CN116369916B - 一种可控式采血系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可控式采血系统，其中合并器中设有导液针、导气针，导液针连通于采血针，导气针连通于气压控制系统，气压控制系统具有输出正压、负压及切换压力的功能，导液针、导气针在穿刺采血管封膜后形成血液收集及气压控制的两条功能通道，通过导气针连通的气压控制系统以实时控制、检测并切换采血管的气压状态，以此实现正压中断采血、负压补充采血、正/负压交替切换调整液位等功能，并在正/负压交替作用下可形成周期、形态稳定可控的间隔式液滴，确保补充采血量的高度可控性，以此及时触发标准液位的中断操作，此方式可避免传统人工中断操作造成的误差，防止采血液位偏高或偏低，实现采血管采血液位的精确化与标准化。

Description

一种可控式采血系统

技术领域

本发明属于医疗器械制造技术，具体涉及一种可控式采血系统。

背景技术

真空采血管是利用预先设置的负压管体以促进采血针抽取血液的工具，利用采血管的真空度，可促进采集血管中的血液流入管体内形成一定液位，由于采血操作的功能用途较为广泛，针对不同功用的采血管，会设置不同颜色的头盖以作区分，以实现标本采样、血清分离、药物试验、成分检查等用途，在临床医学中占据重要的应用地位。

在进行临床医学检验时（如血清分离、凝血功能检测），采血管内会预先置入定量反应试剂（如促凝剂或抗凝剂），为确保反应试剂与采集血液的充分结合，采血管的采血量要求达到定量标准，因此，无论采集血液量过多或过少，反应试剂不能适配相应的血液偏差量，均会对检测结果造成干扰。现有技术虽能通过采血管的真空环境导引血液流入管内，但是，采血管内预先抽制的真空度系恒定不可调节，随着采血对象身体条件的差异性（如血压、血液粘稠度的差异）的影响，会造成采集血液液位的偏高或偏低，无法充分保障临床医学检验的效力；现阶段仅能通过医务人员肉眼观测抽血量并在适当液位手动中断采血路径（比如拔出采血管上的针头），以此令液位达到要求后终止采血动作，该方式因目测液位的角度偏差及操作手法造成的时机不当，或因采血管真空度的不足，同样会导致采集液位偏差的情况时有发生，无法彻底解决此类行业技术问题，因此，需要设计一种新的技术方案加以改善。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本发明提供了一种可控式采血系统，用以确保采血管采血液位的精确化与标准化，防止采血液位偏高或偏低，避免人工中断操作造成的误差，以此充分保障临床医学检验的效力。

本发明通过以下技术方案实施：一种可控式采血系统，包括合并器，其中，所述合并器中固定设有导液针、导气针，所述导液针、所述导气针并排设置，并以其针头指向同一侧，两者的针头皆用于穿刺采血管的封膜；所述导液针通过导液管连通于采血针，所述导气针通过导气管连通于气压控制系统的控制管路，针对所述采血管的采血量，所述气压控制系统采用以下方法进行控制：

当所述采血管的采血量达到预设标定高度，所述气压控制系统执行正压输出或常压输出功能；

当所述采血管的采血量未达到预设标定高度，所述气压控制系统执行负压输出、切换压力中的一种或多种功能。

进一步的，所述气压控制系统含有正压气源，其中，所述正压气源的正压端分别连通于真空发生器、正压电磁阀，所述真空发生器的负压端连通于负压电磁阀，所述正压电磁阀、所述负压电磁阀的输出端合并连通于控制管路，所述控制管路连通于导气针。

进一步的，所述控制管路通过三个支路分别连通于第一压力开关、第二压力开关、压力变送器，所述第一压力开关通过第一预设压力判断检测气压以输出电平信号，所述第二压力开关通过第二预设压力判断检测气压以输出电平信号，所述压力变送器通过检测气压的模拟量输出模拟信号，并可将第三预设压力反馈至所述气压控制系统；所述第一预设压力为负压，所述第三预设压力为正压，所述第一预设压力P1、所述第二预设压力P2、所述第三预设压力P3各自的绝对压力值符合：P1＜P2＜P3。

所述第一压力开关、所述第二压力开关、所述压力变送器各自的信号端分别连接于控制模块的第一输入端、第二输入端、模拟输入端；所述控制模块的第一输出端、第二输出端分别连接于所述正压电磁阀、所述负压电磁阀各自的电气控制端；

所述控制模块具有切换所述第一输出端、所述第二输出端进行交替输出的功能。

进一步的，所述控制模块内设有定时器Tx、触发器Mx，且分别与所述第一输入端Ix、所述第二输入端Iy、所述模拟输入端AIWx、所述第一输出端Qx、所述第二输出端Qy形成以下逻辑关系：

所述第一输入端Ix＞0为所述触发器Mx的置位条件，所述触发器Mx的触发输出端MxOUT＞0为所述定时器Tx的计时触发条件；

所述触发器输出端MxOUT＞0与所述第二输入端Iy＞0同时作为所述第一输出端Qx的输出触发条件之一；

所述触发器输出端MxOUT＞0、所述第二输入端Iy=0与所述定时器Tx时钟计数值TxPT达到预设时间t1同时作为所述第二输出端Qy的输出触发条件之一；

其中Ix、Iy、Qx、Qy、Tx、AIWx中的x、y均为序号数，如可编程逻辑控制器中各个输入端、输出端及各个定时器、触发器的序号数，其序号数不作特定限制。

所述触发器输出端MxOUT＞0与所述定时器Tx时钟计数值TxPT达到预设时间段t1+Bmax+n·(Amax+Bmax)+Ax同时作为所述第一输出端Qx的输出触发条件之一，其中Amax为时间常数范围Ax的最大值，Bmax为时间常数范围Bx的最大值，n为自然数数列，Bx范围值＞Ax范围值；

