CN117451979B - 一种样杯旋转曲线转换为探针旋转曲线的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种样杯旋转曲线转换为探针旋转曲线的方法，包括如下方法步骤：S1、获取偏心轮驱动样杯旋转角度与时间的关系函数：，S2、构建电机驱动滑块沿丝杆直线运动的位移与时间的关系函数：，S3、对电机驱动滑块沿丝杆直线运动的位移与时间的关系函数求导，获取电机驱动滑块沿丝杆直线运动的速度与时间的关系函数：，S4、电机按照电机驱动滑块沿丝杆直线运动的速度与时间的关系函数，驱动滑块沿丝杆直线运动的第一极限位置和第二极限位置之间往复运动，驱动探针按照样杯的旋转角度往复运动，生成探针旋转曲线。本发明提高检测结果的准确性。

Description

一种样杯旋转曲线转换为探针旋转曲线的方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种样杯旋转曲线转换为探针旋转曲线的方法。

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。

如图1所示，样杯内放置待测血样，探针插入到样杯内。传统血栓弹力图仪通过样杯托架S带动样杯旋转，从而带动样杯内的血样随样杯一起旋转，导致插入到样杯内的探针发生摆动，从而根据探针的转动角度生成血栓弹力图。

如图1所示，传统血栓弹力图仪样杯托架S的旋转角度是由偏心轮P的旋转生成，样杯托架S生成的旋转角度随时间的变化是由偏心轮P形状与偏心轮P的旋转速度所决定的。具体地，拉伸弹簧T提供拉力使连杆L始终与偏心轮P接触，当偏心轮P旋转时，偏心轮P边沿会带动连杆L使其沿着偏心轮固定轴Z1做往复运动，从而使样杯托架S绕试样杯托架固定轴Z2以一定角度α往复旋转。

设样杯托架S的旋转角度为α，偏心轮P旋转角度为β，偏心轮P旋转角度随时间t的关系为：。

试样托架S的旋转角度α关于偏心轮P旋转角度的关系为：，由此得到试样托架S的旋转角度α关于时间t的关系：/>。

记得到/>，样杯托架S带动样杯旋转，最终样杯托架S的旋转角度α与时间t的关系构成样杯旋转曲线，如图2所示。

传统方案生成的样杯旋转曲线由偏心轮P外形和旋转速度所决定，生成的样杯旋转曲线的精密程度由偏心轮P加工精密度决定。当加工精度不足时，会影响曲线效果，从而影响探针摆动的角度、测试效果，造成检测结果存在误差。

传统方案偏心轮P不方便更换，当出现维护需求，需要对仪器拆解更换。而且，传统的方案占用空间较大，受限于偏心轮P加工进度，很难进一步减小整体体积，使设备体积变大。

发明内容

本发明提供了一种样杯旋转曲线转换为探针旋转曲线的方法，以解决偏心轮带动样杯托架旋转生成的样杯旋转曲线效果差，影响探针摆动的角度、测试效果，造成检测结果存在误差的技术问题。

本发明提供的技术方案如下：

本发明的一个目的在于提供一种样杯旋转曲线转换为探针旋转曲线的方法，所述方法包括如下方法步骤：

S1、获取偏心轮驱动样杯旋转角度与时间的关系函数：，

其中，为样杯的旋转角度，t为时间；

S2、构建电机驱动滑块沿丝杆直线运动的位移与时间的关系函数：，

其中，为电机驱动滑动沿丝杆直线运动的位移，t为时间，

其中，，

其中，为滑块沿丝杆直线运动的第一极限位置与探针连线，与滑块沿丝杆直线运动的第二极限位置与探针连线的夹角；/>为探针垂直于丝杆的距离；

S3、对电机驱动滑块沿丝杆直线运动的位移与时间的关系函数求导，获取电机驱动滑块沿丝杆直线运动的速度与时间的关系函数：，

其中，为电机驱动滑动沿丝杆直线运动的速度；

S4、电机按照电机驱动滑块沿丝杆直线运动的速度与时间的关系函数，驱动滑块沿丝杆直线运动的第一极限位置和第二极限位置之间往复运动，驱动探针按照样杯的旋转角度/>往复运动，生成探针旋转曲线。

