CN1847849A - 一种具有实时检测人体血液粘度的测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实时检测人体血液粘度的测量仪。该测量仪包括压力源、输液管、微米管、透明毛细管、装有标定液体的标定液体容器、温控单元、数据测量及处理单元、显示模块、控制单元；透明毛细管处于数据测量及处理单元内部，粘度测量采用相对测量法。本发明的实时检测人体血液粘度的测量仪能清除操作和读数误差，检测精度和自动化程度高；用血量较小，只用约20μl血液即可测量；输液管、微米管及透明毛细管为一次性使用，避免感染；操作简单，便于携带，适合在医院临床或普通家庭使用检测人体血液粘度。

Description

一种具有实时检测人体血液粘度的测量仪

技术领域

本发明涉及一种实时检测人体血液粘度的测量仪。

背景技术

在医学领域，测量血液及其它生理液体的粘度是最新发展起来的诊断手段，特别对心血管疾病及癌、瘤等疑难病症的诊断应用比较广泛。但是，现有医用的检测血液粘度的仪器操作复杂且需要的采血量较大。

现有的血液粘度测量方法主要有毛细管法、旋转法、落体法、振动法、平板法等。最简单的测量方法是毛细管法，即Pinkevitch粘度计。例如：中国专利号为98239308.3的，发明名称为“智能型毛细管血液粘度计”的文件中，记载该粘度计的技术方案包括：有一个玻璃竖管，与竖管的下端口相连通的水平放置的玻璃毛细管、竖管及玻璃毛细管均置于恒温水浴箱中，位于玻璃毛细管出口下方有一个载重传感器，该传感器通过A/D采集卡向计算机传递信号。玻璃竖管入口与一个较粗的塑胶管连通。此管再分别与较细的进样管、测试管及吹干管连通。进样管与清洗管上安装有进样泵与电磁阀，测试管上带有测试电磁阀，端头为测试通气口，吹干管上依次装有吹干电磁阀、吹干泵，端头是吹干通气口。整个系统的工作原理是：测试过程中，竖管中的液体的液面不断降低，而毛细管内液体流所需的驱动压差也不断减少，据此就可以获得由高到低不断改变的切变率，在毛细管末端安装一个高灵敏度的载重传感器，可连续测到瞬间的流出量信号，然后经A/D采集卡再将信号输入到计算机内处理，这样就可以得出在规定的切变率范围内任一点上的全血表面粘度。

但是该测量方法和装置所用的毛细管的内径一般为毫米量级，由于毛细管的内径粗，临床使用时对病人来说就需抽取大量的血液，一般所需血液液体在10ml以上，因此该仪器不适于在医院临床使用。第二个缺陷是该仪器的实验温度是通过恒温水浴箱控制；如果测定温度的范围比较宽，在5～50℃之间，恒温槽的造价高，其次体积较大，也不适于在医院临床使用。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有的血液粘度测量仪用血量较大，以及普通微量液体粘度测量装置尚未集成化，仅适用于在实验室内由专业人员使用而不适合于在日常环境中由非专业人员操作来检测人体血液粘度的局限；提供一种便于携带、操作简单、用血量少、实时检测人体血液粘度的测量仪。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

如图1所示，该测量仪包括：一电源20与一压力源1连接，压力源1通过一三通2与一输液管4的第一端相连接，一装有标定液体的标定液体容器5与该三通2之间通过一阀6连接，该阀6用于控制标定液体进入输液管4；所述输液管4的第二端与一微米管7的第一端连接，该微米管7的第二端与一透明毛细管8的第一端连接，该透明毛细管8的第二端直通大气；一温控单元10与电源20电连接，所述微米管7处于该温控单元10内部，由温控单元10控制微米管7及其中液体的温度；一显示模块11与数据测量及处理单元9电连接，用于显示测量结果；所述透明毛细管8处于所述数据测量及处理单元9内部，该数据测量及处理单元9用于数据测量和计算血液粘度，计算结果由显示模块11显示；一控制单元13与所述阀6、所述数据测量及处理单元9、压力源1电连接，用于控制数据测量、处理以及压力源的工作。

