一種探測裝置及探測方法與流程
2023-06-03 07:18:21 1
本發明涉及一種探測裝置以及利用其實現的探測方法，特別是一種應用於血液成分分離-收集裝置上的探測裝置及探測方法。
背景技術：
目前，人體獻血仍是醫用血液的主要來源。在獻血時，往往只需要某種或某幾種特定的血液成份，例如血漿、血小板、紅細胞等，而其他成份可回輸給獻血者，以避免血液資源的浪費及減小輸血不良反應。因此，在現代獻血技術中，多採用血液成份離心分離採集的方法，即由獻血者採集出的全血經離心分離成不同的成份，把需要的成份取出，然後把剩下的成份血回輸給獻血者。
現有的血液成份採集機(如NGL XCF-3000血液成份離心分離機)缽光電探測器對離心杯內高速旋轉的血液成份分層界面探測目前建立在有和無的區隔理論基礎之上，因人而異，各獻血者的血液各成份濃度各不相同，自然在離心杯中離心分層的厚度也不相同。僅限於淹沒探測光點的變化來精確探測離心杯中的成份還存在一定的誤差，達不到最佳的分離和收集效果。
技術實現要素：
本發明的目的在於：提供一種應用於血液成分離心分離機上的探測裝置和探測方法，通過下述技術方案來實現：
一種探測裝置，探測裝置包括裝置本體，本體內部中軸線上設置有同軸光纖，本體一端設置有防塵鏡片與同軸光纖一端相連接，同軸光纖另一端與光纖收發器相連接，光纖收發器與成像裝置相連接，成像裝置同時與設置在本體另一端的感應裝置相連接。
在本方案中，探測裝置的作用在於射出近紅外線同心圓環，在離心杯外壁上呈現出紅外同心圓環，成像裝置將光纖收發器接收到的同心圓環實時狀態轉化成坐標圖像，感應裝置上設置的感應觸屏對坐標圖像進行感應分析，將模擬信號轉換為數位訊號並發送至離心機控制系統，通過血液分離層在坐標圖像上的位置關係變化以判斷分離杯內血液成分分離進程狀態，進而控制收集通道的開閉，和工作進程的轉換。
進一步地，本體外殼採用鋁合金製成，外殼內面與外面採用硫酸陽極化著黑色處理。
採用上述著黑色處理後的本體外殼，能有效地杜絕外界光源對探測進程的影響，提高探測的準確性。
進一步地，同軸光纖包括纖芯與纖芯外層的空心玻璃管，纖芯採用石英玻璃介質製成。
進一步地，同軸光纖纖芯直徑為8.3μm，空心玻璃棒內直徑為9.45μm，外直徑為13.50μm。
在本方案中，同軸光纖採用醫用紅外光纖，其折射率為1.45-1.84，工作溫度為-40～+60攝氏度，拉絲溫度通常在1580-1600℃左右，採用上述規格的同軸光纖，能在離心杯外壁上呈現出穩定的紅外同心圓環，有利於精確地探測移動的血液成份界面的坐標值。
一種採用了前述探測裝置的離心分離機，探測裝置設置於離心分離機上，同軸光纖的中軸線與分離杯中軸線設置於同一平面，探測裝置的安裝高度(即探測裝置近紅外線射出位置與離心杯安裝座所在平面的垂直高度)為53.15±0.5mm，探測距離為(即探測裝置近紅外線射出位置與離心杯底中心位置的距離)56±0.2mm，近紅外線的射出方向與水平線夾角為60°±0.5°。
在本方案中，通過上述對探測裝置安裝參數的改進，使離心分離機的補償參數能夠最大限度優化，進一步提升探測裝置的反應速率，提升離心分離機的收集速度。
一種基於前述離心分離機實現的探測方法，包括以下步驟：
1)啟動分離機，向分離杯內注入待分離液體，開始成分分離；
2)步驟1同時，啟動探測裝置，同軸光纖向分離杯射出近紅外線同心圓環；