所述触发器输出端MxOUT＞0与所述定时器Tx时钟计数值TxPT达到预设时间段t1+(n+1)·(Amax+Bmax)+Bx同时作为所述第二输出端Qy的输出触发条件之一；

以此令所述第一输出端Qx的输出触发条件满足以下逻辑式：

[(MxOUT＞0)&(Iy＞0)]|{(MxOUT＞0)&[TxPT=t1+Bmax+n·(Amax+Bmax)+Ax]}；

令所述第二输出端Qy的输出触发条件满足以下逻辑式：

[(MxOUT＞0)&(Iy=0)&(TxPT=t1)]|{(MxOUT＞0)&[TxPT=t1+(n+1)·(Amax+Bmax)+Bx]}；

所述压力变送器检测压力达到所述第三预设压力P3时的模拟量为Vx，所述模拟输入端AIWx的输入数值达到Vx、且所述定时器Tx时钟计数值TxPT处于预设时间段t1+Bmax+n·(Amax+Bmax)+Ax同时作为所述触发器Mx的复位条件，令所述触发器Mx的复位条件符合以下逻辑式：

(AIWx≥Vx)&[TxPT=t1+Bmax+n·(Amax+Bmax)+Ax]；

所述触发器输出端MxOUT=0为所述第一输出端Qx的断开条件之一。

进一步的，所述控制模块属于可编程逻辑控制器，所述控制模块上设有复位输入端，所述复位输入端与所述控制模块内置的所述触发器的复位端形成逻辑控制连接，所述复位输入端与所述控制模块外接的控制开关形成电性连接。

进一步的，所述正压气源的正压端连通设有空气处理单元，所述空气处理单元含有除尘器、排水器中的一种或多种。

进一步的，所述正压电磁阀的输入端管路串联设有控制阀，所述控制管路通过支路连通设有压力表。

进一步的，所述合并器外壁面设有多个阶梯式的凸台，多个所述凸台的宽度沿其阶梯数的增加而递增，多个所述凸台的延伸方向与所述导液针针头指向方向一致。

进一步的，所述导气针的针头高度高于所述导液针的针头高度，在所述导气针、所述导液针中，两者的针头斜切面夹持形成锐角夹角。

本发明还提供了一种可控式采血系统使用方法，采用上述的采血系统，包括以下步骤：

选取采血管，确保气压控制系统处于开机状态，将合并器的导液针、导气针朝向采血管封膜处刺入管中，令采血管内真空腔与气压控制系统的控制管路连通，令控制管路内腔气压达到第一预设压力P1，以此触发第一压力开关向控制模块输出信号；

利用采血管真空度，收集从采血针处导入、导液针流出的血液或模拟液，形成一定液位并采取以下措施：

1.当采血管内液位达到标定高度，由于定量液体挤入管内，以致气压控制系统控制管路的内腔压力上升至第二预设压力P2，以此触发第二压力开关向控制模块输出信号，以第一压力开关、第二压力开关先后发送信号为条件，触发控制模块以开启正压电磁阀，以此令正压气源产生的正压与控制管路相连通，通过导气针传导使采血管内腔形成正压环境，以此阻止导液针及导液管内液体的流入；

2.当采血管内液体未达到标定高度，由于缺量液体挤入管内，以致控制管路的内腔压力未能上升至第二预设压力P2，待控制模块内置定时器达到计数时间后，触发控制模块以开启负压电磁阀，以此令真空发生器产生的负压与控制管路相连通，通过导气针传导使采血管内腔形成负压环境，以此促进血液或模拟液通过导液管及导液针进一步地流入采血管内；

保持采血管的负压环境并达到时间周期Bx后，通过控制模块关闭负压电磁阀、开启正压电磁阀，以此将控制管路的连通对象切换成正压气源，使采血管内腔形成正压环境以阻止导液针的液体流入，保持采血管的负压环境并达到时间周期Ax，检测周期内控制管路内的气压值Px，当Px未达到第三预设正压P3时，重复上述工作，令控制管路分别在真空发生器、正压气源之间进行切换连通，使采血管内气压呈现正负切换式变化，因每次负压周期内采集液的渗入，使每次正压周期内的最高压力上限呈现周期式递增，直至正压周期内检测控制管路的气压值Px=P3时，控制模块停止正压电磁阀，得到采集完成的采血管。

本发明的有益效果是：通过导液针、导气针在合并器中并列设置，令其穿刺采血管封膜后形成血液收集及气压控制的两条功能通道，由于采集血液经导液针进入采血管后，其管内气压及容积发生变化，通过导气针连通的气压控制系统以实时控制、检测并切换采血管的气压状态，以此实现正压中断采血、负压补充采血、正/负压交替切换调整液位等多项功能，可针对采血过程及时、准确地完成中断动作，并对采血量的偏差实施精准补充控制，在正/负压交替作用下，导液针端部可形成周期、形态稳定可控的间隔式液滴，确保补充采血量的高度可控性，并由同步实施的交替式压力感应针对周期式递增的压力进行检测，以此及时触发标准液位的中断操作，此方式可避免传统人工中断操作造成的误差，防止采血液位偏高或偏低，实现采血管采血液位的精确化与标准化，充分保障临床医学检验的效力。

