CN207263624U - 一种半氧饱和度分压测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于医疗器械技术领域，提供一种半氧饱和度分压测量装置，属于医疗器械技术领域，包括底座以及布置在底座上的流通池、光路模块和流路模块，装有待测样品的流通池位于光路模块的光路上，流路模块与流通池通过液体管道相连通，滤光片通过可拆卸滤光片安装机构装入光路模块的光路上。本实用新型装置能够根据不同待测样品更换相应的滤光片并对待测样品的温度进行精确控制，提高测量效率和测量准确性，适用于血液或其他氧载体携氧‑释氧能力的检测。
Description
技术领域
本实用新型属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种能够准确检测半氧饱和度分压(P50)的测量装置。
背景技术
目前，血液等氧载体的携氧-释氧能力通常采用半氧饱和度分压P50来表征，市面上检测氧载体半氧饱和度分压设备多为由其他参数计算得到P50的间接测量设备，而现有的直接检测P50的设备一般要求在37℃的温度条件下，采用分光法利用血红蛋白携氧前后不同的特征光谱，来确定血液中氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白的比例，将氧合血红蛋白达到50％时的氧分压值作为P50值。但是，该类设备通常存在的问题有：①其光谱波长范围较单一，只设定了适用于人天然血红蛋白的560/570nm两个波长，无法适用于其他化学改构类血液代用品的检测；②温度控制精确度低，调温时波动大，使得温度不能稳定在预定的温度，以致氧亲和力忽高忽低，使得测量结果不准确；③流通池的设计有缺陷，即流通池未密封，使得样品轻微地暴露在空气中，使释氧过程变得非常缓慢而延长测量周期，同时，可能造成无法完成脱氧而测量失败；④检测过程中设置参数、执行节点比较多，需要人工手动操作，中间环节设置顺序、执行节点判断需要借助人工经验，因而操作过程繁琐，调节复杂，检测周期长。因此急需一款操作操作更智能简便、检测结果更精确的半氧饱和度分压测量装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决上述问题，提供一种操作简单、使用方便、能够准确检测半氧饱和度分压的测量装置。
本实用新型的上述目的是由以下解决方案来实现的：
一种半氧饱和度分压测量装置，包括底座(1)以及布置在底座(1)上的流通池(7)、光路模块(2)和流路模块(3)，装有待测样品的流通池(7)位于光路模块(2)的光路上，流路模块(3)与流通池(7)通过液体管道相连通，所述光路模块(2)中的滤光片通过可拆卸滤光片安装机构(9)装入光路模块(2)的光路；所述可拆卸滤光片安装机构(9)包括安装座(91)和滤光片固定板(92)，安装座(91)固定在光路模块(2)的光路上，滤光片嵌入到滤光片固定板(92)的通孔槽中，滤光片固定板(92)插入到安装座(91)的凹槽中，光线依次穿过安装座(91)的通孔、滤光片固定板(92)的通孔槽和滤光片透出。
上述半氧饱和度分压测量装置中，所述流通池(7)设有透光的流通池主体(75)，流通池主体(75)内设有相互连通的样品池(70)和缓冲池(711)，样品池(70)密封连接有进液与排气接头(71)、液气出入接头(77)、氧分压传感器(78)和用于检测待测样品温度的第一温度传感器(76-1)，缓冲池(711)密封连接有抽气接头(72)。
上述半氧饱和度分压测量装置中，所述流通池主体(75)上部设置有两个具有通孔的封口塞(73)，封口塞(73)分别通过密封圈(74)固定于流通池主体(75)上并分别与样品池(70)、缓冲池(711)相连通。
上述半氧饱和度分压测量装置中，所述流通池(7)设置有加热座(710)，流通池主体(75)置于加热座(710)的凹槽中固定，与样品池(70)所在光路所对应的加热座(710)座体上开设有用于透过光线的通孔。