3)成分分離進程持續進行，分離層上湧，分離層與同心圓環位置關係變化呈現於在成像裝置上，感應裝置將成像裝置上的模擬數據轉換為數位訊號，發送至分離機控制系統；
4)當分離層達到預設位置時，感應裝置發送信號至控制系統，停止收集並控制離心機停止轉動，將離心杯內剩餘液體回輸，準備進入下一分離進程。
一種基於前述所述離心分離機實現的血漿探測-收集方法，包括以下步驟：
1)向分離杯內注入抗凝全血，開始成分分離，並啟動探測裝置射出近紅外線同心圓環；
2)離心機將抗凝全血分離為位於上層的血漿層及下層的成分血層，當血漿層上湧至於同心圓環外層底端相切時，感應裝置發送信號至控制系統，分離機開啟收集通道，準備收集血漿；
3)當血漿層與成分血層的分界線與同心圓外層頂端相切時，感應裝置發送信號至控制系統，分離機關閉收集通道，將成分血層回輸至人體，並準備開啟下一成分分離進程。一種基於前述所述離心分離機實現的血小板探測-收集方法，包括以下步驟：
1)向分離杯內注入抗凝全血，開始成分分離，並啟動探測裝置射出近紅外線同心圓環；
2)離心機將抗凝全血分離為位於上層的血漿層及下層的成分血層，當血漿層上湧至於同心圓環外層底端相切時，感應裝置發送信號至控制系統，分離機開啟收集通道，收集血漿並輸送至中轉存儲設備；
3)當血漿層與成分血層的分界線與同心圓外層頂端相切時，感應裝置發送信號至控制系統，分離機切換收集通道，收集血小板並輸送至收集設備；
4)當血小板層與白細胞層的分界線與同心圓外層頂端相切時，感應裝置發送信號至控制系統，停止收集血小板；
5)離心機反轉，將中轉存儲設備中的血漿與剩餘的成分血回輸至人體，並準備開啟下一成分分離進程。
一種基於前述所述離心分離機實現的白細胞探測-收集方法，包括以下步驟
1)向分離杯內注入抗凝全血，開始成分分離，並啟動探測裝置射出近紅外線同心圓環；
2)離心機將抗凝全血分離為位於上層的血漿層及下層的成分血層，當血漿層上湧至於同心圓環外層底端相切時，感應裝置發送信號至控制系統，分離機開啟收集通道，收集血漿並輸送至第一中轉存儲設備；
3)當血漿層與成分血層的分界線與同心圓外層頂端相切時，感應裝置發送信號至控制系統，分離機切換收集通道，收集血小板並輸送至第二收集設備；
4)當血小板層與白細胞層的分界線與同心圓外層頂端相切時，感應裝置發送信號至控制系統，分離機切換收集通道，收集白細胞並輸送至收集設備；
5)當白細胞層與紅細胞層的分界線與同心圓外層頂端相切時，感應裝置發送信號至控制系統，停止收集白細胞；
6)離心機反轉，將中轉存儲設備中的血漿與剩餘的成分血回輸至人體，並準備開啟下一成分分離進程。
當抗凝全血進入血液分離杯後，因血液各成分密度不同，在分離機離心作用下，抗凝全血被分離為位於上層的血漿層和下層的成分血層，血漿層與分離杯上層的空氣分界面稱為空氣-血漿分界面，成分血層從上到下依次為血小板層、白膜層、紅細胞層。抗凝全血持續進入分離杯，血液分層持續上湧，各血液分層與同心圓環的位置相離、相切或相交，在坐標位置的輔助下能夠較為精確地探測到各分層的坐標值，通過感應裝置將其轉化為數位訊號傳輸至控制系統，從而準確把握開始成分收集和停止收集的時間點，以保證最大限度收集所需成分，並控制其他成分的混入量，實現精確收集。
進一步地，同軸光纖所射出的近紅外線同心圓環，外環直徑為0.9～1.35μm。