附图说明

图1为本发明一实施例的功能原理图；

图2为本发明一实施例中合并器、导气针及导液针的装配结构图；

图3为本发明一实施例中控制模块实现压力感应作业的编程原理图；

图4为本发明一实施例中控制模块实现压力切换作业的编程原理图；

图5为本发明一实施例中控制模块实现压力中断作业的编程原理图；

图6为本发明一实施例中采血管内压力变化曲线示意图。

图中：10-合并器，10a-凸台，20-导液针，20a-采集对象，21-导液管，30-导气针，30a-采血管，31-导气管，40-气压控制系统，41-控制管路，50-采血针；P0-正压气源，X1-空气处理单元，S1-控制阀，V0-真空发生器，E1-正压电磁阀，E2-负压电磁阀，K0-控制开关，K1-第一压力开关，K2-第二压力开关，G1-压力表，Gx-压力变送器，MCU-控制模块。

具体实施方式

下面针对说明书附图及实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例一

如图1-图2所示，一种可控式采血系统，包括合并器10，其中，合并器10中以贯穿方式固定设有导液针20、导气针30，所述导液针20、导气针30并排设置，并以其针头指向同一侧，两者的针头皆用于穿刺采血管30a的封膜；导液针20通过导液管21连通于采血针50，采血针50用于置入采集对象20a，其中，采集对象20a可为人体或人体模拟器，采集对象20a的采集液可为血液或模拟血液，根据临床检验、实习操作等用途可作出功能性调整；导气针30通过导气管31连通于气压控制系统40的控制管路41，气压控制系统40具有输出正压、负压及切换压力的功能，针对采血管30a的采血量，气压控制系统40采用以下方法进行控制：

当采血管30a的采血量达到预设标定高度，气压控制系统40执行正压输出或常压输出功能，以此对采血过程实施压力中断操作；优选的，为确保输出压力的时效性，在本实施例的标准大气压环境下，气压控制系统40执行正压输出功能；在其它实施例的高海拔、低气压环境或采血对象耐受性较差的条件下，气压控制系统40可执行常压输出功能完成采血中断，以此确保输出压力不必过高，保障输出中断压力的适配性及安全性。

当采血管30a的采血量未达到预设标定高度，气压控制系统40执行负压输出、切换压力功能，以此对采血过程实施负压补充采血、正/负压交替切换调整液位操作。

通过上述特征设计，令控制管路41可通过导气针30实现正压中断采血、负压补充采血、正/负压交替切换调整液位等多项功能，其中断采血功能可针对采血过程及时、准确地完成中断动作，其负压补充采血功能可针对采集量不足的管体进行补充采集，其正/负压交替切换功能可形成采集血液量的微量调节及精准控制，确保采血管30a采血液位的精准化与标准化。

在本实施例中，如图1-图2所示，合并器10外壁面设有多个阶梯式的凸台10a，多个凸台10a的宽度沿其阶梯数的增加而递增，多个凸台10a的延伸方向与导液针20针头指向方向一致，以此利于操作人员手持合并器10将导气针30、导液针20刺入采血管30a封膜中，利用合并器10阶梯式凸台10a造成的阻力以顺利传导下压力，防止合并器10打滑并稳定实施采血管30a穿刺工作。

在本实施例中，如图1-图2所示，导气针30的针头高度高于导液针20的针头高度，由于在正/负压交替式补充采血作业中，导液针20内可能存留部分血液，而导气针30会切换成负压状态，通过将导气针30针头高度设置在高于导液针20的位置，如果导液针20内存留的血液受到导气针30的负压牵引，其低处的位置将由自身重力及距离差造成阻碍，令导液针20内的存留血液不易倒吸进入导气针30，以此防止倒吸污染并确保控制管路41的正常工作；

同时，在导气针30、导液针20中，两者的针头斜切面夹持形成锐角夹角，同时通过两针体的近距离并排设置，以此可令两针头的尖端形成的锐角夹角可等效为一个并排的平面尖端，使其在针对采血管30a封膜执行刺入操作时，两针头等效的平面尖端可易于克服封膜阻力并成功刺入采血管30a，提高执行批量采血操作时的便利性。

在本实施例中，气压控制系统40含有正压气源P0，其中，正压气源P0的正压端分别连通于真空发生器V0、正压电磁阀E1，真空发生器V0的负压端连通于负压电磁阀E2，正压电磁阀E1、负压电磁阀E2的输出端合并连通于控制管路41，控制管路41连通于导气针30，通过正压电磁阀E1、负压电磁阀E2的快速切换控制，实现导气针30的正/负压控制采血管30a气压、并以此间接控制采集液位的功能。

在本实施例中，正压气源P0的正压端连通设有空气处理单元X1，空气处理单元X1含有除尘器、排水器，以此确保控制管路41气体环境的无尘、无水状态，确保相关气动件的工作性能及采血管的洁净度。

在本实施例中，正压电磁阀E1的输入端管路串联设有控制阀S1，通过控制阀S1调节正压气源P0的输出压力，以此根据采血管30a种类的不同而作出相应的流量调整；控制管路41通过支路连通设有压力表G1，具体为数显式双向压力表G1，以此便利操作人员直观判断控制管路41的压力状态，有利于最佳控制参数的调试确定。