上述半氧饱和度分压测量装置中，所述加热座(710)的座体上内嵌有用于检测加热座(710)温度的第二温度传感器(76-2)，第一温度传感器(76-1)和第二温度传感器(76-2)分别电连接到温控单元(8)。
上述半氧饱和度分压测量装置中，所述流路模块(3)包括氮气气体流路、空气气体流路和液体流路，其中，所述氮气气体流路和空气气体流路通过两位三通电磁隔离阀(32)和三通接头(31)连接到流通池(7)的液气出入接头(77)；所述液体流路中设置有两位三通电磁隔离夹管阀(33)，两位三通电磁隔离夹管阀(33)的排液端通过三通接头(31)连接到流通池(7)的液气出入接头(77)，其抽气端连接到流通池(7)的抽气接头(72)，其出口端连接一蠕动泵(34)。
上述半氧饱和度分压测量装置中，所述空气气体流路连接到两位三通电磁隔离阀(32)的一端，其流路上依次布置有相互连通的两通常闭电磁隔离阀(36)、针式限流阀一(35-1)、空气减压阀(37)和空气瓶。
上述半氧饱和度分压测量装置中，所述氮气气体流路连接到两位三通电磁隔离阀(32)的一端，其流路上依次布置有相互连通的针式限流阀二(35-2)、氮气减压阀(38)和氮气瓶。
上述半氧饱和度分压测量装置还包括安装于底座(1)上的主控制箱(6)，主控制箱(6)包括数模转换与逻辑控制单元(61)、显示与操作平台(62)和控制板(63)，显示与操作平台(62)和控制板(63)分别电连接到数模转换与逻辑控制单元(61)，数模转换与逻辑控制单元(61)包括植入控制软件的主控芯片，显示与操作平台(62)包括显示屏和操作面板，控制板(63)包括电接口和电信号处理电路。
上述半氧饱和度分压测量装置中，所述光路模块(2)、流路模块(3)、流通池(7)中的温控单元(8)、氧分压传感器(78)和温度传感器(76)均通过主控制箱(6)的控制板(63)电连接到主控制箱(6)。
上述半氧饱和度分压测量装置中，所述底座(1)的两侧各设置一个把手，底座(1)底部安装四个导向轮或橡皮垫。
上述半氧饱和度分压测量装置中，所述光路模块(2)的光路上依次布置有第一平凸透镜(22)、第一隔热片(23)、第二隔热片(24)、第二平凸透镜(25)、散光片(26)、流通池(7)、第三平凸透镜(27)、能量分光镜(28)，从能量分光镜(28)处分两路，一路由第一滤光片(29)、第一光电倍增管(211)组成，另一路由第二滤光片(210)、第二光电倍增管(212)组成。
本实用新型由于采取以上设计，具有如下特点：本实用新型装置通过优化光路设计，通过可拆卸滤光片安装机构将滤光片安装在光路上，即插即用，无需调整滤光片位置，便于根据不同待测样品更换相应的滤光片，以测量更多种的样品；采用主控制箱对两路温度传感器和温控单元进行控制，从而对待测样品的温度进行精确控制；通过在流通池接头处采用密封措施，增强流通池的密封性，防止待测样品暴露在空气中；采用主控制箱对检测过程进行自动控制，减少人工参与，提高测量效率和测量准确性。
附图说明
图1为本实用新型装置的立体结构分解图；
图2为流通池的结构分解图；
图3为加热座的结构示意图；
图4为本实用新型装置的结构框图；
图5为光路模块的结构示意图；
图6为可拆卸滤光片安装机构的结构分解图；
图7为流路模块的结构示意图。
主要标号：
1：底座；
2：光路模块；21：光源，22：第一平凸透镜，23：第一隔热片，24：第二隔热片，25：第二平凸透镜，26：散光片，27：第三平凸透镜，28：能量分光镜，29：第一滤光片，210：第二滤光片，211：第一光电倍增管，212：第二光电倍增管；
3：流路模块，31：三通接头，32：两位三通电磁隔离阀，33：两位三通电磁隔离夹管阀，34：蠕动泵，35-1：针式限流阀一，35-2：针式限流阀二，36：两通常闭电磁隔离阀，37：空气减压阀，38：氮气减压阀，39：废液容器；
4：外壳，5：电源输入端；
6：主控制箱，61：数模转换与逻辑控制单元，62：显示与操作平台，63：控制板，64：电源模块；
