CN2881792Y

CN2881792Y - 低流速液滴光电计数器

Info

Publication number: CN2881792Y
Application number: CN 200620080193
Authority: CN
Inventors: 刘萍; 李晓楠; 王丽; 王菊英; 马剑峰; 李倩; 马絮飞; 李肖岩; 赖勇
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2006-01-17
Publication date: 2007-03-21
Anticipated expiration: 2016-01-17

Abstract

本实用新型公开了一种低流速液滴光电计数器，由液体收集管、受液导管、毛细滴管、滴管固定层、红外光电传感器、电路处理装置、固定底座组成；所述液体收集管顶部与滴管固定层相连，滴管固定层中心处竖立有毛细滴管，在液体收集管顶部与滴管固定层底部外缘交接处安装有红外光电传感器，且红外光电传感器以信号线、BNC插头与电路处理装置连接，再连接于计算机的计滴接口。其中所述电路处理装置由电压比较电路、滤波去抖电路及计算机接口电路组成。本实用新型具有装置结构简单，操作使用方便，抗干扰能力强，能准确、灵敏地检测到液滴通过而导致的信号瞬间变化，可更直观、更准确、更客观地反映各种理化、药物及病理因素对心、肝、肾功能的影响。

Description

低流速液滴光电计数器

技术领域

本实用新型涉及一种液滴检测装置。尤其涉及一种低流速液滴光电计数器。

技术背景

液滴计数是基础医学、生物学等相关学科实验研究中最基本，也是最常用的实验方法。在该类实验中常需对特定体液排出量或液体流量进行准确计数，通过滴数的变化判断相关因素对特定器官功能的影响。目前常用计滴装置虽有多种，但都存在某些不足之处。例如经典目测法，采用类似于滴定管的计量装置，手动操作，由实验人员通过目视观察液滴的变化并计数。该方法耗时、费力、误差大，尤其是时程较长的实验不易采用。另外例如电子计滴装置，由两根银丝构成电钥，有电解质溶液通过时电钥瞬时接通，通过检测银丝的通断次数实现计滴。此种方法亦存在较大缺陷：首先，当连续的几滴液体通过电钥时，银丝可能被连续接通而不断开，导致计滴误差；其次，液滴流速较低时易滞留在两极之间而无法记录，且易造成记录元件的短路损坏。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型要解决的问题是，提供一种低流速液滴光电计数器。该计数器利用红外光电技术，可以灵敏、准确地检测到液滴通过时导致的瞬间信号变化，较好地解决了常用计数器难以解决的液滴粘连、液滴滞留以及小信号干扰等问题，操作方便，结果准确，实验成功率高。另外该计数器与计算机生物机能实验系统配套使用，可以更直观地反映不同情况下液体流量的变化曲线，可从更深层次对实验结果进行更为全面的分析与解释，增加了实验的科学性和准确性。

本实用新型涉及的低流速液滴光电计数器，由受液导管、毛细滴管、滴管固定层、液体收集管、红外光电传感器、电路处理装置、固定底座组成；其特征在于：所述液体收集管由上、下两部分组成，其下部分容积是上部分容积的两倍，两部分连接处有螺纹接口，下部分液体收集管外侧壁标有测量液体容积的刻度，液体收集管顶部与滴管固定层相连，滴管固定层中心处竖立有毛细滴管，毛细滴管上端与受液导管连接，下端开口于液体收集管顶部，液体收集管底部设有固定底座，在液体收集管顶部与滴管固定层底部外缘交接处安装有红外光电传感器，所述红外光电传感器以信号线、BNC插头与电路处理装置连接，再连接于计算机的计滴接口。

在上述的低流速液滴光电计数器中，所述红外光电传感器由封装在同一模块内的U型红外光耦发射管和U型红外光耦接收管组成，其U型红外光耦发射管和U型红外光耦接收管对称设置于液体收集管顶部，且分别位于滴管固定层底部外缘及毛细滴管下端开口两侧，并且U型红外光耦发射管、U型红外光耦接收管分别与毛细滴管下垂线呈90度夹角，以保证当液滴通过时，U型红外光耦接收管被部分遮光，光电检测电路能准确地检测到液滴通过而导致的信号瞬间变化。