在本实施例中，控制管路41通过三个支路分别连通于第一压力开关K1、第二压力开关K2、压力变送器Gx，第一压力开关K1通过第一预设压力判断检测气压以输出电平信号，其中第一预设压力为负压，具体与目标采血管30a内的真空负压相接近，由于市面真空采血管的预设压强大致处于50mmHg-200mmHg之间，因管路连通造成采血管真空度的损耗，设置第一预设压力P1的绝对压力值略大于采血管真空负压的平均值，即绝对压力值P1=26KPa；因此，可在导气针30刺入采血管30a封膜时，采血管30a与控制管路41连通形成的负压达到第一预设压力，并被第一压力开关K1及时检测（可选取负压检测开关），并反馈至控制模块MCU作为实施液位补充、采血中断工作的触发条件，使采血工作的初始时间点被系统及时感应；

第二压力开关K2通过第二预设压力判断检测气压以输出电平信号，由于采血管的出厂设置通常默认以常压为标准采集量的气压标准，当采集血液通过导液针20流入采血管30a后造成管内气压上升，在达到管体内、外压力平衡后，采血管30a不再具有引导血液的真空度，其管内压力接近常压，因此，经过采血管30a标准样品达到标准液位时的压力测试，设定第二预设压力的绝对压力值为P2=101.3KPa，从而在导液针20流入足够采集液并在采血管30a内收集得到标准量的血液后，采血管30a内空间被采集血液填充并逐渐接近常压并达到第二预设压力，以此被第二压力开关K2及时检测，并反馈至控制模块MCU判断正常采血的终止触发条件，使正常采血工作达到标准液位时的终止时间点被系统及时感应；

压力变送器Gx通过检测气压的模拟量输出模拟信号，并可将第三预设压力P3反馈至气压控制系统40；由于采血量不足会触发气压控制系统40实施补充采血工作，补充采血以负压抽气状态实施、并以正压充气状态终止，而后以此交替式作业，使每次正压充气的初始气压条件相同，因此，可经过采血管30a标准样品达到标准液位时的压力测试，设定第三预设压力的绝对压力值P3=102.5KPa；当检测气压在充气时间段内达到第三预设压力P3时，通过压力变送器Gx反馈的模拟信号值以触发控制模块MCU，以此作为控制模块MCU判断补充采血工作的终止触发条件，使补充采血工作达到标准液位时的终止时间点被系统及时感应。

此外，在其它实施例中，经过模拟采集对象、模拟血液的模拟测试，在正压充气压力达到第三预设压力P3=102.5KPa时，可以保持模拟血液的中断状态，且由于第三预设压力102.5KPa的正压驱动力有限、血液粘稠度阻碍、导管管径限制等综合因素，采血管30a所连通的导液针20、导液管21并未发生血液回流现象，证明102.5KPa系安全正压，以此施加正压中断采血，可有效确保正压中断操作的安全性。

第一压力开关K1、第二压力开关K2、压力变送器Gx各自的信号端分别连接于控制模块MCU的第一输入端、第二输入端、模拟输入端；控制模块MCU的第一输出端、第二输出端分别连接于正压电磁阀E1、负压电磁阀E2各自的电气控制端；通过控制模块MCU各输入端、输出端的逻辑控制关系，实现压力开关、变送器对各个电磁阀的逻辑控制功能，以此针对采血管30a的压力状态切换成对应的控制模式，实现控制模块MCU的灵活调整功能；

控制模块MCU具有切换第一输出端、第二输出端进行交替输出的功能，以此通过两个输出端完成正/负压交替切换调整液位的功能。

在本实施例中，控制模块MCU属于可编程逻辑控制器，控制模块MCU上设有复位输入端，复位输入端与控制模块MCU内置的触发器的复位端形成逻辑控制连接，复位输入端与控制模块MCU外接的控制开关K0形成电性连接，以此通过控制开关K0可主动控制触发器的复位状态，可在特殊状况时手动复位触发器以暂停控制模块MCU的正/负压输出工作。

在本实施例中，控制模块MCU内设有定时器T37、触发器M0.0，且分别与第一输入端I0.1、第二输入端I0.2、模拟输入端AIW0、第一输出端Q0.1、第二输出端Q0.2形成如图3-图5所示逻辑关系，其中T37预设的最大定时时间为600s（如图3中T37预设时间6000×100ms所示），根据各个实施例的参数标准不同，T37的最大定时时间可作出适应性调整：

如图3梯形图编程所示，在梯形图网络1中，第一输入端I0.1＞0为触发器M0.0的置位条件，由于第一输入端I0.1与第一压力开关K1的信号端连接，因此，当导气针30刺入采血管30a封膜并使管内负压与控制管路41连通后，管路的绝对压力值下降至第一预设压力P1(26KPa)以下，从而触发第一压力开关K1并输出信号至第一输入端I0.1，以此令触发器M0.0置位，使其触发输出端M0.0 OUT＞0。

在梯形图网络2中，触发器M0.0的触发输出端M0.0 OUT＞0为定时器T37的计时触发条件，因此，只要导液针20、导气针30刺入采血管30a封膜开始采血工作的瞬间，即可通过第一压力开关K1的反馈而被气压控制系统40所感应，并及时触发定时器37开始计时工作，以此自动完成后续各个时间段的对应工作。