0.9～1.35μm為近紅外線同心圓環的最佳探測範圍，即外環直徑，當探測範圍小於這一範圍，同心圓環會近似匯聚於一點，無法起到探測效果，當大於這一範圍，探測反應處理速度會滯後，導致系統處理進程滯後，影響精確收集。
綜上所述，採用本技術方案能有效地對血漿成分採集進程進行控制，提升了採集質量與採集效率。
附圖說明
圖1是本發明所述探測裝置的結構示意圖；
圖2是本發明所述離心分離機的安裝示意圖；
圖3是離心分離機的系統框圖；
圖4至圖6是探測方法的原理示意圖；
圖中，1為外殼，2為防塵鏡片，3為同軸光纖，4為光纖收發器，5為成像裝置，6為感應裝置，7為探測裝置，8為離心分離杯，9為近紅外線同心圓環，10為血漿層，11為血小板層，12為白細胞層，13為紅細胞層。
具體實施方式
下面結合具體實施例和附圖對本發明作進一步的說明。
參考圖1所示，一種探測裝置，探測裝置包括裝置本體7，本體內部中軸線上設置有同軸光纖3，本體一端設置有防塵鏡片2與同軸光纖一端相連接，同軸光纖另一端與光纖收發器4相連接，光纖收發器與成像裝置5相連接，成像裝置同時與設置在本體另一端的感應裝置6相連接。其中成像裝置為紅外成像儀，感應裝置為紅外線坐標感應觸屏。
進一步地，本體外殼採用鋁合金製成，外殼內面與外面採用硫酸陽極化著黑色處理。
進一步地，同軸光纖包括纖芯與纖芯外層的空心玻璃管，纖芯採用石英玻璃介質製成。
進一步地，同軸光纖纖芯直徑為8.3μm，空心玻璃棒內直徑為9.45μm，外直徑為13.50μm。
參考圖2所示，一種採用了前述探測裝置的離心分離機，探測裝置設置於離心分離機上，同軸光纖的中軸線與分離杯中軸線設置於同一平面。
要達到最佳的成份界面探測效果，探測點的選擇至關重要，從設計原理將離心杯的設計成鐘形杯，就是利用其肩部的圓弧位置將杯中的成分分層的界面在上形成最寬的厚度。依據設計方案，選取圓弧中點到固定離心杯水平線的與中心線的交點的連線作為入射光線，以此為基礎建立光點的定位模型。根據已知尺寸，計算出光點的到套筒內壁的水平距離B1。計算出界面探測裝置安裝位置，通過離心杯設計的要求，已知：
離心杯中心到套筒內壁的水平距離B＝D1+D2＝5+23＝28，D1為探測裝置近紅外線射出位置到離心杯外壁的水平距離，D2為離心杯底半徑，入射水平角α＝60°，離心杯底厚度：h＝4.65，光點(圓弧中點)到離心杯水平線的與中心線的交點的的斜線距離C2＝32.5
1、C＝B/cosα＝28÷cos60°＝56
2、C1＝C-C2＝56-32.5＝23.5
3、B1＝C1cosα＝23.5×cos60°＝11.75
4、A1＝C1sinα＝23.5×sin60°＝20.35
5、A＝Btanα＝28×tan60°＝48.50
6、A2＝A-A1＝48.50-20.35＝28.15
7、H＝A+h＝48.50+4.65＝53.15
離心分離機的系統內部架構如圖3所示。
一種基於前述離心分離機實現的探測方法，包括以下步驟：
1)啟動分離機，向分離杯內注入待分離液體，開始成分分離；
2)步驟1同時，啟動探測裝置，同軸光纖向分離杯射出近紅外線同心圓環；
3)成分分離進程持續進行，分離層上湧，分離層與同心圓環位置關係變化呈現於在成像裝置上，感應裝置將成像裝置上的模擬數據轉換為數位訊號，發送至分離機控制系統；