在上述的低流速液滴光电计数器中，所述电路处理装置由电压比较电路、滤波去抖电路及计算机接口电路组成。

在上述的低流速液滴光电计数器中，所述红外光耦探测距离是8mm～18mm。

其中：所述红外光耦探测距离优选是12mm。

在上述的低流速液滴光电计数器中，所述电压比较电路主要部件为电压比较器LM393；光耦输出信号传给电压比较器LM393，后者可根据实际光耦输出信号大小，调整比较器的参考电压，将不规则光耦信号转化为数字电平的电平转换。所述滤波去抖电路使用时基集成电路555，该电路的滤波时间常数为S＝1.1*R1*C2，本装置为110ms。所述光电传感器与计算机的接口电路主要部件为一个NPN三级管，由时基集成电路555去抖后的电平驱动一个NPN三级管，通过光电传感器与计算机的接口电路输送到计算机(生物机能试验系统)计滴接口。

在上述的低流速液滴光电计数器中，所述液体收集管材质优选有机玻璃。所述毛细滴管材质优选钢质，毛细滴管内径为0.7mm～1.7mm，优选内径为1mm。

本实用新型的低流速液滴光电计数器结构简单，操作方便，抗干扰能力强，能准确、灵敏地检测到液滴通过时导致的瞬间信号变化，可更直观、更准确、更客观地反映各种理化、药物及病理因素对心、肝、肾功能的影响。为医学领域内的生理学、病理生理学、药理学实验分析各种理化、药物及病理因素对心、肝、肾功能的作用和影响，提供了真实可靠的实验数据。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图；

其中：1指受液导管、2指毛细滴管、3指滴管固定层、4指液体收集管、5指U型红外光耦发射管、6指U型红外光耦接收管、7指红外光电传感器、8指液面刻度、9指固定底座、10指光电信号线、11指电路处理装置、12指计滴信号线、13指计算机。

图2是本实用新型的剖面结构示意图；

图3是图1所示5、6、7红外光电传感器结构的局部放大示意图

图4是图2所示5、6、7红外光电传感器结构的局部放大示意图

图5是本实用新型的电路原理图

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

参照图1、图2，本实用新型涉及的低流速液滴光电计数器，由受液导管1、毛细滴管2、滴管固定层3、液体收集管4、U型红外光耦发射管5、U型红外光耦接收管6、红外光电传感器7、液面刻度8、固定底座9、光电信号线10、电路处理装置11、计滴信号线12、计算机13组成。其中，所述液体收集管4由上、下两部分组成，其下部分容积是上部分容积的两倍，两部分连接处有螺纹接口，拧动螺纹接口可打开收集管4，收集液体或清洗收集管；下部分液体收集管外侧壁标有测量液体容积的刻度8，可直接读取收集液体的容积；液体收集管4顶部与滴管固定层3相连，滴管固定层3中心处竖立有毛细滴管2，毛细滴管2上端与受液导管1连接，下端开口于液体收集管4顶部；液体收集管4底部设有固定底座9；在液体收集管4顶部与滴管固定层3底部外缘交接处安装有红外光电传感器7，所述红外光电传感器7以信号线、BNC插头与电路处理装置11连接，再连接于计算机13的计滴接口。

参照图3，图4，在上述的低流速液滴光电计数器中，所述红外光电传感器7由封装在同一模块内的U型红外光耦发射管5和U型红外光耦接收管6组成，其U型红外光耦发射管5和U型红外光耦接收管6对称设置于液体收集管4顶部，且分别位于滴管固定层3底部外缘及毛细滴管2下端开口两侧，并且U型红外光耦发射管5、U型红外光耦接收管6分别与毛细滴管2下垂线呈90度夹角，以保证当液滴通过时，U型红外光耦接收管6被部分遮光，光电检测电路能准确地检测到液滴通过而导致的信号瞬间变化。

在上述的低流速液滴光电计数器中，所述电路处理装置11由电压比较电路、滤波去抖电路及计算机接口电路组成。

参照图5，光电传感器选用U型红外光耦，其发射管和接收管都封装在同一模块内，避免了调整发射和接收管的对射角度；由于使用红外光，外界可见光对其干扰很小，除强光直射外，一般灯光都不会干扰其正常工作。液滴穿过光耦，将发射的红外光散射或阻断，由于光耦接收管的β值较大，接收管上电压便产生较强烈的变化。将光耦输出的信号传给电压比较器LM393，根据光耦输出信号大小，调整比较器的参考电压，实现将不规则光耦信号转化为数字电平的电平转换。液滴穿过光耦是一个运动的过程，在此过程中，红外光被液滴阻挡的强度发生变化，引起信号抖动，造成错误计数。使用时基集成电路555作为滤波去抖电路，以滤除因信号的抖动而造成错误计数。该电路的滤波时间常数为S＝1.1*R1*C2，本装置中为110ms。由时基集成电路555去抖后的电平驱动一个NPN三级管，通过光电传感器与计算机的接口电路输送到计算机的计滴接口。