在梯形图网络3中，触发器输出端M0.0 OUT＞0与第二输入端I0.2＞0同时作为第一输出端Q0.1的输出触发条件之一，由于第二输入端I0.2与第二压力开关K2的信号端连接，因此，当采集对象20a的采集血液通过导液管21、导液针20进入采血管30a后，采血管30a内开始增压，当采血管30a通过自身的负压腔成功引导标准量的血液进入管内后，管体内外气压达到平衡，此时采血管30a内接近常压状态，并达到第二预设压力P2(101.3KPa)，从而触发第二压力开关K2输出信号至第二输入端I0.2，且由于触发器M0.0已在采血工作的初始阶段即被触发，令梯形台网络3中的位逻辑I0.2、M0.0同时闭合，并触发第一输出端Q0.1输出控制信号，令正压电磁阀E1对采血管30a实施充气工作，采血管30a受充气作用后，形成的正压环境在导液针20端口对流入的血液造成阻力，以此阻止导液针20、导液管21中血液的外溢，从而及时中断采血过程，使正常采血得到采血液位保持在标准高度。

在梯形图网络4中，触发器输出端M0.0 OUT＞0、第二输入端I0.2=0与定时器T37时钟计数值T37PT达到预设时间t1同时作为第二输出端Q0.2的输出触发条件之一；由于采血对象身体条件的差异性（如血压、血液粘稠度的差异），令采血管30a自身负压无法将足够的血液引导进入采血管30a时，此时血液无法继续进入采血管30a而使管内压力无法继续增高，由于管内压力始终保持在低于第二预设压力P2(101.3KPa)的状态，令网络3的输出端Q0.1始终无法被触发，同时网络4的位逻辑Q0.1无法产生跳变信号而保持在闭合状态，当达到预设时间7s后，位逻辑T37≥7s满足导通条件，令网络4连通（M0.0初始阶段已置位），以此触发第二输出端Q0.2输出控制信号，令负压电磁阀E2对采血管30a实施抽气工作，采血管30a受抽气作用后，以真空内腔将采集对象20a的血液进一步引导至管内，直至时钟计数超过10s后（即持续抽气3s），网络4关闭。

如图4梯形图编程所示，在梯形图网络5中，触发器输出端M0.0 OUT＞0与定时器T37时钟计数值T37PT达到预设时间段t1+Bmax+n·(Amax+Bmax)+Ax同时作为第一输出端Q0.1的输出触发条件之一，其中t1=7s，Ax为时间常数范围(0,2s)，Amax=2s,Bx为时间常数范围(0,3s)，Bmax=3s，n为自然数数列，即预设时间段t1+Bmax+n·(Amax+Bmax)+Ax为10s～12s、15s～17s、20s～22s，在上述预设时间段中，网络5、网络7或网络9被触发，以此触发第一输出端Q0.1令正压电磁阀E1实施间隔式充压工作；

在梯形图网络6中，触发器输出端M0.0 OUT＞0与定时器T37时钟计数值T37PT达到预设时间段t1+(n+1)·(Amax+Bmax)+Bx同时作为第二输出端Q0.2的输出触发条件之一，其中Bx范围值＞Ax范围值，以此令负压时间段大于上一周期的正压时间段，确保每次负压抽气工作可充分抽出先前正压充入的空气，以此接近极限负压状态，同时，n为自然数数列，即预设时间段t1+(n+1)·(Amax+Bmax)+Bx为12s～15s、17s～20s，在上述预设时间段中，网络6或网络8被触发，以此触发第二输出端Q0.2令负压电磁阀E2实施间隔式抽气工作；

在上述网络5～网络9的控制过程中，由于预设时间段t1+Bmax+n·(Amax+Bmax)+Ax与预设时间段t1+(n+1)·(Amax+Bmax)+Bx的时间周期互相交替，以此形成正压电磁阀E1、负压电磁阀E2的交替时作业，令导气针30对采血管30a形成正/负压交替切换输出，采集血液受负压导引流出导液针20后，再受正压阻隔中断其继续流出，因此，在正/负压交替作用下，导液针20端部可形成周期、形态稳定可控的间隔式液滴，根据上述预设时间段的设置，可确保每5s滴入一次形态稳定的血液液滴，并由交替式正压确保每次滴入的血液液滴及时终止，确保补充采血量的高度可控性。

随着交替式正/负压补充采血量作业的持续进行，每次交替式正压工作产生的正压值均由控制管路41传导至压力变送器Gx，当压力变送器Gx检测压力达到第三预设压力P3(102.5KPa)时的模拟量Vx为9V，根据本实施例控制模块MCU所选用的可编程控制器类型，模拟输入端AIW0检测9V对应的运算值为9000，因此，设定如图5所示的梯形图编程：

在梯形图网络10～网络12中，模拟输入端AIW0的输入数值达到Vx(9V)、且定时器T37时钟计数值T37PT处于预设时间段t1+Bmax+n·(Amax+Bmax)+Ax同时作为触发器M0.0的复位条件，因此，在正压充气的时间段内，只要采血管30a内充入正压达到102.5KPa，即可使压力变送器Gx输出9V并满足网络10、网络11或网络12之一的导通条件。

由于每次相同时间、压力的正/负压交替作业，令采血管30a气压形成如图6所示的交替式压力变化曲线，经过相同时间段、相同负压抽气至极限后的采血管30a内负压环境相同，因而每次正压充气的初始条件相同，经过样品测试，初始条件相同的情况下，补血液位达到标准液位时的充气正压可达102.5KPa以上，因此，102.5KPa反馈至压力变送器Gx模拟输入端AIW0形成的Vx(9V)信号可代表采血管30a的标准液位状态，以此令充气气压达到第三预设正压102.5KPa的瞬间，即可通过AIW0运算值≥9000的条件使网络10、网络11或网络12之一导通，以此触发复位输入端I0.0产生跳变信号，如图3网络1所示，复位输入端I0.0与触发器M0.0的复位端连接，因此，I0.0跳变令触发器M0.0复位，M0.0 OUT=0，如图3～图5所示，M0.0为多个网络的必要连通条件，M0.0 OUT=0造成多个网络断开并停止工作，其中第一输出端Q0.1被关闭，正压电磁阀E1的充气工作中断，此时经过多个可控式液滴补充的采血管30a已形成标准液位，并由周期性压力检测及时中断工作，得到标准采血量的采血管30a，以此实现采血管30a采血液位的精确化与标准化，保障临床医学检验的效力。

