限位置卡块和第二极限位置卡块,所述第一极限位置卡块与所述第二极限位置卡块之间布置丝杆;
滑块布置于所述丝杆上,配置为在所述第一极限位置和第二极限位置之间滑动。
在一个较佳的实施例中,所述信号探测组件包括:
激光发射器,用于向探针的末端发射激光;
激光接收器,用于接收探针末端反射的激光光斑,并检测光斑的移动位置。
在一个较佳的实施例中,当所述弹性丝的第一端在第一极限位置时,所述激光发射激光信号,所述激光接收器接收探针末端反射的激光光斑的第一光斑位置;
当所述弹性丝的第一端到达第二极限位置时所述激光发射激光信号,所述激光接收器接收探针末端反射的激光光斑的第二光斑位置。
在一个较佳的实施例中,所述激光接收器为测光电路板。
在一个较佳的实施例中,所述探针的末端具有面向所述激光发射器和激光接收器的切面;
所述激光发射器向所述切面发射激光信号,所述激光接收器接收所述切面返回的激光信号。
在一个较佳的实施例中,所述驱动机构还包括步进电机,
所述步进电机驱动所述滑块在所述丝杆上滑动。
在一个较佳的实施例中,所述驱动机构还包括:
驱动电路,用于驱动所述步进电机工作,驱动所述滑块在所述丝杆上滑动。
在一个较佳的实施例中,所述检测装置还包括:
控制电路,用于向所述驱动机构发送指令,并且,
接收所述信号探测组件返回的光斑信息,计算探针旋转的角度。
根据本发明的实施例,提供一种用于血栓弹力图的检测装置,所述检测装置包括:
弹性丝,所述弹性丝的第一端与驱动机构固定,
所述弹性丝的第二端与探针固定,并且,所述弹性丝与探针轴向垂直;
所述弹性丝的第一端响应所述驱动机构,在第一极限位置和第二极限位置之间摆动,所述弹性丝的第二端带动所述探针,绕探针的轴线做圆弧运动;
信号探测器,用于探测所述探针旋转的角度。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括:
本发明提出一种用于血栓弹力图的检测装置,采用光学检测替代经典悬垂丝原理,弹性丝主动摆动替代试样杯转动,检测过程无额外的电磁力产生,消除电磁力产生的阻力对血液粘性产生的力的影响,测量更精准。
本发明提出一种用于血栓弹力图的检测装置,水平布置的弹性丝主动摆动,带动探针绕轴线做小角度旋转,试样杯静止不动,具有对设备安装水平度要求低,体积小,可垂向受力等优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图2所示本发明一个实施例中用于血栓弹力图检测装置的结构示意图,根据本发明的实施例,一种用于血栓弹力图的检测装置包括下壳体100、上壳体200和检测探头300。
在下壳体100和上壳体200内布置本发明用于血栓弹力图的检测装置的机械结构以及电路结构。在检测探头300内布置本发明用于血栓弹力图的检测装置的探头的机械结构。
如图3所示本发明一个实施例中用于血栓弹力图的检测装置的内部结构示意图,根据本发明的实施例,用于血栓弹力图的检测装置的下壳体100内布置弹性丝101、驱动机构102(图3中虚线框内的机构),以及信号探测组件。
根据本发明的实施例,弹性丝101的第一端与驱动机构固定,弹性丝的第二端与探针103固定,并且,弹性丝101与探针103的轴向垂直。
使用时,探针103的头部插入试样盖中并与其通过过盈量固连,试样杯固定不动,弹性丝101在驱动机构102的驱动下,做往复摆动运动,探针103弹性丝101带动下做小角度旋转。
根据本发明的实施例,驱动机构102包括:步进电机1021、固定组件和滑块1025。其中,固定组件包括第一极限位置卡块1023和第二极限位置卡块1024,第一极限位置卡块1023与第二极限位置卡块1024之间布置丝杆1026。
滑块1025布置于丝杆1026上,能够在第一极限位置和第二极限位置之间往复滑动(图3中a双箭头所示的方向)。
根据本发明在一些优选的实施例中,步进电机1021驱动减速机1022工作,减速机1022驱动滑块1025在丝杆1026上滑动,实现滑块在第一极限位置和第二极限位置之间往复滑动。
