CN215678427U - 一种基于可编程集散控制的总线型临床血液分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及临床血液分析检验装备的技术领域，特别涉及一种基于可编程集散控制的总线型临床血液分析系统。基于一特定时空顺序方式用以控制血液分析过程处理的中央控制单元；样本自动进给单元由时空顺序方式控制其工作状态；生化反应池组单元，其基于可编程集散控制的总线组态，按一预设时空顺序执行血细胞分析的生化反应；液路控制系统用以控制样本自动进给单元与生化反应池组单元分析的执行顺序中样本与试剂的定量输送；光学检测单元用以对血细胞进行光学检测；各单元之间能够以无源总线互联。实现模式有利于标准化、模块化、按需要组态，适合面向先进制造技术的工业化生产。

Description

一种基于可编程集散控制的总线型临床血液分析系统

技术领域

本实用新型涉及临床血液分析检验装备的技术领域，特别涉及一种基于可编程集散控制的总线型临床血液分析系统。

背景技术

现行趋势下，临床自动血液分析的仪器基本上是各相关企业依据血细胞结构原理和分析方法各自开发的专用型仪器实现，其制造和使用均带有专用的特点。就此类仪器的终端使用者基本上是医疗卫生领域人员而言，此类专用型装备在可使用性、可维护性、可扩展性方面存在相当难度。

针对此现实存在的问题，从工业化设计出发，依据产品工业设计的原则，在保证装备性能符合相关领域技术标准的前提下，采用现有工业控制计算机系统设计与集成技术，按血液分析的功能需求，提出可编程集散控制模式的总线型临床血液分析装备的系统架构及其应用实现具有更加积极的意义。理由在于，现有技术中，生化反应层涉及血细胞结构理论与检验技术原理和方法，作为现行方式中，技术的理论、原理、方法设计并实现的标准自动/半自动血液分析仪产品多为基于核酸荧光染色原理的白细胞自动分类分析仪器；特别的，也有在荧光染色基础上综合光散射技术的多维分色检测系统。总之离不开“核酸荧光染色”。而核酸荧光染色直接标记并显化细胞核化学组成特征，其关键是核酸靶向荧光染料、严格的荧光染色过程和荧光分光检测光路，资源、成本开销较大。

实用新型内容

本实用新型要解决现有技术中的为了有效解决上述生化反应层涉及的染色剂的来源控制问题；染色过程的时间开销导致的分析速度问题；荧光分色的分光检测光路的资源、开销较大，不利于工业化推广的问题等，提供一种基于可编程集散控制的总线型临床血液分析系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案具体如下：

基于可编程集散控制的总线型临床血液分析系统，包括：

基于一时空顺序方式用以控制血液分析过程处理的中央控制单元；

样本自动进给单元，由所述时空顺序方式控制其工作状态；

生化反应池组单元，其基于可编程集散控制的总线组态，按一预设顺序执行血细胞分析的生化反应；

液路控制系统，用以控制样本自动进给单元与所述生化反应池组单元分析的执行顺序中样本与试剂的定量输送；

光学检测单元，用以对血细胞进行光学检测；

所述中央控制单元、样本自动进给单元、生化反应池组单元、光学检测单元以无源总线互联；

具体地，所述中央控制单元能够以集散式的方式架构在一预设工业测控系统中；

所述中央控制单元的测控处理过程包括：血液分析过程的传感信号采集、血液分析过程的模/数转换、数据处理与分析、血液分析数据统计等检测与监控。

具体地，所述样本自动进给单元的工作状态为将批量送检血样试管逐一自动给进到分析样本的一自动采样位置；

所述自动采样位置通过一样本自动给进设备执行定位动作并完成给进，该给进动作由所述中央控制单元控制驱动。

具体地，所述生化反应池组单元包括：

生化反应池组，该生化反应池组具有固定空间顺序位置，并集成在一机电测控总成部件上，该测控总成部件执行所述时空顺序方式下所述生化反应池组中的生化反应；

所述生化反应池组为以血细胞分析分类的多个反应池按照特定序列形成的组合。

具体地，多个所述反应池依次为：

CRP反应池，其执行的检测项目为C反应蛋白的检测；

DiFF检测通道，其执行的检测项目为白细胞区分；

WBC/HGB反应池，其执行的检测项目为白细胞及血红蛋白的检测；

RBC/PLT反应池，其执行的检测项目为红细胞及血小板的检测；

具体地，所述DiFF检测通道通过正交90°±10°的散射光聚焦增强信号检测和 WBC计数与比容分析的模式，以实现简化类别区分、进而避免了白细胞分类通常采用的核酸荧光检测；

