CN204086121U - 一种血液检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种血液检测装置，涉及利用红外光、可见光或紫外光来测试或分析血液元素的光电检测装置，包括光源发射部分、光电接收部分、光电信号转换部分和信号采集处理部分；该装置基于光学比浊法进行血液检测，装置的软件使用基于虚拟仪器的Labview，避免了软件固化在仪器里，实现了不改动硬件仅通过软件的升级就能增强仪器的检测功能。该装置具有无损纤维、不受自然光干涉影响、可捕捉凝固过程的细微变化，精度高，准确性较好的特点。

Description

一种血液检测装置

技术领域

本实用新型的技术方案涉及利用可见光来测试分析血液多种成分的光电检测装置，具体地说是一种血液检测的光电检测装置。 

背景技术

现有的血液测量仪器大部分都使用单色光源，不能满足不同检测项目需要不同波长光源的要求，因此他们所能测试项目比较少，不能满足医院多方面的要求。同时，反应容器没有加入搅拌，试剂混合不均匀，因而测量结果也较不准确。大部分血液检测装置当前使用的软件开发系统复杂难懂，数据的存储量很少，同时由于软件固化在硬件仪器中，因此仪器的功能不易修改，升级非常繁琐。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种血液检测装置，涉及利用红外光、可见光或紫外光来测试或分析血液元素的光电检测装置，包括光源发射信号部分、光电接收部分、光电信号转换部分和信号采集处理部分；该装置基于光学比浊法进行血液检测，装置的软件使用基于虚拟仪器的Labview，避免了软件固化在仪器里，实现了不改动硬件仅通过软件的升级就能增强仪器的检测功能。该装置具有无损纤维、不受自然光干涉影响、可捕捉凝固过程的细微变化，精度高，准确性较好的特点。 

上述血液检测装置包括光源发射信号部分、光电接收部分、光电信号转换部分和信号采集处理部分；其中，光源发射信号部分为LED双色光源，光电接收部分由光电池和调理电路构成，信号采集处理部分包括采集卡、计算机的接口适配器和计算机。装置采用双色光二极管为恒定光源，光束穿过被测体。在被测体的另一端有硅光电池接收光线。被测体发生了一定的理化反应，导致相应接收到的光源信号也随之改变。硅光电池将光信号的变化转换成电信号的变化，仪器将电信号的变化显示出来，然后对其分析判断。 

上述血液检测装置可以多个检测通道共用一套控制系统，该控制方式以PC机作为上位机，多功能数据采集卡和简单的控制电路作为下位机。系统通过多功能数据采集卡和电路控制板之间的交互信息，实现对执行机构的控制和输入信号的采集，由PC机对采集的信号进行存储、分析并计算处理，输出结果。该控制系统有友好的界面，操作与监视较为方便，而且成本比较低，可靠性比较高。 

上述血液检测装置的硬件电路设计主要有两大部分，分别为信号采集系统和辅助控制逻辑部分。信号采集系统主要包括激励电路、采集电路、调理电路三部分，主要功能是进行检测信号的采集。辅助控制部分电路受简单的布尔信号控制，实现对仪器整体功能控制，包括37±0.2摄氏度恒温控制，对搅拌子起停以及搅拌速度调整，对光强的调整，双色光源切换和对采样的同步控制等。多功能数据采集卡要对信号进行A/D转换、D/A变换及数字IO控制，最后把数字信号送入PC机，由软件进行数据处理，完成检测仪器与计算机的信息交互。整体硬件功能齐全，结构简单，成本低廉，易生产，其各种复杂的分析处理功能均通过软件控制实现。 

上述血液检测装置由四大部分组成，分别为变压器、调理电路板、电源电路板和工作台。工作台有两部分组成，一部分是预温板，上面有6×6个小的样品预温孔和6个大的试剂预温孔，材质是导热的金属，侧面有两个加热槽，用来放置加热棒，另一部分是样品检测板，它上面有四个检测孔，左右两侧分别为发射和接收器件，本装置使用双色发光二极管为发射器件，接收器件使用硅光电池。装置采用精准的机械定位保证四个检测通道光电发射与光电接收的光轴一致，全部四个发射部件发射的光束平行，光强一致，同时四个接受部件的接收面积相同，保证了检测的重复性、一致性。本装置采用光学法进行检测，接收器件使用的是硅光电池，此器件对光线特别敏感，所以，安装发射和接收器件的零件一定要采用黑色阳极氧化的工艺。同时光轴要位于试样中心，这样杂光的影响才能够降到最低。 

上述血液检测装置，所述调理电路由激励电路、光电调制电路、光电接收和转换电路、解调电路、滤波放大电路构成。其中激励电路如图所示，光电调制电路如图所示，光电接收和转换电路如图所示，解调电路如图所示，滤波放大电路如图所示。 

