血漿袋空氣清除裝置的製作方法
2023-11-09 23:03:17 2
專利名稱：血漿袋空氣清除裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於絲杆傳動的擠壓裝置，特別涉及在血液成分分離過程中 對血漿袋內空氣進行自動清除的裝置。
背景技術：
醫學輸血從全血輸血逐漸走向成分輸血時代。血液成分包括血漿、 紅細胞、血小板等，血液分離機將血液成分進行分離，將成分血轉移到 不同的血袋中，在不同的環境中保存，當病人需要某種成分血時，可以 方便地隨時取用。血漿從全血中分離出來，轉移到血漿袋中，血液分離轉移過程不可 避免的會有空氣的摻雜，血漿分離完成後，清除血槳袋內空氣，再把血漿袋放在-4(TC溫度下進行速凍處理，然後放置在-20"C環境中保存，這樣 處理可使血漿保存一年左右。 一般情況下，血袋中的血漿都裝的比較滿， 如果不先將袋內的空氣清除而是直接進行冷凍處理，由於血漿發生凝固， 體積增大，而由於有空氣混雜使得血漿膨脹的空間比較小，血袋容易被 脹破。而如果先將袋內的空氣清除再進行冷凍，血槳的膨脹空間就有所 增大，血袋也不會那麼容易被脹破了。通過實驗也驗證了這種現象。所 以，在不脹破血袋的相同前提下先清除空氣可以使血袋盛裝更多的血漿。 而且，由於空氣的摻雜，使得血漿容易變質，保存期限下降。目前主要是利用手動控制方法來清除血漿袋內空氣，這樣使得操作 繁瑣，工人的勞動強度很大，且會存在比較大的人為誤差。發明內容本發明提供一種血漿袋空氣清除裝置，克服現有的採用手動控制清 除空氣所帶來的缺點，以快捷高效地清除血漿袋內所混雜的空氣。本發明的一種血漿袋空氣清除裝置，支撐框架一端的機座固定矽膠 墊板，導杆穿過支撐框架，導杆端部與擠壓板固定連接，導杆中部與動 板固定連接，動板通過其上固定的絲杆螺母連接梯形絲杆，梯形絲杆依 次通過彈性聯軸器、減速器連接步進電機，其特徵在於所述矽膠墊板內封裝一個彈性鋼板，彈性鋼板中央懸空，兩端通過 支承螺釘固定在機座上，呈簡支梁結構；彈性鋼板中央位置固定有發光二極體，機座上與發光二極體對應位置固定有光敏電阻；所述光敏電阻阻值變化信號轉化為電壓模擬信號通過放大電路和 A/D轉換電路傳給單片機。所述的一種血漿袋空氣清除裝置，其特徵在於通過所述發光二極 管的電流恆定；所述光敏電阻與固定電阻串聯，固定電阻端電壓作為輸 出信號，通過放大電路和A/D轉換電路傳給單片機。本發明利用擠壓運動來實現空氣清除動作，利用光電傳感器一單片 機—上位機實現擠壓自動控制。血漿袋掛在掛杆上，並放在擠壓板和矽 膠墊板之間，步進電機帶動梯形絲杆轉動，梯形絲杆上絲杆螺母連同擠 壓板一起左右移動，實現擠壓運動。在矽膠墊板內封裝一個受到擠壓壓 力會產生彎曲彈性形變的彈性鋼板，彈性鋼板通過兩端的螺釘固定在機 座外壁上，彈性鋼板中央懸空，呈簡支梁結構。在彈性鋼板中央位置貼 有一個通以恆定電流的發光二極體，機座外壁與發光二極體對應處貼有 一個光敏電阻。擠壓血袋時，由於擠壓力的作用使得彈性鋼板產生彎曲 變形，發光二極體與光敏電阻的距離產生變化，這個距離的連續變化使 得光敏電阻接收到的光強發生連續變化，光強變化則導致光敏電阻阻值率連續變化，阻值變化又轉化為電壓模擬信號通過放大電路和A/D轉換電路轉化為數位訊號傳給單片機。