具体地，所述的基于可编程集散控制的总线型临床血液分析系统，其特征在于，所述液路控制系统包括：

样本液路系统；

试剂液路系统；其所述样本液路系统通过泵阀组件连接以构成能够通断控制的机电流体管路；

所述样本液路系统和所述试剂液路系统连通多个所述反应池，并由所述中央控制单元控制与所述反应池在对应时空顺序方式时刻的通断动作，以实现依据各类血细胞生化反应要求的配方和反应过程的时序控制，实现试剂的输送、液路与器件清洗、废液排放与收集；

所述样本自动给进设备为单元型组合试管架、试管架给进驱动电机以及位置传感器组装的机电结构总成；

还包括有采样装置，其基于所述特定时空顺序方式，以实现依据血细胞分析生化反应要求，实现血样、试剂、清洗的定时与定位向相应生化反应装置的提取和注入。

具体地，光学检测单元由光学模块、机电模块构成一光学信号复合部件，并基于散射光原理能够通过发生激光信号，进行调整、映射、传感与转换，实现依据血细胞分类的监测分析。

具体地，所述中央控制单元包括一中央测控介质，该中央测控介质集成在工业嵌入式计算系统上；

所述中央测控介质还包括有：可编程逻辑I/O接口、机电运动控制电路、传感信号调理与转换模块、数据转换与控制模块、通用数据通信接口；

可编程逻辑I/O接口、机电运动控制电路、传感信号调理与转换模块、数据转换与控制模块、通用数据通信接口能够集成在单板测控系统部件上；

中央测控介质具有用于数据通信互联的无源总线插接接口；

光学检测单元包括：

光学镜头组合总成，用以发生激光的准直、调焦；

投射光路、鞘流法光学检测装置及光电转换器件组件。

具体地，所述特定时空顺序方式基于一预设时间为主线，所述预设总时间周期为60秒，以实现获得分析的快捷分析指标；

所述时空顺序方式的构成方法包括：

至少预设多个测量阶段，并基于所述预设时间规划处对应多个测量阶段的阶段预设时间；

将阶段预设时间的起始时间区间和终点时间区间衔接；

将阶段预设时间基于检测分类的不同，在该阶段预设时间设定分类检测周期时间；

将阶段预设时间对应检测控制模式，并包括多个次序检测控制模块；

多个次序检测控制模块基于预设时间依次排列、其排列次序的顺序为：

样本试管推送到位采样进入一起始时序；

CRP模式检测样本准备；

WBC模式检测样本准备；

Diff检测样本准备；

WBC/HGB检测样本准备；

RBC/PLT采样针准备；

反应池建立负压，引流准备；

RBC/PLT检测样本准备；

建立鞘流，形成式样细胞液；

各反应池检测数据采集；

反应池后处理及检测后处理；

采样针就位，释放压力，进入一终止时序。

本实用新型具有以下的有益效果：

第一方面，本技术方案可以有效地实现模式有利于标准化、模块化、按需要组态，适合面向先进制造技术的工业化生产；

第二方面，标准化、模块化、按需要组态的系统保证了高可靠性、高安全性、可使用性、可维护性、可扩展性，有利于全/半自动血液分析装备的普及应用。

第三方面，充分利用90°侧向散射光辅助分析血细胞的结构形态满足了白细胞五分类需求，有利于简化分析流程、降低使用成本；

第四方面，免去核酸荧光染色过程的时间开销，缩短白细胞分类反应周期，提高了整体检验的效率；

第五方面，省去特定核酸靶向染色试剂的采购与消耗；

第六方面，C反应蛋白含量检测的组合分析法扩展了全自动五分类血液分析仪的应用功能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型的原理结构实现示意图；