7：流通池；70：样品池，71：进液与排气接头，72：抽气接头，73：封口塞，74：密封圈，75：流通池主体，76-1：第一温度传感器，76-2：第二温度传感器，77：液气出入接头，78：氧分压传感器，79：搅拌机构，710：加热座，711：缓冲池；
8：温控单元；9：可拆卸滤光片安装机构，91：安装座，92：滤光片固定板，93：卡环,94：螺钉。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本实用新型半氧饱和度分压测量装置进行详细说明。
如图1所示，本实用新型装置采用模块化设计，包括底座1、外壳4以及布置在底座1上并置于外壳4内的光路模块2、流路模块3、流通池7和主控制箱6，装有待测样品的流通池7位于光路模块2的光路中，并与光路模块2形成一个整体；流路模块3与流通池7通过液体管道相连通，流通池7、光路模块2和流路模块3分别电连接到主控制箱6，主控制箱6设置有电源输入端5用于接外部电源。
底座1是整个装置的搭载平台，各个模块、部件在该平台上进行组装。底座1的两侧各设置一个把手，便于搬运；底座底部可选择地安装四个导向轮或橡皮垫，方便移动或固定放置。
流通池7位于光路模块2的光路中并与光路模块2形成一个整体硬件结构，参照图2，流通池主体75为方形结构，具有良好的透光性与气密性，流通池主体75内置有用于装载待测样品的样品池70和用于防止样品池70中待测样品倒流的缓冲池711，样品池70与缓冲池711通过一细管连通；流通池主体75上部设置有两个中间具有通孔的封口塞73，封口塞73分别通过密封圈74固定流通池主体75上，进液与排气接头71和抽气接头72下部分别安装在封口塞73通孔内并分别与样品池70、缓冲池711相连通；第一温度传感器26-1、液气出入接头77和氧分压传感器78分别安装在流通池主体75的侧面，并与样品池70相连通，其中，氧分压传感器78通常采用氧电极；搅拌机构79穿设于样品池70的底部，用于搅拌样品池70中的待测样品。上述流通池7中与样品池70相连通的结构均采用密封措施，保持样品池70的良好气密性，防止样品池70中的待测样品暴露在空气中。
如图1和图3所示，加热座710固定于光路模块2的光路上，其为水平放置的U形结构，流通池7的主体75置于加热座710的U形槽中固定，样品池70所对应的两侧U形壁开设有通孔，用于透过光线；第二温度传感器76-2嵌入到加热座710的座体内，第一温度传感器76-1和第二温度传感器76-2分别用于监测样品池70中液体温度和加热座710的温度，并分别电连接到温控单元8，实现对待测样品温度的精确控制。
图4为本实用新型装置的整个结构框图，如图4所示，主控制箱6整体安装在底座1上，主要包括数模转换与逻辑控制单元61、显示与操作平台62、控制板63和电源模块64，显示与操作平台62和控制板63分别电连接到数模转换与逻辑控制单元61，其中：
数模转换与逻辑控制单元61是主控制箱6的大脑，用于对整个装置工作过程的逻辑判断、动作控制，包括主控芯片、数模转换器件、存储器件以及其他外围电路、接口，主控芯片中植入有控制软件。其中，数模转换与逻辑控制单元61的主控芯片采用常规的处理器均能满足要求，例如，市场上常见的ARM架构处理器，植入主控芯片中的控制软件可在现有常规控制软件的基础上，增加数模转换结果显示单元，并通过外部设置参数、开关执行顺序及约束条件即可实现。
显示与操作平台62设置在主控制箱6的上表面，包括显示屏和操作面板，显示屏可采用触摸面板，用于显示工作过程数据和结果数据以及工作状态信息，操作面板上设置有操作按钮、LED指示灯，操作按钮用于调节工作参数，例如调节氧分压、光源强度等，LED指示灯包括加热指示灯、搅拌指示灯、进液排气指示灯、运行状态指示灯等。
控制板63包括运放电路、电信号处理电路以及电接口，用于接入电信号并对接入的电信号进行处理。
主控制箱6的箱体上设置有散热孔，箱体内部还内嵌有散热风扇，用于整个装置的散热，防止装置过热影响其工作正常进行；箱体上还设置有电源输入端5以连接外接电源(通常为220V交流电)以及外壳固定组件用于与外壳4连接固定。