根据本发明在进一步优选的实施例中,滑块1025具有一个固定端1027,弹性丝101的第一端插入到固定端1027的小孔中,并以能够实现自由滑动的方式固定,弹性丝101的第二段与探针103固连。例如,将弹性丝101的第一端插入固定端1027的小孔中,通过滑动的方式调节弹性丝101的长度,直至固定端1027至探针103之间的弹性丝处于不发生弯曲变形的拉近状态时,将弹性丝的第一端与固定端1027固定。
根据本发明的实施例,驱动机构102驱动弹性丝101的第一端,在第一极限位置和第二极限位置之间摆动,弹性丝101的第二端带动探针103,绕探针103的轴线做圆弧运动(如图3中b双箭头所示的方向)
根据本发明的实施例,用于血栓弹力图的检测装置还包括信号探测组件,用于探测所述探针旋转的角度。
具体地,信号探测组件包括:激光发射器105和激光接收器107。激光发射器105,用于向探针103的末端发射激光。激光接收器107,用于接收探针103末端反射的激光光斑,并检测光斑的移动位置。
如图4所示本发明一个实施例中用于血栓弹力图的检测装置的激光检测原理示意图,结合图3和图4,根据本发明的实施例中,当弹性丝101的第一端在固定端1027的带动下,处于第一极限位置时,激光发射器105发射激光信号,激光1051经过探针103末端发射后,激光接收器107接收探针103末端反射的激光光斑的第一光斑位置1071。
当弹性丝103的第一端在驱动机构102的驱动下,到达第二极限位置时,探针103旋转一定角度,激光发射器105发射激光信号,激光1051经过探针103末端发射后,激光接收器107接收探针103末端反射的激光光斑的第二光斑位置1072。通过第一光斑位置1071和第二光斑位置1072,用于计算103探针3的旋转的角度。
在一些优选的实施例中,探针103的末端具有面述激光发射器105和激光接收器107的切面1031。激光发射器105向切面1031发射激光信号,激光接收器接收切面1031返回的激光信号。
更进一步地,在切面1031上布置反射镜面,激光发射器105向镜面发射激光信号,激光接收器接收切镜面返回的激光信号。
根据本发明的实施例,为了维持激光发射器105的稳定性,在激光发射器105固定在激光发射器固定支架104上。为了保证接收激光的信息准确,激光接收器107为测光电路板。
如图5所示本发明一个实施例中用于血栓弹力图的检测装置的内部结构剖视图,结合图3至图5,根据本发明的实施例,用于血栓弹力图的检测装置还包括:控制电路板108。驱动机构还包括驱动电路板1028。
控制电路板108布置于驱动电路板1028下侧,通过驱动电路板与控制电路板连接器109连接,实现控制电路板108实现向驱动机构发送指令。具体地,控制电路板108向驱动电路板1028发送指令,驱动电路板1028控制驱动机构102的步进电机1021执行相关指令(例如正向工作或者反向工作),从而完成驱动滑块1025在第一极限位置和第二极限位置滑动。
滑块1025运动时碰到微动开关106,控制电路板108检测到微动开关106的信号后,向驱动电路板1028发送指令,驱动电路板1028驱动步进电机1021反向工作,从而使滑块1025反向运动,即向第一极限位置卡块1023运动。步进电机1021反向运动固定步数后,由控制电路板108向驱动电路板1028发送指令,驱动电路板1028驱动步进电机1021再次反向工作,即向第二极限位置卡块1024运动。进电机1021的固定步数可在程序中修改,决定了弹性丝101的摆角。
控制电路板108与激光接收器107(测光电路板)通过测光电路板与控制电路板连接器110连接,接收信号探测组件返回的光斑信息,计算探针103旋转的角度。具体地,控制电路板108接收激光接收器107采集的第一光斑位置1071和第二光斑位置1072,计算探针103旋转的角度。
根据本发明的实施例,使用时,首选将弹性丝101的第一端1011插入到固定端1027的小孔中,调节弹性丝101的长度,直至弹性丝101的第一端1011至弹性丝101的第二端1012之间处于不发生弯曲变形的拉近状态时,将弹性丝的第一端1011与固定端1027固定。
将上壳体200盖在下壳体100上,启动电源,控制电路板108控制步进电机1021执行相关工作指令(例如正向工作指令),步进电机1021执行指令,驱动滑块102在丝杆1026滑动至第一极限位置。激光发射器105发射激光,经探针103末端反射激光后,激光接收器107(测光电路板)采集第一光斑位置1071。