本发明的另一个目的在于提供一种电机驱动探针生成旋转曲线的装置，所述装置，用于将样杯旋转曲线转换为探针旋转曲线；

所述装置包括电机、丝杆和探针；所述电机的输出轴上固定滑块，所述滑块滑动安装在所述丝杆上；所述滑块与所述探针之间通过钢丝连接；

所述电机按照电机驱动滑块沿丝杆直线运动的速度与时间的关系函数：，驱动滑块沿丝杆直线运动的第一极限位置和第二极限位置之间往复运动，驱动探针按照样杯的旋转角度/>往复运动，生成探针旋转曲线。

在一个较佳的实施例中，所述装置还包括样杯托架，所述探针被配置为：相对所述样杯托架旋转运动。

在一个较佳的实施例中，所述装置还包括驱动器和控制器，所述控制器与所述驱动器电性连接，所述驱动器与所述电机电性连接；

所述控制器，用于按照电机驱动滑块沿丝杆直线运动的速度与时间的关系函数，生成一定频率的脉冲信号，并将所述脉冲信号发送至所述驱动器；

所述驱动器，用于按照所述脉冲信号驱动电机，所述电机驱动滑块沿丝杆直线运动的第一极限位置和第二极限位置之间往复运动，驱动探针按照样杯的旋转角度往复运动，生成探针旋转曲线。

本发明的又一个目的在于提供一种电机驱动探针生成旋转曲线的控制方法，所述控制方法包括如下方法步骤：

Step1、将电机驱动滑块沿丝杆直线运动的速度与时间的关系函数输入控制器；

Step2、所述控制器按照电机驱动滑块沿丝杆直线运动的速度与时间的关系函数，生成一定频率的脉冲信号，并将脉冲信号发送至驱动器；

Step3、所述驱动器按照所述脉冲信号驱动电机，所述电机驱动滑块沿丝杆直线运动的第一极限位置和第二极限位置之间往复运动，驱动探针按照样杯的旋转角度往复运动，生成探针旋转曲线。

在一个较佳的实施例中，所述控制方法包括多个控制周期。

本发明上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下有益效果：

本发明提供一种样杯旋转曲线转换为探针旋转曲线的方法、装置，及控制方法，血栓弹力图检测时样杯保持不动，由电机带动滑块做直线运动将传统的样杯旋转曲线转换为探针旋转曲线，消除偏心轮带动样杯托架旋转生成的样杯旋转曲线效果差的问题，避免探针在血样带动下摆动的角度受到影响，提高检测结果的准确性。

本发明提供一种样杯旋转曲线转换为探针旋转曲线的方法、装置，及控制方法，相较于传统偏心轮方案，结构紧凑，可以有效节省结构空间。便于维护，可以直接通过控制电机运动来校准运动曲线。

本发明提供一种样杯旋转曲线转换为探针旋转曲线的方法、装置，及控制方法，相较于传统偏心轮方案，不需要通过更换偏心轮的方式来更换目标运动曲线，并且可以同时支持多种运动曲线。

本发明提供一种样杯旋转曲线转换为探针旋转曲线的方法、装置，及控制方法，相较于传统偏心轮方案，以通过降低丝杆的导程来达到更加精细的曲线控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有偏心轮带动样杯托架转动的结构示意图。

图2是现有偏心轮带动样杯托架转动生成的样杯旋转曲线示意图。

图3是本发明一种电机驱动探针生成旋转曲线的装置的结构示意图。

图4是本发明一种电机驱动探针生成旋转曲线的装置的结构简图。

图5是本发明一种样杯旋转曲线转换为探针旋转曲线的方法的原理图。

图6是本发明一种电机驱动探针生成旋转曲线的装置的控制器、驱动器和电机的连接示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

需要说明的是，本发明中使用的“上”、“下”、“左”、“右”“前”“后”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图3所示，根据本发明的实施例，提供一种电机驱动探针生成旋转曲线的装置，用于将样杯旋转曲线转换为探针旋转曲线。

如图3和图4所示，本发明一种电机驱动探针生成旋转曲线的装置包括电机1、丝杆2、探针5和样杯托架S（样本托架S用于放置样杯，样杯托架S不旋转，样杯不旋转）。电机1的输出轴上固定滑块3，滑块3滑动安装在丝杆2上。滑块3与探针5之间通过钢丝4连接。

样杯托架S固定不动（不旋转），探针5被配置为：相对样杯托架S旋转运动。具体地，电机1驱动滑块3沿丝杆2直线运动，钢丝4跟随滑块3沿丝杆2直线运动，钢丝4带动探针5旋转。在一个优选的实施例中，电机1为丝杆电机，直接将滑块3以螺纹连接的方式安装在丝杆电机的丝杆2上。