电源模块64通过电源输入端5外接220V交流电，并通过内部电源转换模块，将220V交流电转换为24V、±12V、5V直流电，分别供给光路模块2、流路模块3、流通池7和主控制箱6中用电部件使用。
如图5所示，光路模块2为本实用新型装置的测量部件，其与流通池7形成一个整个结构，可单独拆卸，光路模块2的光源21采用发光效率较高、发热少、光谱全的卤素灯，沿光路依次布置有第一平凸透镜22、第一隔热片23、第二隔热片24、第二平凸透镜25、散光片26、流通池7、第三平凸透镜27、能量分光镜28，从能量分光镜28处分两路，分别由不同波长的滤光片(第一滤光片29和第二滤光片210)和光电倍增管(第一光电倍增管211和第二光电倍增管212)形成。第一隔热片23和第二隔热片24分别置于一对相对设置的第一平凸透镜22和第二平凸透镜25之间，防止光源的温度影响流通池7；光源21发出的全谱光经一对平凸透镜折射之后汇聚于焦点，汇聚光强度经过散光片26调节缓冲形成均匀柔光，调节后的光穿过流通池7中的待测样品之后再经过第三平凸透镜27的折射形成平行光，该平行光经过能量分光镜28折射形成两路光路，分别经过波长为560nm的第一滤光片29、第一光电倍增管211和波长为570nm的第二滤光片210、第二光电倍增管212，第一光电倍增管211和第二光电倍增管212分别将光强转换成电压接入主控制箱6的控制板63。
在光路模块2的结构中，第一滤光片29和第二滤光片210均采用可拆卸滤光片安装机构9进行安装。如图6所示，可拆卸滤光片安装机构9包括安装座91、滤光片固定板92和卡环93，其中，滤光片固定板92中部设有安装第一滤光片29或第二滤光片210的通孔槽，第一滤光片29或第二滤光片210装入通孔槽内后用卡环93将第一滤光片29或第二滤光片210卡紧；安装座91置于于光路模块2的光路上并与第一光电倍增管211或第二光电倍增管212固定，其座体上设置有用于安装滤光片固定板92的凹槽，凹槽两侧壁分别设有螺纹孔，凹槽底面设有通孔，滤光片固定板92安装到位时，安装座91的通孔与滤光片固定板92的通孔槽对齐，采用螺钉94拧入两侧螺纹孔将滤光片固定板92固定。只要拧松螺钉94，滤光片固定板92即可快速拔出或插入，从而实现滤光片的即插即用，无需调整滤光片位置，这种可拆卸滤光片安装机构便于根据待测样品不同时更换相应的滤光片，以测量更多种的样品。
以新鲜人血作为待测样品为例，波长为560nm的光透过第一滤光片29后的光强为S1，波长为570nm的光透过第二滤光片210后的光强为S2，则光经过样品池70中的人血，当待测样品氧合时，氧合血红蛋白浓度比较大，对波长为560nm的光吸收较强，光强S1很弱，随着待测样品人血氧离过程的进行，氧合血红蛋白发生氧离，氧合血红蛋白的浓度越来越小，波长为560nm的光吸收量越来越少，光强S1越来越强，而光强S2基本保持不变，该装置通过测量S1和S2的值计算样品在不同氧分压下的氧饱和度，根据样品的氧饱和度值随氧分压变化的过程绘制待测样品的氧解离曲线，从该曲线上读取半氧饱和度分压P50。
如图7所示，流路模块3与流通池7的样品池70相连通，分为氮气气体流路、空气气体流路和液体流路，其中，氮气气体流路和空气气体流路通过两位三通电磁隔离阀32和三通接头31连接到流通池7的液气出入接头77，两位三通电磁隔离阀32一端依次通过两通常闭电磁隔离阀36、针式限流阀一35-1和空气减压阀37连接到空气瓶，两位三通电磁隔离阀32的另一端通过针式限流阀二35-2和氮气减压阀38连接氮气瓶；液体流路具有抽气和排液的功能，在液体流路中设置有两位三通电磁隔离夹管阀33，两位三通电磁隔离夹管阀33的排液端通过三通接头31连接到流通池7的液气出入接头77，其抽气端连接到流通池7的抽气接头72，其出口端连接一蠕动泵34。蠕动泵34工作时，当两位三通电磁隔离夹管阀33切换到抽气状态，流通池7中的样品池70中的气体被抽出，压强降低小于外界大气压，样品容器中的待测样品在外界大气压的作用下通过流通池7的进液与排气接头71进入样品池70中；当两位三通电磁隔离夹管阀33切换到排液状态，样品池70中的液体经流通池7的液气出入接头77、三通接头31、两位三通电磁隔离夹管阀33和蠕动泵34排入废液容器39中。当蠕动泵34不工作时，开始进气过程，即空气气体流路和氮气气体流路分别通过三通接头31和流通池7的液气出入接头77进入样品池70中进行氧合和脱氧。