上述技术方案中，所述温控单元10引用本发明人于2002年11月15日申请的专利，申请号为02148679.4，名称为“适于微型实验段内调温控温的方法和专用装置”；本发明的微米管7安置于该温控单元10的实验段流道中。

上述技术方案中，所述数据测量及处理单元9由测量模块21和计算模块22组成；测量模块21中包括第一光电组件23、第二光电组件24和计时电路25，所述第一光电组件23和第二光电组件24都采用一光发射器和一光接收器分别放置在所述透明毛细管8两侧并靠近所述透明毛细管8，用于检测透明毛细管8中液体液面到达，并向数据测量及处理单元9发送液面到达信号；在测量过程中，血液会在压力源的作用下在微米管7和透明毛细管8中流动；所述测量模块21设置为：当第一组光电组件23检测到透明毛细管8中的血液端面经过时，计时电路25开始计时，当第二组光电组件24检测到毛细管中血液端面经过时，计时电路25停止计时并将记录的时间数据输入到计算模块22中；所述计算模块22设计为根据相对测量法计算血液的黏性系数。

本发明采用的相对测量法为：将与测量仪器中的微米管7的几何参数有关的量设为常数C，液体黏性系数表示如下，

$\mathrm{\μ}=C\frac{\mathrm{\ΔP}}{Q}$

常数C表示为：

$C=\mathrm{\μ}\frac{Q}{\mathrm{\ΔP}}$

其中μ表示液体的黏性系数，Q表示微米管7中液体的流量，ΔP表示微米管7中液体两端的压力差；本发明通过将已知黏性系数μ_标的标定液体在压力源1的作用下流过微米管7，在透明毛细管8中由测量模块21测量标定液体流过两组光电组件23、24所用的时间t_标，并存储该时间数据；当血液流过两组光电组件23、24时，以同样的方式测量所用的时间t_测；则血液的粘度系数μ_测为：

其中，Q_标，Q_测分别为标定液体和待测血液的流量；L为两组光电组件23、24之间的距离，D为透明毛细管8的内直径。

本发明设计采用相对测量法是为了校核仪器的状态，更重要的是消除微米管7的几何尺寸误差：因为本发明的仪器的输液管4、微米管7和透明毛细管8为一次性使用，每个替换管的加工误差不一定相同，而根据如下Hagen-Poiseuille公式：

(其中，d为微米管7的内直径，k为微米管7的长度)

可见，流量与管道直径d的四次方成正比，加工误差是影响测量误差的主要误差，因此本发明采用相对测量法把这一因素消除。

上述技术方案中，所述的压力源1采用微型压力源。

上述技术方案中，所述控制单元13包括标定按键、清零按键和测试按键在内的至少三个按键及相应的电路。

上述技术方案中，所述控制单元(13)还包括一输入模块，与温控单元(10)电连接，用于设定温控单元的工作温度。

本发明提供的具有实时检测人体血液粘度的测量仪工作过程如下：

标定过程：

1.打开电源1，开启温控单元10，设定温度，待其稳定工作。

2.控制单元13打开标定液体容器5的阀6，使标定液体进入输液管4和微米管7，关闭阀6。

3.按下控制单元13的标定键，压力源1开始工作，标定液体在压力作用下流过微米管7和透明毛细管8，数据测量及处理单元9测量标定液体流过两组光电组件23、24所用的时间t_标，并存储该时间数据，标定过程结束；控制单元13控制压力源1将输液管4、微米管7及透明毛细管8中的液体全部吹静后暂停工作。

测量过程：

4.将输液管4、微米管7及透明毛细管8整体取下，用输液管4的第一端凭借输液管4和微米管7的毛细作用吸取待测的血液样品；

5.将包含待测血液样品的输液管4、微米管7及透明毛细管8整体安装到仪器上；

6.按下控制单元13的清零按键对数据测量及处理单元9清零，然后按下控制单元13的测量按键，此时压力源1开始工作；

7.血液样品在压力源1的作用下，流经微米管7和透明毛细管8，由数据测量及处理单元9进行测量血液流过两组光电组件23、24所用的时间t_测和计算粘度μ_测，将计算结果输入到显示模块11；