本发明血栓弹力图检测过程中，样杯托架S上固定样杯，样杯托架S与样杯不旋转，探针5插入样杯内。样杯内血样的阻碍探针5旋转，从而使探针5旋转生成血栓弹力图。

本发明将传统的样杯旋转曲线转换为探针5的旋转曲线（即将传统样杯托架S的旋转角度α与时间t的关系移植到探针5），需要对电机1的速度进行控制。

根据本发明的实施例，提供一种样杯旋转曲线转换为探针旋转曲线的方法，包括如下方法步骤：

步骤S1、获取偏心轮驱动样杯旋转角度与时间的关系函数：。

其中，为样杯（样杯托架S）的旋转角度，t为时间。

步骤S2、构建电机1驱动滑块3沿丝杆2直线运动的位移与时间的关系函数：。

其中，为电机1驱动滑块3沿丝杆2直线运动的位移，t为时间。

其中，，

其中，为滑块3沿丝杆2直线运动的第一极限位置与探针连线，与滑块3沿丝杆2直线运动的第二极限位置与探针5连线的夹角；/>为探针5垂直于丝杆2的距离。

具体的实施例中，如图3、图4和图5所示，滑块3沿丝杆2直线运动的第一极限位置为A点，滑块3沿丝杆2直线运动的第二极限位置为B点，探针5垂直于丝杆2的垂足为E点，探针5所处的位置为C点。线段AE等于线段BE，∠BAC=∠ABC。

滑块3沿丝杆2直线运动至任意一个位置D时，探针5的旋转角度为α，线段DB为电机1驱动滑动3沿丝杆2直线运动的位移，记为/>，则由几何关系得到：

，/>，由此得到：

。

步骤S3、对电机1驱动滑块3沿丝杆2直线运动的位移与时间的关系函数求导，获取电机1驱动滑块3沿丝杆2直线运动的速度与时间的关系函数：，

其中，为电机1驱动滑动3沿丝杆2直线运动的速度。

步骤S4、电机1按照电机驱动滑块3沿丝杆2直线运动的速度与时间的关系函数，驱动滑块3沿丝杆2直线运动的第一极限位置A和第二极限位置B之间往复运动，驱动探针5按照样杯的旋转角度/>往复运动，生成探针5的旋转曲线。

根据本发明的实施例，电机1按照电机1驱动滑块3沿丝杆2直线运动的速度与时间的关系函数：，驱动滑块3沿丝杆2直线运动的第一极限位置A和第二极限位置B之间往复运动，驱动探针5按照样杯的旋转角度/>往复运动，生成探针5的旋转曲线。

进一步地，如图6所示，本发明一种电机驱动探针生成旋转曲线的装置还包括驱动器8和控制器7，控制器7与驱动器8电性连接，驱动器8与电机1电性连接。

控制器7，用于按照电机1驱动滑块3沿丝杆2直线运动的速度与时间的关系函数，生成一定频率的脉冲信号，并将脉冲信号发送至驱动器8。

驱动器8，用于按照脉冲信号驱动电机1，电机1驱动滑块3沿丝杆2直线运动的第一极限位置A和第二极限位置B之间往复运动，驱动探针5按照样杯的旋转角度往复运动，生成探针5的旋转曲线。

根据本发明的实施例，提供一种电机驱动探针生成旋转曲线的控制方法，包括如下方法步骤：

步骤Step1、将电机1驱动滑块3沿丝杆2直线运动的速度与时间的关系函数输入控制器7。

步骤Step2、控制器7按照电机1驱动滑块3沿丝杆2直线运动的速度与时间的关系函数，生成一定频率的脉冲信号，并将脉冲信号发送至驱动器8。

步骤Step3、驱动器8按照脉冲信号驱动电机1，电机1驱动滑块4沿丝杆2直线运动的第一极限位置A和第二极限位置B之间往复运动，驱动探针5按照样杯的旋转角度往复运动，生成探针5的旋转曲线。

在一个优选的实施例中，本发明一种电机驱动探针生成旋转曲线的控制方法包括多个控制周期。

具体地，将电机1驱动滑块3沿丝杆2直线运动的速度与时间的关系函数输入控制器7。控制器7将电机1驱动滑块3沿丝杆2直线运动的速度与时间的关系函数/>的解析式离散化后，求差分获得每一个控制周期对应的速度信息。