通过上述逻辑控制过程，令第一输出端Q0.1的输出触发条件满足以下逻辑式：

[(M0.0 OUT＞0)&(I0.2＞0)]|{(MxOUT＞0)&[TxPT=t1+Bmax+n·(Amax+Bmax)+Ax]}；

令第二输出端Q0.2的输出触发条件满足以下逻辑式：

[(M0.0 OUT＞0)&(I0.2=0)&(T37PT=t1)]|{(MxOUT＞0)&[TxPT=t1+(n+1)·(Amax+Bmax)+Bx]}；

令触发器M0.0的复位条件符合以下逻辑式：

(AIW0≥Vx)&[TxPT=t1+Bmax+n·(Amax+Bmax)+Ax]；

因此，在本实施例中，只需满足上述逻辑式，即可完成预期的技术效果，本实施例的编程方式并不仅仅局限于图3～图5的梯形图编程，为达到上述逻辑式的完整效果及工作性能，本实施例的全部编程内容可在图3～图5的梯形图编程的基础之上进行补充、调整。

同时，在其它实施例中，只需满足上述逻辑式，即可完成相同的技术效果，实施例的实施方式并不局限于图3～图5的梯形图编程，根据上述逻辑式内容，实施例实施方式的控制模块MCU类型、编程类型均可作出适应性调整。

同时，在其它实施例中，只需满足上述逻辑式，即可根据实际环境中各个城市海拔差异导致大气压力的不同，对第一预设压力P1、第二预设压力P2、第三预设压力P3的预设参数值进行调整，其调整量与实地海拔对应的相对气压呈正比关系，其调整方式可通过设置模拟采集对象、模拟血液的采集操作进行。

本实施例还提供了一种可控式采血系统使用方法，采用上述的采血系统，包括以下步骤：

选取采血管30a，确保气压控制系统40处于开机状态，将合并器10的导液针20、导气针30朝向采血管30a封膜处刺入管中，令采血管30a内真空腔与气压控制系统40的控制管路41连通，令控制管路41内腔气压下降至26KPa，以此触发第一压力开关K1(负压开关)向控制模块MCU输出信号；

将采血针50刺入采集对象20a，握住合并器10以将导液针20、导气针30刺入采血管30a封膜，令采血管30a真空腔与控制管路41连通，利用采血管30a真空度，收集从采血针50处导入、导液针20流出的血液，形成一定液位并根据液位的不同而采取以下针对措施：

1.当采血管30a内液位达到标定高度，由于定量血液挤入管内，以致气压控制系统40控制管路41的内腔压力上升至101.3KPa，以此触发第二压力开关K2向控制模块MCU输出信号，以第一压力开关K1、第二压力开关K2先后发送信号为条件，触发控制模块MCU以开启正压电磁阀E1，以此令正压气源P0产生的正压与控制管路41相连通，通过导气针30传导使采血管30a内腔形成正压环境，以此阻止导液针20及导液管21内液体的流入，在采血管30a内得到标准液位的定量采集血液；

2.当采血管30a内液体未达到标定高度（因采集对象20a血液粘稠度过高），由于缺少足够的血液挤入管内，以致采血管30a及控制管路41的内腔压力未能上升至101.3KPa，待控制模块MCU内置定时器达到计数时间7s后，触发控制模块MCU以开启负压电磁阀E2，以此令真空发生器V0产生的负压与控制管路41相连通，通过导气针30传导使采血管30a内腔形成负压环境，以此促进血液通过导液管21及导液针20进一步地流入采血管30a内；

保持采血管30a的负压环境并达到时间周期3s后，通过控制模块MCU关闭负压电磁阀E2、开启正压电磁阀E1，以此将控制管路41的连通对象切换成正压气源P0，使采血管30a内腔形成正压环境以阻止导液针20的液体流入，保持采血管30a的负压环境并达到时间周期2s，检测周期内控制管路41内的气压值Px，当Px未达到预设正压102.5KPa时，重复上述工作，令控制管路41分别在真空发生器V0、正压气源P0之间进行切换连通，并形成如图6所示的压力变化曲线，使采血管30a内气压呈现正负切换式变化，因每次负压周期内采集液的不断渗入，使每次正压周期内的最高压力上限呈现周期式递增（如图6末端周期曲线所示的上限值），直至正压周期内采血管30a及检测控制管路41的气压值Px上升至102.5KPa时，控制模块MCU停止正压电磁阀E1，得到采集完成的采血管30a，同时在采血管30a内得到标准液位的定量采集血液。

通过上述工作，无论采血管30a内自身负压导引血液能否达到标定高度，皆可由控制模块MCU根据液位的不同而采取针对措施，并得到标准液位的采血管30a，以此作为血液检验工作的标准样品，充分保障后续相关临床医学检验的效力。