上述血液检测装置，所述采集卡为多功能数据采集卡6251，计算机是普通的PC机，计算机的接口 适配器是公知的，均可通过商购得到。 

本实用新型的有益效果是：将可调的双光源(波长为660nm红光和405nm蓝光)引入血液检测装置，因此大大增多了凝血检测的项目。 

检测系统的配置是在PC机，采集卡和采集控制硬件的基本构架基础上，进行了系统构建，由于PC机具有高可靠性、环境适应性强、良好的可维护性等优点，使其在自动测试和控制系统中得到了广泛应用。在凝血检测系统中也逐渐大量使用PC机进行技术改造，提高了生产效率，增加了检测项目。本检测系统的硬件功能简单，大部分功能由软件实现，易于生产和功能升级。 

凝血检测系统使用双光束光学比浊法进行检测，具有无损试样、不受自然光干涉影响、可捕捉凝固过程的细微变化、精度高、准确性较好等特点。软件的信号处理功能使得凝血检测单通道的重复性和多通道的一致性均达到检测规程的要求。 

机械结构的设计保证了检测的精度，发射和接收器件的零件采用黑色阳极氧化的工艺大大降低了杂光的影响。 

在凝血检测系统的软件设计上采用了在数据采集领域中越来越显现优势的虚拟仪器，从而克服了传统软件编程语言存在的编写硬件接口程序以及数据处理程序繁杂的问题，避免了软件固化在仪器里，实现了不改动硬件仅通过软件的升级就能增强仪器的检测功能.同时文中对凝血检测系统功能的实现多依靠软件，因而使用灵活，性价比高，易于功能升级。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

图1是本实用新型一种凝血检测装置组成框图。 

图2是本实用新型一种凝血检测装置的整体结构示意图。 

图3是本实用新型一种凝血检测装置样品检测板的机械布置图。 

图4是本实用新型一种凝血检测装置的激励电路图。 

图5是本实用新型一种凝血检测装置的光电调制电路图。 

图6是本实用新型一种凝血检测装置的光电转换电路图。 

图7是本实用新型一种凝血检测装置的解调电路图。 

图8是本实用新型一种凝血检测装置的滤波放大电路图。 

图9是本实用新型一种凝血检测装置的计算机工作流程图。 

具体实施方式

图1所示凝血检测装置组成框图，本实用新型涉及一种凝血检测装置，包括PC机、数据采集卡、激励电路、采集电路、调理电路及辅助功能控制电路。 

图2所示整体结构示意图，所述凝血检测装置中各个构成部件的连接是：LED发射光源安装在工作台检测样品的一侧孔中，硅光电池安装在另一侧孔中，两部件光轴一致，且光轴位于试样中心。该装置利用激励电路和光电调制电路所产生的信号控制LED发射光源，发出的光经被测目标物照射到硅光电池上，硅光电池的输出连接光电转换电路、解调电路和滤波放大电路，滤波放大接数据采集卡，采集卡接计算机，计算机通过数据采集卡输出信号控制搅拌电机、调制电路和解调电路。 

凝血检测装置的工作台由两部分组成，一部分是预温板，上面有6×6个小的样品预温孔和6个大的试剂预温孔，用来在检测前对样品和试剂进行预热。工作台整体材质是导热的金属，侧面有两个加热槽，用来放置加热棒，通过金属热传导控制工作台温度；另一部分是样品检测板，它上面有四个检测孔，前后两侧为两个小电路板，分别装有发射和接收器件，使用发光二极管为发射器件，使用硅光电池为接收器件。发射端电路板朝向外侧，便于调试电路时通过改变电位器阻值去进一步调节二极管工作点。接收端的电路 板除了装有硅光电池外还有一个温度传感器AD590，它通过涂在四周的导热硅胶测量工作台的温度。凝血检测的很多项目都需要加搅拌，因此设计了一个简单机构实现搅拌，具体的做法是在对应试样瓶下面安装直流小电机，每个试样瓶一个，在其主轴上安装小磁铁，隔着试样瓶吸引瓶中的金属搅拌子旋转。搅拌电机与试样瓶的距离不能太远也不能太近，应使得试样瓶内的搅拌子可自由的跟随搅拌电机转动。 

图3所示凝血检测装置的样品检测板的机械布置图，接收部件与发射部件一定要平行，保证光电发射与光电接收的光轴一致。由检测的工作原理可知，本申请采用光学法，为了保证四个检测通道检测的一致性，要求四个发射部件发射的光束平行，光强一致，同时四个接受部件的接收面积相同，这就要求四个发射和接收部件定位精度高，它将直接影响检测的重复性、一致性。本仪器采用光学法进行检测，接收器件使用的是硅光电池，此器件对光线特别敏感，所以，安装发射和接收器件的零件一定要采用黑色阳极氧化的工艺。同时光轴要位于试样中心，这样杂光的影响才能够降到最低。同时发射和接收部件的安装位置直接影响使用试剂与血浆的量，必须保证检测液面高于它们，才能使得检测准确。因此，为了节约试剂的使用量，应尽量使其向下放置，但同时试管的底部还有搅拌子，放置位置应该闪过搅拌子。最右边的通道为一个闭合的发射接收通道，它不用来检测血液样本，所以没有插试管的孔，只直接接收二极管的光作为其他通道的参考，这样可以有效滤除电压不稳等造成的噪音信号。 