4)當分離層達到預設位置時，感應裝置發送信號至控制系統，停止收集並控制離心機停止轉動，將離心杯內剩餘液體回輸，準備進入下一分離進程。
一種基於前述所述離心分離機實現的血漿探測-收集方法，包括以下步驟：
1)向分離杯內注入抗凝全血，開始成分分離，並啟動探測裝置射出近紅外線同心圓環；
2)離心機將抗凝全血分離為位於上層的血漿層及下層的成分血層，當血漿層上湧至於同心圓環外層底端相切時，感應裝置發送信號至控制系統，分離機開啟收集通道，準備收集血漿；
3)當血漿層與成分血層的分界線與同心圓外層頂端相切時，感應裝置發送信號至控制系統，分離機關閉收集通道，將成分血層回輸至人體，並準備開啟下一成分分離進程。
一種基於前述所述離心分離機實現的血小板探測-收集方法，包括以下步驟：
1)向分離杯內注入抗凝全血，開始成分分離，並啟動探測裝置射出近紅外線同心圓環；
2)離心機將抗凝全血分離為位於上層的血漿層及下層的成分血層，當血漿層上湧至於同心圓環外層底端相切時，感應裝置發送信號至控制系統，分離機開啟收集通道，收集血漿並輸送至中轉存儲設備；
3)當血漿層與成分血層的分界線與同心圓外層頂端相切時，感應裝置發送信號至控制系統，分離機切換收集通道，收集血小板並輸送至收集設備；
4)當血小板層與白細胞層的分界線與同心圓外層頂端相切時，感應裝置發送信號至控制系統，停止收集血小板；
5)離心機反轉，將中轉存儲設備中的血漿與剩餘的成分血回輸至人體，並準備開啟下一成分分離進程。
一種基於前述所述離心分離機實現的白細胞探測-收集方法，包括以下步驟
1)向分離杯內注入抗凝全血，開始成分分離，並啟動探測裝置射出近紅外線同心圓環；
2)離心機將抗凝全血分離為位於上層的血漿層及下層的成分血層，當血漿層上湧至於同心圓環外層底端相切時，感應裝置發送信號至控制系統，分離機開啟收集通道，收集血漿並輸送至第一中轉存儲設備；
3)當血漿層與成分血層的分界線與同心圓外層頂端相切時，感應裝置發送信號至控制系統，分離機切換收集通道，收集血小板並輸送至第二收集設備；
4)當血小板層與白細胞層的分界線與同心圓外層頂端相切時，感應裝置發送信號至控制系統，分離機切換收集通道，收集白細胞並輸送至收集設備；
5)當白細胞層與紅細胞層的分界線與同心圓外層頂端相切時，感應裝置發送信號至控制系統，停止收集白細胞；
6)離心機反轉，將中轉存儲設備中的血漿與剩餘的成分血回輸至人體，並準備開啟下一成分分離進程。
參考圖4-圖6所示，當抗凝全血進入離心分離杯8後，因血液各成分密度不同，在分離機離心作用下，抗凝全血被分離為位於上層的血漿層10和下層的成分血層，血漿層與分離杯上層的空氣分界面稱為空氣-血漿分界面，成分血層從上到下依次為血小板層11、白細胞層12、紅細胞層13。抗凝全血持續進入分離杯，血液分層持續上湧，各血液分層與近紅外線同心圓環9的位置相離、相切或相交，在坐標位置的輔助下能夠較為精確地探測到各分層的坐標值，通過感應裝置將其轉化為數位訊號傳輸至控制系統，從而準確把握開始成分收集和停止收集的時間點，以保證最大限度收集所需成分，並控制其他成分的混入量，實現精確收集。
在上述探測-收集方法中，同軸光纖所射出的近紅外線同心圓環，外環直徑為0.9～1.35μm。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。