8.显示模块11显示血液样品的黏性系数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：清除操作和读数误差，检测精度和自动化程度高；用血量较小，只用约20ul血液即可测量；输液管4、微米管7及透明毛细管8为一次性使用，避免感染等；操作简单，便于携带，适合在医院临床或普通家庭使用检测人体血液粘度。

附图说明

图1是本发明的结构框图；

图2是数据测量及处理单元结构框图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1

参考图1，制作一本发明的具有实时检测人体血液粘度的测量仪，包括：电源20，压力源1，三通2，输液管4，阀6，装有标定液体的标定液体容器5，微米管7，透明毛细管8，温控单元10，数据测量及处理单元9，显示模块11和控制单元13。

压力源1采用市场所售的便携式的微型压力泵，比如松下EW3110血压计中的微型泵。

输液管4采用内径2mm，长度为5mm的玻璃管，该输液管4的一端通过密封橡胶圈与三通2连通，另一端与微米管7通过密封胶固定连通。

标定液体容器5体积为2ml，内装标定液体，该液体为10^-5mol浓度的硼酸溶液，其黏性系数在25摄氏度时为8.9×10^-4Pa·S。

透明毛细管8的内径为D＝1mm，内径的均匀度为±1％，其长度大于数据测量及处理单元9中的测量模块21中两组光电组件23、24之间的距离。测量模块21中的两组光电组件23、24都采用一发光二极管和一光敏二极管，放置在透明毛细管8两侧，并靠近透明毛细管8的外壁，用以测量透明毛细管8中液体端面到达情况，如图2所示。当液体的端面到达第一对光电组件23时，液体阻断光路，该组光电组件23输出一个触发信号触发计时电路25开始计时，当液体端面到达第二光电组件24时，液体阻断光路，该组光电组件24输出一个触发信号触发计时电路25停止计时。本实施例中，两组光电组件23、24之间沿透明毛细管8方向的距离为3mm。

温控单元10使用本发明人于2002年11月15日申请的，申请号为02148679.4的“适于微型实验段内调温控温的方法和专用装置”，该装置可以满足本发明对于温控设备小型化的要求，本实施中温控单元的控制温度设置为固定的25摄氏度。

微米管7的内直径为d＝200um，均匀度为±5％，长度50mm；微米管7的第一端通过密封胶与输液管4连通，第二端通过密封胶与计量用的透明毛细管8连通；微米管7及两端的密封部分完全放置在温控单元10的实验段流道中，使得微米管7中的液体在恒温状态下流过微米管7。

显示单元11采用北京青云创新公司生产的LCM12232B，工作电压5V，最大工作电流1mA，不带字库，主控制器芯片是SED1520的图形点阵式液晶模块。

控制单元13包含标定按键、清零按键、测试按键及相应的按常规方式连接的电路。

该实施例的工作过程如下：

标定过程：

1.打开电源20，开启温控单元10，待其稳定工作。

2.控制单元13开启标定液体容器5的阀6，30秒后，标定液体进入输液管4和微米管7，关闭标定液体容器5的阀6。

3.按下控制单元13的标定键，此时压力源1开始工作，标定液体在压力作用下流过微米管7和透明毛细管8；数据测量及处理单元9对流量进行测量，过程如下：液体端面先后经过测量模块21的两组光电组件23、24，计时电路25记录下液体端面移动经过两组光电组件23、24之间的距离所用的时间t_标，并存储该数据；

4.压力源1继续工作30秒，将输液管4、微米管7和透明毛细管8中的残留标定液体全部从透明毛细管8的第二端吹出，标定过程结束，压力源1暂停工作。

测量过程：

5.将输液管4、微米管7及透明毛细管8整体取下，用输液管4的第一端凭借输液管4和微米管7的毛细作用吸取待测的血液样品；

6.将包含待侧血液样品的输液管4、微米管7及透明毛细管8整体安装到仪器上；

7.按下控制单元13的清零按键对数据测量及处理单元9清零，然后按下控制单元13的测量按键，此时压力源1开始工作；

8.血液样品在压力源1的作用下，流经微米管7和透明毛细管8，由数据测量及处理单元9进行测量血液流经两组光电组件23、24所用的时间t_测，根据下述公式计算出血液的粘度：