图2为本实用新型的功能逻辑原理图；

图3为本实用新型的功能逻辑原理搭载现男友技术部分的示意图；

图4为本实用新型的样本与试剂夜路控制机网络原理图；

图中的附图标记表示为：

中央控制单元1、样本自动进给单元2、生化反应池组单元3、液路控制系统 4、光学检测单元5；

样本自动给进设备21、生化反应池组31、样本液路系统41、试剂液路系统 42、采样装置22。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围；

为了有效解决上述生化反应层涉及的染色剂的来源控制问题，染色过程的时间开销导致的分析速度问题和荧光分色的分光检测光路的资源开销问题，本实用新型提供一种基于可编程集散控制的总线型临床血液分析系统。

本技术方案提供的基于可编程集散控制的总线型临床血液分析系统不采用核酸荧光染色及其分光检测技术，而是在散射光信号转换、采集、分析检测技术方面拓展创新，以光、机、电一体化高度集成的开发策略将血液分析装备设计为一个集散系统模式、接插总线架构、可编程顺序控制方式的智能化设备。

图1为本实用新型的原理结构实现示意图；

图2为本实用新型的功能逻辑原理图；

图3为本实用新型的功能逻辑原理搭载现男友技术部分的示意图；

图4为本实用新型的样本与试剂夜路控制机网络原理图；

具体地，图4所示样本与试剂液路控制机的实现是一个由管路互联的泵、阀网络。

本实用新型将血液分析的各生化反应装置按一定的空间序排列，其分析过程中的作业和操作按时间序控制，从而构成了一个有稳定时空关系的分析过程顺序控制机制。表一是以时间序为主线，对各生化反应作业和所含操作的说明，反映本实用新型的血液分析实现步骤和操作流程。

集散控制模式是将分散的生化反应传感装置和光学信号传感装置，仅经由一个无源的接插总线集中到一个单独的集中控制部件构成典型的集散测控系统；

生化反应信号和光学传感信号的采集与处理；分析过程作业的顺序测控功能；所有数据的转换和分析算法等，均在一定防干扰措施保障下，集中在一个基于工业控制计算机系统的主板，实现血液分析过程的集中控制。

分散的生化反应传感装置和光学信号传感装置包括CRP反应池、WBC/HGB 反应池、RBC/PLT反应池、白细胞DiFF反应及分类通道，这些涵盖全血分析的生化反应装置按流水线顺序布局为以可编程逻辑控制(PLC)方式实现定时、定周期测控的序列架构。

在一个具体地实施例中，请参阅图1-4所示，基于可编程集散控制的总线型临床血液分析系统，包括：

基于一时空顺序方式用以控制血液分析过程处理的中央控制单元1；

样本自动进给单元2，由时空顺序方式控制其工作状态；

生化反应池组单元3，其基于可编程集散控制的总线，按一预设顺序执行血细胞分析的生化反应；

液路控制系统4，用以控制样本自动进给单元2与生化反应池；

组单元3分析的执行顺序中样本与试剂的切换；

光学检测单元5，用以对血细胞进行光学检测；

中央控制单元1、样本自动进给单元2、生化反应池组单元3、光学检测单元 5以无源总线互联；

在一个具体地实施例中，请参阅图1-4所示，中央控制单元1能够以集散式的方式架构在一预设工业测控系统中；

中央控制单元1的过程处理过程包括：血液分析过程的传感信号采集、血液分析过程的模/数转换、数据处理与分析、血液分析数据统计等检测与监控。

在一个具体地实施例中，请参阅图1-4所示，样本自动进给单元2的工作状态为将批量送检血样试管逐一自动给进到分析样本的一自动采样位置；

自动采样位置通过一样本自动给进设备21执行给进动作完成，该给进动作由中央控制单元1控制驱动。

在一个具体地实施例中，请参阅图1-4所示，生化反应池组单元3包括：

生化反应池组31，该生化反应池组31具有固定顺序位置，并集成在一电控总成部件上，该电控总成部件执行时空顺序方式下生化反应池组31中的生化反应；

生化反应池组31为以血细胞分析分类的多个反应池按照序列形成的组合。

在一个具体地实施例中，请参阅图1-4所示，多个反应池依次为：

CRP反应池，其执行的检测项目为C反应蛋白的检测；

DiFF检测通道，其执行的检测项目为白细胞区分；

WBC/HGB反应池，其执行的检测项目为白细胞及血红蛋白的检测；

RBC/PLT反应池，其执行的检测项目为红细胞及血小板的检测；

在一个具体地实施例中，请参阅图1-4所示，DiFF检测通道通过正交90°±10°的散射光聚焦增强信号检测与WBC计数与比容分析的模式，以实现简化类别区分、进而避免了白细胞分类通常采用的核酸荧光染色。