當血袋內血漿被壓至熱合頭處時，意 味著空氣清除完成，單片機命令電機停止轉動，擠壓停止。通過實驗可 得到當血袋內血漿被擠壓至熱合頭處時，數字變化信號的數值，這個標 識擠壓結束的數值稱為閾值。閾值與血袋內血漿的多少有關。在應用中， 擠壓空氣之前，上位機要先稱取血漿重量，通過插值運算得到該重量下 的閾值，然後將閾值傳遞給控制空氣擠壓的單片機。那麼在擠壓進行過 程中，當數位訊號到達該閾值時，單片機命令電機停止轉動，擠壓停止。 本發明控制實現方式簡單，僅利用了光敏電阻的光電特性來檢測擠 壓狀態變化，並採用單片機來實現簡單的動作控制，提高工作效率，節 約勞動力成本，並使得整個空氣擠壓過程更加可靠。
圖1為本發明結構示意圖； 圖2為圖1局部放大示意圖； 圖3是擠壓壓力使得鋼板產生彎曲變形示意圖； 圖4是光敏電阻阻值變化轉變為電壓變化的電路原理圖； 圖5(a)是血漿袋內血漿擠壓時血漿高出袋口為h時的示意圖，袋內血 漿體積為V1;圖5(b)是血漿袋內血漿擠壓時血漿高出袋口為h時的示意圖，袋內血漿體積為V2，且V2〉V1;圖6是同類型血袋條件下血漿容積與閾值關係示意圖。圖中標記擠壓板l，導杆2，機座3，支撐橫板4，梯形絲杆5，彈性聯軸器6，減速器7，步進電機8，支撐豎板9，絲杆螺母IO，動板U，掛杆12，矽膠墊板13，發光二極體14，光敏電阻15，彈性鋼板16，支承螺釘17，固定電阻18。
具體實施方式
本發明的裝置及實現原理為-如圖l所示，機座3、支撐橫板4和支撐豎板9構成支撐框架，支撐 框架一端的機座3固定矽膠墊板13，導杆2穿過支撐框架，導杆2端部 與擠壓板1固定連接，導杆中部與動板11固定連接，動板11通過其上 固定的絲杆螺母10連接梯形絲杆5，梯形絲杆5依次通過彈性聯軸器6、 減速器7連接步進電機8;掛杆12固定在機座3上。工作時，血漿袋掛在掛杆12上，並放置在擠壓板1和矽膠墊板13 之間。擠壓板l採用具有彈性、機械性能優良的特殊材料聚碳酸脂纖維， 而矽膠墊板13的材料為矽膠，矽膠也富有彈性，且化學性質穩定、有較 高的機械強度。擠壓動作的實現主要利用了絲杆螺母10結構，絲杆螺母 10固定安裝在動板11上，而動板11與導杆2固定聯接。梯形絲杆5轉 動，絲杆螺母10通過動板11和導杆2帶動擠壓板1實現左右移動。採 用步進電機8作為驅動電機，以實現簡單的開環控制和擠壓板準確定位。 步進電機8、減速器7以及梯形絲杆5的軸的軸線都在同一條直線上，這 樣能夠儘量減少傳動誤差。如圖2所示，本發明用到了一個發光二極體14和一個光敏電阻15。 在光的作用下，光敏電阻的電阻率會隨著空間光強的變化而連續變化。 利用光敏電阻的這個特性來監測擠壓過程。光敏電阻15相當於光接收器， 貼在機座3的外壁上，而發光二極體14則相當於光接收器，它一直保持 發光的狀態，且通過恆定電流。二極體貼在彈性鋼板16上，與光敏電阻 位置對應。彈性鋼板16的兩端通過兩個支承螺釘17固定在機座上，呈 簡支梁結構。