一種血液檢測裝置製造方法
2023-06-20 14:39:21 1
一種血液檢測裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種血液檢測裝置，涉及利用紅外光、可見光或紫外光來測試或分析血液元素的光電檢測裝置，包括光源發射部分、光電接收部分、光電信號轉換部分和信號採集處理部分；該裝置基於光學比濁法進行血液檢測，裝置的軟體使用基於虛擬儀器的Labview，避免了軟體固化在儀器裡，實現了不改動硬體僅通過軟體的升級就能增強儀器的檢測功能。該裝置具有無損纖維、不受自然光幹涉影響、可捕捉凝固過程的細微變化，精度高，準確性較好的特點。
【專利說明】—種血液檢測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型的技術方案涉及利用可見光來測試分析血液多種成分的光電檢測裝置，具體地說是一種血液檢測的光電檢測裝置。
【背景技術】
[0002]現有的血液測量儀器大部分都使用單色光源，不能滿足不同檢測項目需要不同波長光源的要求，因此他們所能測試項目比較少，不能滿足醫院多方面的要求。同時，反應容器沒有加入攪拌，試劑混合不均勻，因而測量結果也較不準確。大部分血液檢測裝置當前使用的軟體開發系統複雜難懂，數據的存儲量很少，同時由於軟體固化在硬體儀器中，因此儀器的功能不易修改，升級非常繁瑣。
【發明內容】
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是:提供一種血液檢測裝置，涉及利用紅外光、可見光或紫外光來測試或分析血液元素的光電檢測裝置，包括光源發射信號部分、光電接收部分、光電信號轉換部分和信號採集處理部分；該裝置基於光學比濁法進行血液檢測，裝置的軟體使用基於虛擬儀器的Labview，避免了軟體固化在儀器裡，實現了不改動硬體僅通過軟體的升級就能增強儀器的檢測功能。該裝置具有無損纖維、不受自然光幹涉影響、可捕捉凝固過程的細微變化，精度高，準確性較好的特點。
[0004]上述血液檢測裝置包括光源發射信號部分、光電接收部分、光電信號轉換部分和信號採集處理部分；其中，光源發射信號部分為LED雙色光源，光電接收部分由光電池和調理電路構成，信號採集處理部分包括採集卡、計算機的接口適配器和計算機。裝置採用雙色光二極體為恆定光源，光束穿過被測體。在被測體的另一端有矽光電池接收光線。被測體發生了一定的理化反應，導致相應接收到的光源信號也隨之改變。矽光電池將光信號的變化轉換成電信號的變化，儀器將電信號的變化顯示出來，然後對其分析判斷。
[0005]上述血液檢測裝置可以多個檢測通道共用一套控制系統，該控制方式以PC機作為上位機，多功能數據採集卡和簡單的控制電路作為下位機。系統通過多功能數據採集卡和電路控制板之間的交互信息，實現對執行機構的控制和輸入信號的採集，由PC機對採集的信號進行存儲、分析並計算處理，輸出結果。該控制系統有友好的界面，操作與監視較為方便，而且成本比較低，可靠性比較高。
[0006]上述血液檢測裝置的硬體電路設計主要有兩大部分，分別為信號採集系統和輔助控制邏輯部分。信號採集系統主要包括激勵電路、採集電路、調理電路三部分，主要功能是進行檢測信號的採集。輔助控制部分電路受簡單的布爾信號控制，實現對儀器整體功能控制，包括37±0.2攝氏度恆溫控制，對攪拌子起停以及攪拌速度調整，對光強的調整，雙色光源切換和對採樣的同步控制等。多功能數據採集卡要對信號進行A/D轉換、D/A變換及數字1控制，最後把數位訊號送入PC機，由軟體進行數據處理，完成檢測儀器與計算機的信息交互。整體硬體功能齊全，結構簡單，成本低廉，易生產，其各種複雜的分析處理功能均通過軟體控制實現。