9.数据测量及处理单元9把血液粘度值输入到显示模块11，显示粘度值。

上述血液粘度测量仪中的输液管4、微米管7和透明毛细管8均为一次性使用，下一次测量时换用新的参数相同的器件。

实施例2

参照图1所示，实施例1中的输液管4、微米管7和透明毛细管8还可以做成一个整体的管道，其中各段的内径参数同实施例1，这样做成一个整体管的好处是便于更换。

实施例3

参照图1所示，在实施例1或实施例2的基础上，控制单元13还包括一输入模块(图中未示出)，与温控单元10连接，用于设定控制温度；根据环境温度，可通过该模块输入一接近环境温度的温度数值，来设定温控单元10的工作温度，这样可以使得温控单元10在不同的环境温度下很快地达到设定的工作温度，并且稳定工作。本实施例的输入模块可以设定控制温度的取值范围为18摄氏度、20摄氏度、22摄氏度、24摄氏度、26摄氏度、28摄氏度、30摄氏度、32摄氏度；数据测量及处理单元9设计为：预先存储标定液体在上述不同温度下的粘度值列表，当设定温控单元10的工作温度时，数据测量及处理单元9会根据设定的温度从存储的标定液体粘度值列表中提取相应温度的粘度值用于血液粘度的计算。

Claims (7)

1.一种具有实时检测人体血液粘度的测量仪，其特征在于，包括：一电源(20)与一压力源(1)连接，压力源(1)通过一三通(2)与一输液管(4)的第一端相连接，一装有标定液体的标定液体容器(5)与该三通(2)之间通过一阀(6)连接，该阀(6)用于控制标定液体进入输液管(4)；所述输液管(4)的第二端与一微米管(7)的第一端连接，该微米管(7)的第二端与一透明毛细管(8)的第一端连接，该透明毛细管(8)的第二端直通大气；一温控单元(10)与电源(20)电连接，所述微米管(7)处于该温控单元(10)的内部，由温控单元(10)控制微米管(7)及其中液体的温度；一显示模块(11)与数据测量及处理单元(9)电连接；所述透明毛细管(8)处于所述数据测量及处理单元(9)内部，用于数据测量和计算血液粘度，计算结果由显示模块(11)显示；一控制单元(13)与所述阀(6)、所述数据测量及处理单元(9)、压力源(1)电连接。

2.根据权利要求1所述的具有实时检测人体血液粘度的测量仪，其特征在于，所述数据测量及处理单元(9)由测量模块(21)和计算模块(22)组成。

3.根据权利要求2所述的具有实时检测人体血液粘度的测量仪，其特征在于，所述测量模块(21)中包括第一光电组件(23)、第二光电组件(24)和计时电路(25)，所述第一光电组件(23)和第二光电组件(24)采用一光发射器和一光接收器分别放置在所述透明毛细管(8)两侧并靠近所述透明毛细管(8)。

4.根据权利要求3所述的具有实时检测人体血液粘度的测量仪，其特征在于，所述测量模块(21)设置为：当第一组光电组件(23)检测到透明毛细管(8)中的液体端面经过时，计时电路(25)开始计时，当第二组光电组件(24)检测到毛细管中液体端面经过时，计时电路(25)停止计时并将记录的时间数据输入到所述计算模块(22)中。

5.根据权利要求1所述的具有实时检测人体血液粘度的测量仪，其特征在于，所述控制单元(13)包括标定按键、清零按键和测试按键在内的至少三个按键及相应的常规电路连接。

6.根据权利要求1所述的具有实时检测人体血液粘度的测量仪，其特征在于，所述控制单元(13)包括一输入模块，该输入模块与温控单元(10)电连接，用于设定温控单元(10)的工作温度。

7.根据权利要求3所述的具有实时检测人体血液粘度的测量仪，其特征在于，所述光发射器为发光二极管；所述光接收器为光敏二极管。

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