参照图4，本实用新型装置中光路模块2的第一光电倍增管211和第二光电倍增管212、流路模块3中各电气元件(包括电磁阀、泵等)、流通池7中的温控单元8、搅拌机构79、氧分压传感器78和温度传感器76均通过主控制箱6的控制板63电连接到主控制箱6，主控制箱6中的数模转换与逻辑控制单元61发出控制命令控制各电气元件的动作，使得整个装置自动有序进行。
本实用新型装置的各个部件、模块都可单独组装、拆卸，维护方便；模块之间的电路部分可通过航空插头座连接，流路模块3的气体流路和液体流路通过不同管径的PVC管及硅胶管连接。本实用新型装置采用双温度传感器分别监控样品池70中液体及加热底座710的温度，当样品池70的温度与设置温度产生偏离，采用温控单元8控制加热底座710的加热棒加热或停止加热以便进行温度补偿，从而使温度漂移小于0.1度/min，避免了人为控制产生较大误差；主控制箱6采用自动控制技术(例如自动控制软件)控制各泵阀工作并自动采集各传感器数据，操作方便、快捷，并提高了测量效率和准确性；流通池7的所有接口位置均采用密封圈密封，使得样品的气密性得到提高，增加了测量成功率；光路模块2中的滤光片可以自由更换，使得滤光波长可以灵活改变以测量更多不同的种类的样品，如不同种类血液代用品等。应用自动化控制技术使设备的更智能化，同时提高测量效率、准确性。
本领域技术人员应当理解，这些实施例或实施方式仅用于说明本实用新型而不限制本实用新型，对本实用新型所做的各种等价变型和修改均属于本实用新型公开内容。
Claims (12)
1.一种半氧饱和度分压测量装置，包括底座(1)以及布置在底座(1)上的流通池(7)、光路模块(2)和流路模块(3)，装有待测样品的流通池(7)位于光路模块(2)的光路上，流路模块(3)与流通池(7)通过液体管道相连通，其特征在于，所述光路模块(2)中的滤光片通过可拆卸滤光片安装机构(9)装入光路模块(2)的光路；所述可拆卸滤光片安装机构(9)包括安装座(91)和滤光片固定板(92)，安装座(91)固定在光路模块(2)的光路上，滤光片嵌入到滤光片固定板(92)的通孔槽中，滤光片固定板(92)插入到安装座(91)的凹槽中，光线依次穿过安装座(91)的通孔、滤光片固定板(92)的通孔槽和滤光片透出。
2.根据权利要求1所述的半氧饱和度分压测量装置，其特征在于，所述流通池(7)设有透光的流通池主体(75)，流通池主体(75)内设有相互连通的样品池(70)和缓冲池(711)，样品池(70)密封连接有进液与排气接头(71)、液气出入接头(77)、氧分压传感器(78)和用于检测待测样品温度的第一温度传感器(76-1)，缓冲池(711)密封连接有抽气接头(72)。
3.根据权利要求2所述的半氧饱和度分压测量装置，其特征在于，所述流通池主体(75)上部设置有两个具有通孔的封口塞(73)，封口塞(73)分别通过密封圈(74)固定于流通池主体(75)上并分别与样品池(70)、缓冲池(711)相连通。
4.根据权利要求2或3所述的半氧饱和度分压测量装置，其特征在于，所述流通池(7)设置有加热座(710)，流通池主体(75)置于加热座(710)的凹槽中固定，与样品池(70)所在光路所对应的加热座(710)座体上开设有用于透过光线的通孔。
5.根据权利要求4所述的半氧饱和度分压测量装置，其特征在于，所述加热座(710)的座体上内嵌有用于检测加热座(710)温度的第二温度传感器(76-2)，第一温度传感器(76-1)和第二温度传感器(76-2)分别电连接到温控单元(8)。