实施例二

本实施例与实施例一说的不同在于提供了一种用于实习操作的可控式采血系统使用方法，采用如实施例一相同的采血系统，包括以下步骤：

选取采血管30a，确保气压控制系统40处于开机状态，将合并器10的导液针20、导气针30朝向采血管30a封膜处刺入管中，令采血管30a内真空腔与气压控制系统40的控制管路41连通，令控制管路41内腔气压下降至26KPa，以此触发第一压力开关K1(负压开关)向控制模块MCU输出信号；

将采血针50刺入模拟采集对象20a，模拟采集对象20a为液体容器，其内部设有甘油、水按一定比例混合配置的模拟血液。此时，实习人员可握住合并器10以将导液针20、导气针30刺入采血管30a封膜，令采血管30a真空腔与控制管路41连通，利用采血管30a真空度，收集从采血针50处导入、导液针20流出的模拟血液，根据模拟血液成分比例的不同而形成不同液位，并根据液位的不同而采取以下针对措施：

1.设定模拟血液中甘油与水的比例为2:3，使其流动性满足要求，并成功被负压导入采血管30a内，使采血管30a内液位达到标定高度，由于定量模拟血液挤入管内，以致气压控制系统40控制管路41的内腔压力上升至101.3KPa，以此触发第二压力开关K2向控制模块MCU输出信号，以第一压力开关K1、第二压力开关K2先后发送信号为条件，触发控制模块MCU以开启正压电磁阀E1，以此令正压气源P0产生的正压与控制管路41相连通，通过导气针30传导使采血管30a内腔形成正压环境，以此阻止导液针20及导液管21内液体的流入，在采血管30a内得到标准液位的定量模拟血液；

2.设定模拟血液中甘油与水的比例为2:1，使其粘稠度较大，使采血管30a内收集液体未达到标定高度，由于缺少足够的模拟血液挤入管内，以致采血管30a及控制管路41的内腔压力未能上升至101.3KPa，待控制模块MCU内置定时器达到计数时间7s后，触发控制模块MCU以开启负压电磁阀E2，以此令真空发生器V0产生的负压与控制管路41相连通，通过导气针30传导使采血管30a内腔形成负压环境，以此促进模拟血液通过导液针20及导液管21进一步地流入采血管30a内；

保持采血管30a的负压环境并达到时间周期3s后，通过控制模块MCU关闭负压电磁阀E2、开启正压电磁阀E1，以此将控制管路41的连通对象切换成正压气源P0，使采血管30a内腔形成正压环境以阻止导液针20的液体流入，保持采血管30a的负压环境并达到时间周期2s，检测周期内控制管路41内的气压值Px，当Px未达到预设正压102.5KPa时，重复上述工作，令控制管路41分别在真空发生器V0、正压气源P0之间进行切换连通，并形成如图6所示的压力变化曲线，使采血管30a内气压呈现正负切换式变化，因每次负压周期内采集液的不断渗入，使每次正压周期内的最高压力上限呈现周期式递增（如图6末端周期曲线所示的上限值），直至正压周期内采血管30a及检测控制管路41的气压值Px上升至102.5KPa时，控制模块MCU停止正压电磁阀E1，得到采集完成的采血管30a，同时在采血管30a内得到标准液位的定量模拟血液。

通过上述工作，无论采血管30a内自身负压导引的模拟血液能否达到标定高度，皆可由控制模块MCU根据液位的不同而采取针对措施，并得到标准液位的采血管30a，以此作为实习操作的规范练习标准。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用于针对本发明作出形式上的限制，应当理解，在权利要求书所限定的特征范围下，实施例还可作出其它等同形式的修改、变动及等同替换，这些都应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可控式采血系统，包括合并器，其特征在于：所述合并器中固定设有导液针、导气针，所述导液针、所述导气针并排设置，并以其针头指向同一侧，两者的针头皆用于穿刺采血管的封膜；所述导液针通过导液管连通于采血针，所述导气针通过导气管连通于气压控制系统的控制管路，针对所述采血管的采血量，所述气压控制系统采用以下方法进行控制：

当所述采血管的采血量达到预设标定高度，所述气压控制系统执行正压输出或常压输出功能；

当所述采血管的采血量未达到预设标定高度，所述气压控制系统执行负压输出、切换压力中的一种或多种功能；

所述气压控制系统含有正压气源，其中，所述正压气源的正压端分别连通于真空发生器、正压电磁阀，所述真空发生器的负压端连通于负压电磁阀，所述正压电磁阀、所述负压电磁阀的输出端合并连通于控制管路，所述控制管路连通于导气针；

所述控制管路通过三个支路分别连通于第一压力开关、第二压力开关、压力变送器，所述第一压力开关通过第一预设压力判断检测气压以输出电平信号，所述第二压力开关通过第二预设压力判断检测气压以输出电平信号，所述压力变送器通过检测气压的模拟量输出模拟信号，并可将第三预设压力反馈至所述气压控制系统；所述第一预设压力为负压，所述第三预设压力为正压，所述第一预设压力P1、所述第二预设压力P2、所述第三预设压力P3各自的绝对压力值符合：P1＜P2＜P3；

所述第一压力开关、所述第二压力开关、所述压力变送器各自的信号端分别连接于控制模块的第一输入端、第二输入端、模拟输入端；所述控制模块的第一输出端、第二输出端分别连接于所述正压电磁阀、所述负压电磁阀各自的电气控制端；

所述控制模块具有切换所述第一输出端、所述第二输出端进行交替输出的功能；

所述采血系统的使用方法包括以下步骤：

选取采血管，确保气压控制系统处于开机状态，将合并器的导液针、导气针朝向采血管封膜处刺入管中，令采血管内真空腔与气压控制系统的控制管路连通，令控制管路内腔气压达到第一预设压力P1，以此触发第一压力开关向控制模块输出信号；