控制器7在每一个控制周期内将对应的速度信息转换为一定频率的脉冲发送给驱动器8，驱动器8接收脉冲信号控制电机1运动。电机1驱动滑块4沿丝杆2直线运动的第一极限位置A和第二极限位置B之间往复运动，驱动探针5按照样杯的旋转角度往复运动，生成探针5的旋转曲线。

本发明将传统样杯托架S（样杯）的旋转角度与时间t的关系移植到探针5，通过控制电机1转动速度生成与传统样杯托架S的旋转曲线等效的探针5的旋转曲线，由电机1带动滑块3做直线运动将传统的样杯旋转曲线转换为探针旋转曲线，消除偏心轮带动样杯托架旋转生成的样杯旋转曲线效果差的问题，避免探针在血样带动下摆动的角度受到影响，提高检测结果的准确性。

有以下几点需要说明：

（1）本发明实施例附图只涉及到与本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

（2）为了清晰起见，在用于描述本发明的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。

（3）在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种样杯旋转曲线转换为探针旋转曲线的方法，其特征在于，所述方法使用电机驱动探针生成旋转曲线的装置，将样杯旋转曲线转换为探针旋转曲线；

其中，所述电机驱动探针生成旋转曲线的装置，包括电机、丝杆、样杯托架和探针；所述电机的输出轴上固定滑块，所述滑块滑动安装在所述丝杆上；所述滑块与所述探针之间通过钢丝连接；

所述样杯托架上固定样杯，所述样杯托架与所述样杯不旋转，所述探针插入样杯内，所述探针被配置为：相对所述样杯托架旋转运动；

所述方法，包括如下方法步骤：

S1、获取偏心轮驱动样杯旋转角度与时间的关系函数：，

其中，偏心轮驱动样杯旋转角度与时间的关系函数是通过样杯托架带动样杯旋转，生成的样杯旋转曲线；其中，/>为样杯的旋转角度，t为时间；

S2、构建电机驱动滑块沿丝杆直线运动的位移与时间的关系函数：，

其中，为电机驱动滑块沿丝杆直线运动的位移，t为时间，

其中，，

其中，为滑块沿丝杆直线运动的第一极限位置与探针连线，与滑块沿丝杆直线运动的第二极限位置与探针连线的夹角；/>为探针垂直于丝杆的距离；

S3、对所述电机驱动滑块沿丝杆直线运动的位移与时间的关系函数：求导，获取电机驱动滑块沿丝杆直线运动的速度与时间的关系函数：/>，

其中，为电机驱动滑动沿丝杆直线运动的速度；

S4、电机按照所述电机驱动滑块沿丝杆直线运动的速度与时间的关系函数：，驱动滑块沿丝杆直线运动的第一极限位置和第二极限位置之间往复运动，驱动探针按照样杯的旋转角度/>往复运动，生成探针旋转曲线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电机驱动探针生成旋转曲线的装置，还包括驱动器和控制器，所述控制器与所述驱动器电性连接，所述驱动器与所述电机电性连接；

所述控制器，用于按照所述电机驱动滑块沿丝杆直线运动的速度与时间的关系函数：，生成一定频率的脉冲信号，并将所述脉冲信号发送至所述驱动器；

所述驱动器，用于按照所述脉冲信号驱动电机，所述电机驱动滑块沿丝杆直线运动的第一极限位置和第二极限位置之间往复运动，驱动探针按照样杯的旋转角度往复运动，生成探针旋转曲线。

3.一种电机驱动探针生成旋转曲线的控制方法，其特征在于，所述控制方法使用权利要求1或2中任一权利要求所述的方法，控制电机驱动探针生成旋转曲线，包括如下方法步骤：

Step1、将电机驱动滑块沿丝杆直线运动的速度与时间的关系函数：输入控制器；

Step2、所述控制器按照所述电机驱动滑块沿丝杆直线运动的速度与时间的关系函数：，生成一定频率的脉冲信号，并将所述脉冲信号发送至驱动器；

Step3、所述驱动器按照所述脉冲信号驱动电机，所述电机驱动滑块沿丝杆直线运动的第一极限位置和第二极限位置之间往复运动，驱动所述探针按照样杯的旋转角度往复运动，生成探针旋转曲线。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括多个控制周期。