参照图1、图2，利用本实用新型的低流速液滴光电计数器，进行实验动物的尿滴计数检测实验，完成诸如“影响尿生成的因素”、“肾功能衰竭”、“失血性休克”等基础医学相关学科实验研究。

实验动物被麻醉、固定后，施行相关手术，将输尿管插管插入并固定于实验动物输尿管内，尿液因压力及重力作用流出，经过受液导管1到达毛细滴管2，尿液自毛细滴管2流出，形成尿滴自由下落。在尿滴下落路径中，在液体收集管4顶部与滴管固定层3底部外缘交接处安装有红外光电传感器7，红外光电传感器7由封装在同一模块内的U型红外光耦发射管5和U型红外光耦接收管6组成。红外光电传感器7通过光电信号线10、BNC插头与电路处理装置11连接，再通过计滴信号线12与外部计算机13相连。红外光电传感器7对落下的每一个液滴进行检测，液滴在落下并穿过U型红外光耦时，将U型红外光耦发射管5发射的红外光散射或阻断，U型红外光耦接收管6被部分遮光，光耦上的电压便产生较强烈的变化，将光耦的输出信号传给电压比较电路，根据光耦输出信号大小，调整电压比较器LM393的参考电压，将不规则光耦信号转化为数字电平，经过滤波去抖电路，滤除因信号的抖动而造成错误计数，去抖后的电平驱动一个NPN三级管，通过光电传感器与计算机的接口电路输送到外部计算机13的计滴接口并进行计算、分析、显示、打印。实验终止时，计算机13测得的由红外光电传感器7输入的脉冲数，即为实验动物的生理液滴数。如果毛细滴管2的几何形状一定，液体的理化性质一定，环境温度也一定时，每一个液滴的大小应一定，因此可设定相关数值计算方式，并由此得出液滴的质量与体积。

本实验中采用U型红外光耦发射管作为光源，红外光电传感器由封装在同一模块内的U型红外光耦发射管和U型红外光耦接收管组成，其U型红外光耦发射管和U型红外光耦接收管对称设置于液体收集管顶部，且分别位于滴管固定层底部外缘及毛细滴管下端开口两侧，并且U型红外光耦发射管、U型红外光耦接收管分别与毛细滴管下垂线呈90度夹角。

本实验中毛细滴管内径选用1mm，且保持其直径及几何形状一致，这样既保证了实验动物的生理液体顺利排出，不潴留，又可形成大小及形状适当的液滴，便于光电传感器检测。如果保持液体的理化性质一定，环境温度一定，则每一个液滴的大小应一定，因此可经相关数值计算得出液滴的质量与体积。

Claims

1.一种低流速液滴光电计数器，由受液导管、毛细滴管、滴管固定层、液体收集管、红外光电传感器、电路处理装置、固定底座组成；其特征在于：所述液体收集管由上、下两部分组成，其下部分容积是上部分容积的两倍，两部分连接处有螺纹接口，下部分液体收集管外侧壁标有测量液体容积的刻度，液体收集管顶部与滴管固定层相连，滴管固定层中心处竖立有毛细滴管，毛细滴管上端与受液导管连接，下端开口于液体收集管顶部，液体收集管底部设有固定底座，在液体收集管顶部与滴管固定层底部外缘交接处安装有红外光电传感器，所述红外光电传感器以信号线、BNC插头与电路处理装置连接，再连接于计算机的计滴接口。

2.如权利要求1所述的低流速液滴光电计数器，其特征在于：所述红外光电传感器由封装在同一模块内的U型红外光耦发射管和U型红外光耦接收管组成，其U型红外光耦发射管和U型红外光耦接收管对称设置于液体收集管顶部，且分别位于滴管固定层底部外缘及毛细滴管下端开口两侧，并且U型红外光耦发射管、U型红外光耦接收管分别与毛细滴管下垂线呈90度夹角，以保证当液滴通过时，U型红外光耦接收管被部分遮光，光电检测电路能准确地检测到液滴通过而导致的信号瞬间变化。

3.如权利要求1所述的低流速液滴光电计数器，其特征在于：所述电路处理装置由电压比较电路、滤波去抖电路及计算机接口电路组成。

4.如权利要求2所述的低流速液滴光电计数器，其特征在于：所述红外光耦探测距离是8mm～18mm。

5.如权利要求4所述的低流速液滴光电计数器，其特征在于：所述红外光耦探测距离是12mm。

6.如权利要求1或2所述的低流速液滴光电计数器，其特征在于：所述毛细滴管内径为0.7mm～1.7mm。

7.如权利要求6所述的低流速液滴光电计数器，其特征在于：所述毛细滴管内径为1.0mm。