[0007]上述血液檢測裝置由四大部分組成，分別為變壓器、調理電路板、電源電路板和工作檯。工作檯有兩部分組成，一部分是預溫板，上面有6X6個小的樣品預溫孔和6個大的試劑預溫孔，材質是導熱的金屬，側面有兩個加熱槽，用來放置加熱棒，另一部分是樣品檢測板，它上面有四個檢測孔，左右兩側分別為發射和接收器件，本裝置使用雙色發光二極體為發射器件，接收器件使用矽光電池。裝置採用精準的機械定位保證四個檢測通道光電發射與光電接收的光軸一致，全部四個發射部件發射的光束平行，光強一致，同時四個接受部件的接收面積相同，保證了檢測的重複性、一致性。本裝置採用光學法進行檢測，接收器件使用的是矽光電池，此器件對光線特別敏感，所以，安裝發射和接收器件的零件一定要採用黑色陽極氧化的工藝。同時光軸要位於試樣中心，這樣雜光的影響才能夠降到最低。
[0008]上述血液檢測裝置，所述調理電路由激勵電路、光電調製電路、光電接收和轉換電路、解調電路、濾波放大電路構成。其中激勵電路如圖所示，光電調製電路如圖所示，光電接收和轉換電路如圖所示，解調電路如圖所示，濾波放大電路如圖所示。
[0009]上述血液檢測裝置，所述採集卡為多功能數據採集卡6251，計算機是普通的PC機，計算機的接口適配器是公知的，均可通過商購得到。
[0010]本實用新型的有益效果是:將可調的雙光源(波長為660nm紅光和405nm藍光)引入血液檢測裝置，因此大大增多了凝血檢測的項目。
[0011]檢測系統的配置是在PC機，採集卡和採集控制硬體的基本構架基礎上，進行了系統構建，由於PC機具有高可靠性、環境適應性強、良好的可維護性等優點，使其在自動測試和控制系統中得到了廣泛應用。在凝血檢測系統中也逐漸大量使用PC機進行技術改造，提高了生產效率，增加了檢測項目。本檢測系統的硬體功能簡單，大部分功能由軟體實現，易於生產和功能升級。
[0012]凝血檢測系統使用雙光束光學比濁法進行檢測，具有無損試樣、不受自然光幹涉影響、可捕捉凝固過程的細微變化、精度高、準確性較好等特點。軟體的信號處理功能使得凝血檢測單通道的重複性和多通道的一致性均達到檢測規程的要求。
[0013]機械結構的設計保證了檢測的精度，發射和接收器件的零件採用黑色陽極氧化的工藝大大降低了雜光的影響。
[0014]在凝血檢測系統的軟體設計上採用了在數據採集領域中越來越顯現優勢的虛擬儀器，從而克服了傳統軟體程式語言存在的編寫硬體接口程序以及數據處理程序繁雜的問題，避免了軟體固化在儀器裡，實現了不改動硬體僅通過軟體的升級就能增強儀器的檢測功能.同時文中對凝血檢測系統功能的實現多依靠軟體，因而使用靈活，性價比高，易於功能升級。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0016]圖1是本實用新型一種凝血檢測裝置組成框圖。
[0017]圖2是本實用新型一種凝血檢測裝置的整體結構示意圖。
[0018]圖3是本實用新型一種凝血檢測裝置樣品檢測板的機械布置圖。
[0019]圖4是本實用新型一種凝血檢測裝置的激勵電路圖。
[0020]圖5是本實用新型一種凝血檢測裝置的光電調製電路圖。
[0021]圖6是本實用新型一種凝血檢測裝置的光電轉換電路圖。
[0022]圖7是本實用新型一種凝血檢測裝置的解調電路圖。
[0023]圖8是本實用新型一種凝血檢測裝置的濾波放大電路圖。
[0024]圖9是本實用新型一種凝血檢測裝置的計算機工作流程圖。
【具體實施方式】