利用采血管真空度，收集从采血针处导入、导液针流出的血液或模拟液，形成一定液位并采取以下措施：

当采血管内液位达到标定高度，由于定量液体挤入管内，以致气压控制系统控制管路的内腔压力上升至第二预设压力P2，以此触发第二压力开关向控制模块输出信号，以第一压力开关、第二压力开关先后发送信号为条件，触发控制模块以开启正压电磁阀，以此令正压气源产生的正压与控制管路相连通，通过导气针传导使采血管内腔形成正压环境，以此阻止导液针及导液管内液体的流入；

当采血管内液体未达到标定高度，由于缺量液体挤入管内，以致控制管路的内腔压力未能上升至第二预设压力P2，待控制模块内置定时器达到计数时间后，触发控制模块以开启负压电磁阀，以此令真空发生器产生的负压与控制管路相连通，通过导气针传导使采血管内腔形成负压环境，以此促进血液或模拟液通过导液管及导液针进一步地流入采血管内；保持采血管的负压环境并达到时间周期Bx后，通过控制模块关闭负压电磁阀、开启正压电磁阀，以此将控制管路的连通对象切换成正压气源，使采血管内腔形成正压环境以阻止导液针的液体流入，保持采血管的负压环境并达到时间周期Ax，检测周期内控制管路内的气压值Px，当Px未达到第三预设正压P3时，重复上述工作，令控制管路分别在真空发生器、正压气源之间进行切换连通，使采血管内气压呈现正负切换式变化，因每次负压周期内采集液的渗入，使每次正压周期内的最高压力上限呈现周期式递增，直至正压周期内检测控制管路的气压值Px=P3时，控制模块停止正压电磁阀，得到采集完成的采血管。

2.如权利要求1所述的可控式采血系统，其特征在于：所述控制模块内设有定时器Tx、触发器Mx，且分别与所述第一输入端Ix、所述第二输入端Iy、所述模拟输入端AIWx、所述第一输出端Qx、所述第二输出端Qy形成以下逻辑关系：

所述第一输入端Ix＞0为所述触发器Mx的置位条件，所述触发器Mx的触发输出端MxOUT＞0为所述定时器Tx的计时触发条件；

所述触发器输出端MxOUT＞0与所述第二输入端Iy＞0同时作为所述第一输出端Qx的输出触发条件之一；

所述触发器输出端MxOUT＞0、所述第二输入端Iy=0与所述定时器Tx时钟计数值TxPT达到预设时间t1同时作为所述第二输出端Qy的输出触发条件之一；

所述触发器输出端MxOUT＞0与所述定时器Tx时钟计数值TxPT达到预设时间段t1+Bmax+n·(Amax+Bmax)+Ax同时作为所述第一输出端Qx的输出触发条件之一，其中Amax为时间常数范围Ax的最大值，Bmax为时间常数范围Bx的最大值，n为自然数数列，Bx范围值＞Ax范围值；

所述触发器输出端MxOUT＞0与所述定时器Tx时钟计数值TxPT达到预设时间段t1+(n+1)·(Amax+Bmax)+Bx同时作为所述第二输出端Qy的输出触发条件之一；

以此令所述第一输出端Qx的输出触发条件满足以下逻辑式：

[(MxOUT＞0)&(Iy＞0)]|{(MxOUT＞0)&[TxPT=t1+Bmax+n·(Amax+Bmax)+Ax]}；

令所述第二输出端Qy的输出触发条件满足以下逻辑式：

[(MxOUT＞0)&(Iy=0)&(TxPT=t1)]|{(MxOUT＞0)&[TxPT=t1+(n+1)·(Amax+Bmax)+Bx]}；

所述压力变送器检测压力达到所述第三预设压力P3时的模拟量为Vx，所述模拟输入端AIWx的输入数值达到Vx、且所述定时器Tx时钟计数值TxPT处于预设时间段t1+Bmax+n·(Amax+Bmax)+Ax同时作为所述触发器Mx的复位条件，令所述触发器Mx的复位条件符合以下逻辑式：

(AIWx≥Vx)&[TxPT=t1+Bmax+n·(Amax+Bmax)+Ax]；

所述触发器输出端MxOUT=0为所述第一输出端Qx的断开条件之一。

3.如权利要求2所述的可控式采血系统，其特征在于：所述控制模块属于可编程逻辑控制器，所述控制模块上设有复位输入端，所述复位输入端与所述控制模块内置的所述触发器的复位端形成逻辑控制连接，所述复位输入端与所述控制模块外接的控制开关形成电性连接。

4.如权利要求1所述的可控式采血系统，其特征在于：所述正压气源的正压端连通设有空气处理单元，所述空气处理单元含有除尘器、排水器中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的可控式采血系统，其特征在于：所述正压电磁阀的输入端管路串联设有控制阀，所述控制管路通过支路连通设有压力表。

6.如权利要求1所述的可控式采血系统，其特征在于：所述合并器外壁面设有多个阶梯式的凸台，多个所述凸台的宽度沿其阶梯数的增加而递增，多个所述凸台的延伸方向与所述导液针针头指向方向一致。

7.如权利要求1所述的可控式采血系统，其特征在于：所述导气针的针头高度高于所述导液针的针头高度，在所述导气针、所述导液针中，两者的针头斜切面夹持形成锐角夹角。