制电路板108控制步进电机1021执行相关工作指令(例如反向工作指令),步进电机1021执行指令,驱动滑块102在丝杆1026上滑动由第一极限位置滑动至第二极限位置。激光发射器105发射激光,经探针103末端反射激光后,激光接收器107(测光电路板)采集第二光斑位置1072。
控制电路板108接收激光接收器107采集的第一光斑位置1071和第二光斑位置1072,计算探针103旋转的角度,被测试样粘弹性小时,探针103旋转的角度大;被测试样粘弹性大时,探针103旋转的角度小。探针1摆动的角度与被测试样粘弹性负相关,控制电路板108继而计算被测试样的粘弹性,并由通讯供电连接器111输出至显示设备等外部仪器上。
在一些优选的实施例中,可以直接输出针103旋转的角度,由外部设备计算被测试样的粘弹性。
如图6所示本发明一个实施例中用于血栓弹力图的检测装置的检测探头内部结构剖视图,根据本发明的实施例,提供一种用于血栓弹力图的检测探头300。
用于血栓弹力图的检测探头300包括弹性丝101,弹性丝101的第一端与驱动机构固定,弹性丝101的第二端与探针103固定,弹性丝101与探针103的轴向垂直。弹性丝101的第二端带动探针103,绕探针103的轴线做圆弧运动。具体地弹性丝101带动探针103旋转的过程在上文中已经详细阐述,这里不再赘述。
根据本发明的实施例,用于血栓弹力图的检测探头300还包括壳体301、上端盖302和下端盖303。
检测探头的壳体301与下端盖303之间形成第一空腔304,探针103的第一轴段(图6中的D段)位于第一空腔304的部分布置第一卡簧305。
根据本发明的实施例,壳体301内具有一卡接部3011,卡接部3011的下表面与下端盖303之间形成第一空腔304。
根据本发明的实施例,探针103的第二轴段(图6中的E段)布置轴承306。轴承306固定在轴承套308内,轴承套308的外圆套设滑套307,使轴承套308带动轴承306在滑套307内滑动。具体地,轴承套308在滑套307内上下滑动,从而带动轴承306上下滑动。滑套307的上下部分别有上端盖302和外壳301限位,进一步地,滑套307的下部分由壳体301的卡接部3011限位。
根据本发明的实施例,轴承306第一端面3061布置第二卡簧309,第二卡簧309嵌入到轴承306的外圈与轴承套308的内侧面的台阶,对轴承306外圈与轴承套308实现轴向定位。
在一些优选的实施例中,轴承套308下侧设有卡块,将轴承306的外圈卡住。在一些优选的实施例中,第二卡簧309下侧布置垫圈311。
根据本发明的实施例,轴承306第二端面3062布置第三卡簧310,第三卡簧310嵌入轴承306的内圈与探针103的轴肩,对轴承306内圈与探针103实现轴向定位。
根据本发明的实施例,轴承306第一端面3061布置第一弹片313,轴承306第二端面3062布置第二弹片315。当轴承套308带动轴承306在滑套307内滑动时,第一弹片313和第二弹片315对轴承306的滑动起到缓冲作用,避免轴承306滑动过程中损伤。
在一个优选的实施例中,轴承306的第一端面3061与上端盖302之间形成第二空腔312,第一弹片313布置于第二空腔312内。
在一个优选的实施例中,轴承套308的上端面与上端盖302之间形成第二空腔312,第一弹片313布置于第二空腔312内。
在一个优选的实施例中,轴承306的第二端面3062与卡接部3011的上表面之间形成第三空腔314,第二弹片315布置于第三空腔314内。
在一个优选的实施例中,轴承套308的下端面与卡接部3011的上表面之间形成第三空腔314,第二弹片315布置于第三空腔314内。
根据本发明的实施例,当需要进行血栓弹力图检测时分两种情况:一种情况为试样杯400有试样杯盖401,一种情况为试样杯400无试样杯盖401。下面针对两种情况的检测分别进行说明。
针对试样杯400有试样杯盖401的情形。
根据本发明的实施例,试样杯400内装有试样(血液)500。
当探针103插入试样杯400的试样盖401时,由于插入试样杯盖401对探针103产生阻力,探针103在第三卡簧310的作用下带动轴承306相对于壳体301向上运动,轴承306挤压第一弹片313,使轴承306缓冲滑动。