[0025]圖1所示凝血檢測裝置組成框圖，本實用新型涉及一種凝血檢測裝置，包括PC機、數據採集卡、激勵電路、採集電路、調理電路及輔助功能控制電路。
[0026]圖2所示整體結構示意圖，所述凝血檢測裝置中各個構成部件的連接是:LED發射光源安裝在工作檯檢測樣品的一側孔中，矽光電池安裝在另一側孔中，兩部件光軸一致，且光軸位於試樣中心。該裝置利用激勵電路和光電調製電路所產生的信號控制LED發射光源，發出的光經被測目標物照射到矽光電池上，矽光電池的輸出連接光電轉換電路、解調電路和濾波放大電路，濾波放大接數據採集卡，採集卡接計算機，計算機通過數據採集卡輸出信號控制攪拌電機、調製電路和解調電路。
[0027]凝血檢測裝置的工作檯由兩部分組成，一部分是預溫板，上面有6X6個小的樣品預溫孔和6個大的試劑預溫孔，用來在檢測前對樣品和試劑進行預熱。工作檯整體材質是導熱的金屬，側面有兩個加熱槽，用來放置加熱棒，通過金屬熱傳導控制工作檯溫度；另一部分是樣品檢測板，它上面有四個檢測孔，前後兩側為兩個小電路板，分別裝有發射和接收器件，使用發光二極體為發射器件，使用矽光電池為接收器件。發射端電路板朝向外側，便於調試電路時通過改變電位器阻值去進一步調節二極體工作點。接收端的電路板除了裝有矽光電池外還有一個溫度傳感器AD590，它通過塗在四周的導熱矽膠測量工作檯的溫度。凝血檢測的很多項目都需要加攪拌，因此設計了一個簡單機構實現攪拌，具體的做法是在對應試樣瓶下面安裝直流小電機，每個試樣瓶一個，在其主軸上安裝小磁鐵，隔著試樣瓶吸引瓶中的金屬攪拌子旋轉。攪拌電機與試樣瓶的距離不能太遠也不能太近，應使得試樣瓶內的攪拌子可自由的跟隨攪拌電機轉動。
[0028]圖3所示凝血檢測裝置的樣品檢測板的機械布置圖，接收部件與發射部件一定要平行，保證光電發射與光電接收的光軸一致。由檢測的工作原理可知，本申請採用光學法，為了保證四個檢測通道檢測的一致性，要求四個發射部件發射的光束平行，光強一致，同時四個接受部件的接收面積相同，這就要求四個發射和接收部件定位精度高，它將直接影響檢測的重複性、一致性。本儀器採用光學法進行檢測，接收器件使用的是矽光電池，此器件對光線特別敏感，所以，安裝發射和接收器件的零件一定要採用黑色陽極氧化的工藝。同時光軸要位於試樣中心，這樣雜光的影響才能夠降到最低。同時發射和接收部件的安裝位置直接影響使用試劑與血漿的量，必須保證檢測液面高於它們，才能使得檢測準確。因此，為了節約試劑的使用量，應儘量使其向下放置，但同時試管的底部還有攪拌子，放置位置應該閃過攪拌子。最右邊的通道為一個閉合的發射接收通道，它不用來檢測血液樣本，所以沒有插試管的孔，只直接接收二極體的光作為其他通道的參考，這樣可以有效濾除電壓不穩等造成的噪音信號。
[0029]圖4所示凝血檢測裝置的激勵電路圖，本裝置是使用雙色發光二極體來做為激勵光源，易於受到外界自然光的影響，而檢測信號又均為微弱信號，因此為了減少噪聲，提高檢測精度，本申請對光源進行了調製。調製中的載波信號是由振蕩電路產生，載波信號頻率達到15KHZ。
[0030]圖5所示凝血檢測裝置的光電調製電路圖，發光二極體發出的光為調製信號，載波信號是振蕩信號正弦波經過比較器發出的方波信號，由Tl進入電路，和調製信號相乘進行調製。三極體T3、T4是控制發光二極體的亮滅開關(兩種波長光源)。為了正確地進行調製，載波信號的頻率必須遠遠大於調製信號的角頻率，通常至少大於10倍。在這種情況下解調時濾波器能較好地將調製信號與載波信號分開，檢出調製信號。本裝置的信號頻率不太高，因而載波15ΚΗΖ就滿足要求。
[0031]圖6所示凝血檢測裝置的光電轉換電路圖，光電轉換電路使用矽光電池將光強的變化轉化為電流的變化，再通過Ι/v變換將電流的變化轉化為電壓的變化。