在一个具体地实施例中，请参阅图1-4所示，液路控制系统4包括：

样本液路系统41；

试剂液路系统42；其样本液路系统41通过泵阀组件连接以构成能够通断控制的机电流体管路；

样液路系统41和试剂液路系统42连通多个反应池组，并由中央控制单元1控制与反应池组在对应时空顺序方式时的通断动作，以实现依据各类血细胞生化反应要求的配方和反应过程的时序，实现试剂的输送、液路与器件清洗、废液排放与收集；

样本自动给进设备21为单元型组合试管架、试管架给进驱动电机以及位置传感器组装的机电结构总成；

还包括有采样装置22，其基于时空顺序方式，以实现依据血细胞分析生化反应要求，实现血样、试剂、清洗的定时与定位向相应生化反应装置的提取和注入。

在一个具体地实施例中，请参阅图1-4所示，光学检测单元5由光学模块、机电模块构成一光学信号复合部件，并基于散射光原理能够通过发生激光信号，进行调整、映射、传感与转换，实现依据血细胞分类的监测分析。

在一个具体地实施例中，请参阅图1-4所示，中央控制单元1包括一中央测控介质11，该中央测控介质11集成在工业嵌入式计算系统上；

中央测控介质还包括有：可编程逻辑I/O接口、机电运动控制电路、传感信号调理与转换模块、数据转换与控制模块、通用数据通信接口；

可编程逻辑I/O接口、机电运动控制电路、传感信号调理与转换模块、数据转换与控制模块、通用数据通信接口能够集成在单板测控系统部件上；

中央测控介质11具有用于数据通信互联的无源总线插接接口；

光学检测单元5包括：

光学镜头组合总成，用以发生激光的准直、调焦；

投射光路、鞘流法光学检测装置及光电转换器件组件。

在一个具体地实施例中，请参阅下表所示：

时空顺序方式基于一预设时间为主线，预设时间为60秒，以实现获得分析的快捷分析指标；

时空顺序方式的构成方法包括：

至少预设多个测量阶段，并基于预设时间规划处对应多个测量阶段的阶段预设时间；

将阶段预设时间的起始时间区间和终点时间区间衔接；

将阶段预设时间基于检测分类的不同，在该阶段预设时间设定周期时间；

将阶段预设时间对应检测控制模式，并包括多个次序检测控制模块；

多个次序检测控制模块基于预设时间依次排列、其排列次序的顺序为：

样本试管推送到位采样进入一起始时序；

CRP模式检测样本准备；

WBC模式检测样本准备；

Diff检测样本准备；

WBC/HGB检测样本准备；

RBC/PLT采样针准备；

反应池建立负压，引流准备；

RBC/PLT检测样本准备；

建立鞘流，形成式样细胞液；

各反应池检测数据采集；

反应池后处理及检测后处理；

采样针就位，释放压力，进入一终止时序。

综上所述，本申请第一方面，本技术方案可以有效的实现模式有利于标准化、模块化、按需要组态，适合面向先进制造技术的工业化生产；第二方面，标准化、模块化、按需要组态的系统保证了高可靠性、高安全性、可使用性、可维护性、可扩展性，有利于全/半自动血液分析装备的普及应用。第三方面，充分利用90°侧向散射光辅助分析血细胞的结构形态满足了白细胞五分类需求，有利于简化分析流程、降低使用成本；第四方面，免去核酸荧光染色过程的时间开销，缩短白细胞分类反应周期，提高了整体检验的效率；第五方面，省去特定核酸靶向染色试剂的采购与消耗；第六方面，C反应蛋白含量检测的组合分析法扩展了全自动五分类血液分析仪的应用功能。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种基于可编程集散控制的总线型临床血液分析系统，其特征在于，包括：