同时,第一卡簧305在第一空腔304内向上运动,当探针103向上运动至一定位置时,第一卡簧305与壳体301低接,壳体301承受第一卡簧305的轴向力,消除轴承306承受轴向力。
在一些优选的实施例,当探针103向上运动至一定位置时,第一卡簧305与壳体301的卡接部3011的下表面低接,壳体301承受第一卡簧105的轴向力,消除轴承306承受轴向力。
当探针103拔出试样杯400的试样盖401时,由于拔出试样杯盖401对探针103产生阻力,探针103在第三卡簧310的作用下带动轴承306相对于壳体301向下运动,轴承306挤压第二弹片315,使轴承306缓冲滑动。
同时,第一卡簧305在第一空腔304内向下运动,当探针103向下运动至一定位置时,第一卡簧305与下端盖303低接,下端盖303承受第一卡簧105的轴向力,消除轴承306承受轴向力。
在一些实施例中,试样杯400具有试样杯盖401限位装置,避免拔出探针103时,将试样杯盖401带出。
针对试样杯400无试样杯盖401的情形。
根据本发明的实施例,试样杯400内装有试样(血液)500。
当探针103插入或者拔出试样杯400时,由无试样杯盖401,探针103承受的轴向力较小,第一弹片313和第二弹片315弹性作用限制轴承306轴向运动,使第一卡簧305限制在壳体301与下端盖303之间的空腔内,不与壳体301接触,也不与下端盖303接触。在一些实施例中,第一卡簧305限制在壳体301的卡接部3011与下端盖303之间的空腔内,不与壳体301的卡接部3011的下表面接触,也不与下端盖303接触。
在一些实施例中,当探针103探针插入试样杯400时,探针103在第三卡簧310的作用下带动轴承306相对于壳体301向上运动,轴承306挤压第一弹片313,使轴承306缓冲滑动。
在一些实施例中,当探针103探针插入试样杯400时,探针103在第三卡簧310的作用下带动轴承306相对于壳体301向下运动,轴承套308挤压第一弹片313,使轴承306缓冲滑动。
在一些实施例中,当探针103拔出试样杯400时,探针103在第三卡簧310的作用下带动轴承306相对于壳体301向下运动,轴承306挤压第二弹片315,使轴承306缓冲滑动。
在一些实施例中,当探针103拔出试样杯400时,探针103在第三卡簧310的作用下带动轴承306相对于壳体301向下运动,轴承套308挤压第二弹片315,使轴承306缓冲滑动。
使用时,探针103的头部插入试样杯400中并与其通过过盈量固连,试样杯固定不动,弹性丝101在驱动机构102的驱动下,做往复摆动运动,探针103弹性丝101带动下做小角度旋转。
本发明提出一种用于血栓弹力图的检测装置,采用光学检测替代经典悬垂丝原理,弹性丝主动摆动替代试样杯转动,检测过程无额外的电磁力产生,消除电磁力产生的阻力对血液粘性产生的力的影响,测量更精准。
本发明提出一种用于血栓弹力图的检测装置,水平布置的弹性丝主动摆动,带动探针绕轴线做小角度旋转,试样杯静止不动,具有对设备安装水平度要求低,体积小,可垂向受力等优点。
本发明提供的一种用于血栓弹力图的检测探头,在有试样杯盖的情形时,探针上下运动,由第一弹片、第二弹片和第一卡簧联合作用,有效防止轴承轴向轴力,避免轴承损伤,当第一卡簧与壳体或者下端盖低接时,轴向力完全有第一卡簧承受,轴承不受轴向力。
本发明提供的一种用于血栓弹力图的检测探头,在无试样杯盖的情形时,探针上下运动,由第一弹片、第二弹片联合作用,轴承套、轴承、探针被弹性地固定在滑套中间位置,有效防止轴承轴向滑动,避免轴承损伤。
本发明提供的一种用于血栓弹力图的检测探头,探针摆动时,第一弹片和第二弹片共同作用,使第一卡簧基本位于壳体与下端盖的中间位置,轴承在探针轴向仅承受探针和试样盖的重力,可自由转动。
本发明提供的一种用于血栓弹力图的检测探头,既保证探针可靠固定,又使探针在测试时小幅摆动只有极小的转动阻力,使探针对设备安装的水平度不敏感,避免轴承承受过大轴向力而磨损,导致转动阻力增大。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。