6.根据权利要求5所述的半氧饱和度分压测量装置，其特征在于，所述流路模块(3)包括氮气气体流路、空气气体流路和液体流路，其中，所述氮气气体流路和空气气体流路通过两位三通电磁隔离阀(32)和三通接头(31)连接到流通池(7)的液气出入接头(77)；所述液体流路中设置有两位三通电磁隔离夹管阀(33)，两位三通电磁隔离夹管阀(33)的排液端通过三通接头(31)连接到流通池(7)的液气出入接头(77)，其抽气端连接到流通池(7)的抽气接头(72)，其出口端连接一蠕动泵(34)。
7.根据权利要求6所述的半氧饱和度分压测量装置，其特征在于，所述空气气体流路连接到两位三通电磁隔离阀(32)的一端，其流路上依次布置有相互连通的两通常闭电磁隔离阀(36)、针式限流阀一(35-1)、空气减压阀(37)和空气瓶。
8.根据权利要求6所述的半氧饱和度分压测量装置，其特征在于，所述氮气气体流路连接到两位三通电磁隔离阀(32)的一端，其流路上依次布置有相互连通的针式限流阀二(35-2)、氮气减压阀(38)和氮气瓶。
9.根据权利要求6所述的半氧饱和度分压测量装置，其特征在于，还包括安装于底座(1)上的主控制箱(6)，主控制箱(6)包括数模转换与逻辑控制单元(61)、显示与操作平台(62)和控制板(63)，显示与操作平台(62)和控制板(63)分别电连接到数模转换与逻辑控制单元(61)，数模转换与逻辑控制单元(61)包括植入控制软件的主控芯片，显示与操作平台(62)包括显示屏和操作面板，控制板(63)包括电接口和电信号处理电路。
10.根据权利要求9所述的半氧饱和度分压测量装置，其特征在于，所述光路模块(2)、流路模块(3)、流通池(7)中的温控单元(8)、氧分压传感器(78)和温度传感器(76)均通过主控制箱(6)的控制板(63)电连接到主控制箱(6)。
11.根据权利要求6所述的半氧饱和度分压测量装置，其特征在于，所述底座(1)的两侧各设置一个把手，底座(1)底部安装四个导向轮或橡皮垫。
12.根据权利要求6所述的半氧饱和度分压测量装置，其特征在于，所述光路模块(2)的光路上依次布置有第一平凸透镜(22)、第一隔热片(23)、第二隔热片(24)、第二平凸透镜(25)、散光片(26)、流通池(7)、第三平凸透镜(27)、能量分光镜(28)，从能量分光镜(28)处分两路，一路由第一滤光片(29)、第一光电倍增管(211)组成，另一路由第二滤光片(210)、第二光电倍增管(212)组成。
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| CN (1) | CN207263624U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110320381A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-10-11 | 深圳麦科田生物医疗技术有限公司 | 光电倍增管及光检测设备 |
| CN111060465A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-04-24 | 浙江万里学院 | 一种血液和呼吸蛋白氧结合力测试系统及测试方法 |
| CN117269284A (zh) * | 2023-11-22 | 2023-12-22 | 中国人民解放军军事科学院军事医学研究院 | 携氧-释氧能力相对评价装置 |
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2017
- 2017-08-23 CN CN201721058871.4U patent/CN207263624U/zh active Active
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| CN117269284B (zh) * | 2023-11-22 | 2024-02-27 | 中国人民解放军军事科学院军事医学研究院 | 携氧-释氧能力相对评价装置 |
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