图4所示凝血检测装置的激励电路图，本装置是使用双色发光二极管来做为激励光源，易于受到外界自然光的影响，而检测信号又均为微弱信号，因此为了减少噪声，提高检测精度，本申请对光源进行了调制。调制中的载波信号是由振荡电路产生，载波信号频率达到15KHZ。 

图5所示凝血检测装置的光电调制电路图，发光二极管发出的光为调制信号，载波信号是振荡信号正弦波经过比较器发出的方波信号，由T1进入电路，和调制信号相乘进行调制。三极管T3、T4是控制发光二极管的亮灭开关(两种波长光源)。为了正确地进行调制，载波信号的频率必须远远大于调制信号的角频率，通常至少大于10倍。在这种情况下解调时滤波器能较好地将调制信号与载波信号分开，检出调制信号。本装置的信号频率不太高，因而载波15KHZ就满足要求。 

图6所示凝血检测装置的光电转换电路图，光电转换电路使用硅光电池将光强的变化转化为电流的变化，再通过I/V变换将电流的变化转化为电压的变化。 

图7所示凝血检测装置的解调电路图，本装置采用精密整流型相敏检波电路对信号进行解调，连接运放输出端(图中U2所示)的是两个由调制后方波信号控制的开关器件V1和V2。考虑到要同时对5路采集信号进行解调，本设计采用分频后的方波信号控制的模拟开关MAX353实现解调。 

图8所示凝血检测装置的滤波放大电路图，采集信号解调出来后，利用反相输入一阶低通滤波电路来对输入信号进行滤波放大，而后成为可输入计算机进行处理的信号。 

图9所示凝血检测装置的计算机工作流程图是：开始    加热进程    输入病人资料    选择检测项目    仪器调整    调出参数    开始检测 

数据过滤处理    保存并打印结果 

实施例1 

将凝血检测系统用于血小板聚集功能检测实验，步骤是：全血经低速离心，去除红细胞、白细胞，制备富含血小板血浆(PRP)。在特定的连续搅拌条件下于富含血小板血浆(PRP)中加入诱导剂时，由于血小板发生聚集，悬液的浊度就会发生相应的改变。在血浆的一侧利用二极管作为光源，对光信号进行调制；在血浆的另一侧光电池将浊度的变化转换为电信号的变化，将该电信号送入调理电路，调理电路对输入的电信号进行解调、滤波和放大以后再传至采集卡并被采集变成相应的数字量，送入计算机中予以记录，根据聚集曲线可计算出血小板聚集程度和时间。 

实施例2 

将凝血检测系统用于凝血四项(凝血酶原时间、活化部分凝血活酶时间、纤维蛋白原、凝血酶时间)检测实验，步骤是：在贫含血小板血浆(PPP)中，加入标准量活化剂，血浆会发生凝固。凝固发生时，血浆的 浊度会发生变化；而凝固完成，血浆的浊度会平稳固定下来。在血浆的一侧利用二极管作为光源，对光信号进行调制；在血浆的另一侧光电池将浊度的变化转换为电信号的变化。将该电信号送入调理电路，调理电路对输入的电信号进行解调、滤波和放大以后再传至采集卡并被采集变成相应的数字量，送入计算机中予以记录，根据浊度曲线可找出凝固终点。 

Claims (1)

1.一种血液检测装置，该装置包括光源信号发射部分、光电接收部分、光电信号转换部分和信号采集处理部分；其特征在于：其中，光源信号发射信号部分为LED双色光源，光电接收部分由光电池和调理电路构成，信号采集处理部分包括采集卡、计算机的接口适配器和计算机；该装置采用双色光二极管为恒定光源，可采用660nm波长的红光源和405nm波长的蓝光源，在被测体的另一端由硅光电池接收光线，硅光电池将光信号的变化转换成相应电信号的变化；计算机对接收到的电信号分析判断并显示；其硬件电路主要包括两大部分，信号采集系统和辅助控制逻辑部分；信号采集系统的内部电路包括激励电路、采集电路、调理电路，辅助控制逻辑部分电路受简单的布尔信号控制，包括37±0.2摄氏度恒温控制、对搅拌子起停以及搅拌速度调整、对光强的调整、双色光源切换和对采样的同步控制；所述检测装置的工作台由两部分组成，一部分为预温板，上面有6×6个小的样品预温孔和6个大的试剂预温孔，材质是导热的金属，侧面有两个加热槽，用来放置加热棒，另一部分是样品检测板，它上面有四个检测孔，左右两侧分别为发射和接收器件；该装置采用机械定位保证四个检测通道光电发射与光电接收的光轴一致，四个发射部件发射的光束平行，光强一致，同时四个接收部件的接收面积相同，安装发射和接收器件的零件采用黑色阳极氧化的工艺。