[0032]圖7所示凝血檢測裝置的解調電路圖，本裝置採用精密整流型相敏檢波電路對信號進行解調，連接運放輸出端(圖中U2所示)的是兩個由調製後方波信號控制的開關器件Vl和V2。考慮到要同時對5路採集信號進行解調，本設計採用分頻後的方波信號控制的模擬開關ΜΑΧ353實現解調。
[0033]圖8所示凝血檢測裝置的濾波放大電路圖，採集信號解調出來後，利用反相輸入一階低通濾波電路來對輸入信號進行濾波放大，而後成為可輸入計算機進行處理的信號。
[0034]圖9所示凝血檢測裝置的計算機工作流程圖是:開始加熱進程輸入病人資料選擇檢測項目儀器調整調出參數開始檢測
[0035]數據過濾處理保存並列印結果
[0036]實施例1
[0037]將凝血檢測系統用於血小板聚集功能檢測實驗，步驟是:全血經低速離心，去除紅細胞、白細胞，製備富含血小板血漿(PRP)。在特定的連續攪拌條件下於富含血小板血漿(PRP)中加入誘導劑時，由於血小板發生聚集，懸液的濁度就會發生相應的改變。在血漿的一側利用二極體作為光源，對光信號進行調製；在血漿的另一側光電池將濁度的變化轉換為電信號的變化，將該電信號送入調理電路，調理電路對輸入的電信號進行解調、濾波和放大以後再傳至採集卡並被採集變成相應的數字量，送入計算機中予以記錄，根據聚集曲線可計算出血小板聚集程度和時間。
[0038]實施例2
[0039]將凝血檢測系統用於凝血四項(凝血酶原時間、活化部分凝血活酶時間、纖維蛋白原、凝血酶時間)檢測實驗，步驟是:在貧含血小板血漿(PPP)中，加入標準量活化劑，血漿會發生凝固。凝固發生時，血漿的濁度會發生變化；而凝固完成，血漿的濁度會平穩固定下來。在血漿的一側利用二極體作為光源，對光信號進行調製；在血漿的另一側光電池將濁度的變化轉換為電信號的變化。將該電信號送入調理電路，調理電路對輸入的電信號進行解調、濾波和放大以後再傳至採集卡並被採集變成相應的數字量，送入計算機中予以記錄，根據濁度曲線可找出凝固終點。
【權利要求】
1.一種血液檢測裝置，該裝置包括光源信號發射部分、光電接收部分、光電信號轉換部分和信號採集處理部分；其特徵在於:其中，光源信號發射信號部分為LED雙色光源，光電接收部分由光電池和調理電路構成，信號採集處理部分包括採集卡、計算機的接口適配器和計算機；該裝置採用雙色光二極體為恆定光源，可採用660nm波長的紅光源和405nm波長的藍光源，在被測體的另一端由矽光電池接收光線，矽光電池將光信號的變化轉換成相應電信號的變化；計算機對接收到的電信號分析判斷並顯示；其硬體電路主要包括兩大部分，信號採集系統和輔助控制邏輯部分；信號採集系統的內部電路包括激勵電路、採集電路、調理電路，輔助控制邏輯部分電路受簡單的布爾信號控制，包括37±0.2攝氏度恆溫控制、對攪拌子起停以及攪拌速度調整、對光強的調整、雙色光源切換和對採樣的同步控制；所述檢測裝置的工作檯由兩部分組成，一部分為預溫板，上面有6X6個小的樣品預溫孔和6個大的試劑預溫孔，材質是導熱的金屬，側面有兩個加熱槽，用來放置加熱棒，另一部分是樣品檢測板，它上面有四個檢測孔，左右兩側分別為發射和接收器件；該裝置採用機械定位保證四個檢測通道光電發射與光電接收的光軸一致，四個發射部件發射的光束平行，光強一致，同時四個接收部件的接收面積相同，安裝發射和接收器件的零件採用黑色陽極氧化的工藝。
【文檔編號】G01N21/17GK204086121SQ201320816030
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】周冀馨 申請人:周冀馨