基于一时空顺序方式用以控制血液分析过程和血细胞分类数据处理的中央控制单元(1)；

样本自动进给单元(2)，由所述时空顺序方式控制其进给过程；

生化反应池组单元(3)，其基于可编程集散控制的组态，按一预设顺序执行血细胞分析的生化反应的装置；

液路控制系统(4)，用以控制样本自动进给单元(2)与所述生化反应池组单元(3)分析的执行顺序中样本与试剂的量化输送；

光学检测单元(5)，用以对血细胞进行光学检测；

所述中央控制单元(1)、样本自动进给单元(2)、生化反应池组单元(3)、光学检测单元(5)以无源总线互联；

所述液路控制系统(4)包括：

样本液路系统(41)；

试剂液路系统(42)；其所述样本液路系统(41)通过泵阀组件连接以构成能够通断控制的机电流体管路；

所述样本液路系统(41)和所述试剂液路系统(42)连通多个所述反应池，并由所述中央控制单元(1)控制与所述反应池在对应时空顺序方式时刻的通断动作，以实现依据各类血细胞生化反应要求的配方和反应过程的时序，实现试剂的输送、液路与器件清洗、废液排放与收集；

所述样本自动给进设备(21)为单元型组合试管架、试管架给进驱动电机以及位置传感器组装的机电结构总成；

还包括有采样装置(22)，其基于所述时空顺序方式，以实现依据血细胞分析生化反应要求，实现血样、试剂、清洗的定时与定位向相应生化反应装置的提取和注入；

光学检测单元(5)由光学模块、机电模块构成一光学信号复合部件，并基于散射光原理能够通过发生激光信号，进行调整、映射、传感与转换，实现依据血细胞分类的监测分析；

光学检测单元(5)包括：

光学镜头组合总成，用以发生激光的准直、调焦；

投射光路、鞘流法光学检测装置及光电转换器件组件。

2.如权利要求1所述的基于可编程集散控制的总线型临床血液分析系统，其特征在于，所述中央控制单元(1)能够以集散架构方式在一预设工业测控系统中作为分析过程的集中控制中心；

所述中央控制单元(1)的分析过程包括：血液分析过程的传感信号采集、血液分析过程的模/数转换、数据处理与分析和血液分析数据统计。

3.如权利要求1所述的基于可编程集散控制的总线型临床血液分析系统，其特征在于，所述样本自动进给单元(2)的工作状态为将批量送检血样试管逐一自动给进到分析样本的一自动采样位置；

所述自动采样位置通过一样本自动给进设备(21)执行定位动作并完成给进，该给进动作由所述中央控制单元(1)控制驱动。

4.如权利要求1所述的基于可编程集散控制的总线型临床血液分析系统，其特征在于，所述生化反应池组单元(3)包括：

生化反应池组(31)，该生化反应池组(31)具有固定的空间顺序位置，并集成在一光机电测控总成部件上，该测控总成部件执行所述时空顺序方式下所述生化反应池组(31)中的分类生化反应；

所述生化反应池组(31)为以血细胞分析分类的多个反应池按照特定空间位置序列形成的组合。

5.如权利要求4所述的基于可编程集散控制的总线型临床血液分析系统，其特征在于，多个所述反应池按空间顺序依次为：

CRP反应池，其执行的检测项目为C反应蛋白的检测；

DiFF检测通道，其执行的检测项目为白细胞五分类检测；

WBC/HGB反应池，其执行的检测项目为白细胞及血红蛋白的检测；

RBC/PLT反应池，其执行的检测项目为红细胞及血小板的检测。

6.如权利要求2所述的基于可编程集散控制的总线型临床血液分析系统，其特征在于，所述中央控制单元(1)包括一中央测控介质(11)，该中央测控介质(11)集成在工业嵌入式计算系统上；

所述中央测控介质还包括有：可编程逻辑I/O接口、机电运动控制电路、传感信号调理与转换模块、数据转换与控制模块、通用数据通信接口；

可编程逻辑I/O接口、机电运动控制电路、传感信号调理与转换模块、数据转换与控制模块、通用数据通信接口能够集成在单板测控系统部件上；

中央测控介质(11)具有用于数据通信互联的无源总线插接接口。

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