鋼板連同發光二極體一起封裝在矽膠墊板13內。擠壓過程 中，由於擠壓力的作用，彈性鋼板16發生彎曲變形，發光二極體14與 光敏電阻15的距離產生變化，這個距離的連續變化使得光敏電阻接收到的光強發生連續變化，光強變化則導致光敏電阻阻值率連續變化，光敏電阻阻值變化信號轉化為電壓模擬信號通過放大電路和A/D轉換電路傳 給單片機。隨著擠壓過程的進行，血漿袋內的空氣逐漸被擠出，袋內血漿的壓 強逐漸增大，血袋對矽膠墊板13產生的擠壓壓力就越大，進而使得彈性 鋼板16的彎曲變形量也越來越大，發光二極體14和光敏電阻15之間的 距離越來越小。如圖3所示，初始狀態時，彈性鋼板16沒有彎曲變形， 發光二極體14和光敏電阻15之間的距離為X0，隨著擠壓的進行，發光 二極體和光敏電阻之間的距離變小，為X， X<XO。以下討論擠壓壓力與距離變量X之間的關係，彈性鋼板可看作兩端 固定的簡支梁，受到垂直於梁軸線方向的分布力F作用。在F的作用下， 彈性鋼板產生彈性彎曲變形，垂直於軸線方向的線位移為撓度。撓度與 分布力F的大小、作用位置以及彈性鋼板自身參數有關。設在F力作用 下，發光二極體所在位置彈性鋼板的撓度為v，那麼X-XO-v。 F越大， 撓度v當然也越大，那麼X就越小，故可得到x=y;(F)， ,(F)為單調遞減函數。 (i)如圖4所示，發光二極體14一直保持發光狀態，且通過它的電流是 恆定的，即發光二極體在空間產生的光強是不隨時間變化而變化的。而 距離發光二極體越遠，空間的光強越弱，並且空間的光強只與距離參數 有關。隨著發光二極體和光敏電阻15之間的距離X的逐漸變小，光敏電 阻15接收到的光強就逐漸變強，且接收到的光強變化只與X有關。由光 敏電阻光電特性可知，光強越強使得光敏電阻阻值率越小；而光敏電阻 阻值越小，則通過的電流越大，那麼與該光敏電阻串連的固定電阻18端 電壓就越大，且以固定電阻18的端電壓作為輸出信號。固定電阻端電壓 信號通過放大電路和A/D轉換電路傳給單片機。單片機得到的是數字變 化信號，它是電壓模擬信號數位化的結果，設這個數字變化信號的值為Y，通過以上分析得知Y只與X有關。且X越小，固定電阻端電壓越大，Y也就越大。得到y = /2(X)， /2(1)為單調遞減函數。 (2) 擠壓板擠壓血袋，血袋中的空氣逐漸被擠出，血袋被壓扁，從而使 得血袋中血漿的壓強逐漸增大。血袋壓在矽膠墊板13上，對矽膠墊板13 以及彈性鋼板產生擠壓壓力。擠壓壓力F與血漿袋內液體的壓強P以及 血漿袋和矽膠墊板13的接觸面積S有關。且F二屍xS (3)由上述(l)、 (2)、 (3)式可以得出y = /2 (I) = /2(屍))=/2(戶x S)) (4) 由(4)式得到r = /(F) = /(PxS) ， /(F)為單調遞增函數 (5)不同獻血者血漿密度差別並不大，在誤差允許範圍內可認為相等。當血漿袋內的血漿擠壓超過袋口，圖5(a)所示袋內血漿體積為VI、圖 5(b)所示袋內血漿體積為V2，且V2〉V1;液柱超出袋口高度為h。此時 袋內液體壓強的分布只與液柱高度h有關。空氣清除結束後需要對血漿袋的膠管進行熱合，為了保證熱合膠管 時血袋內沒有殘留空氣，袋內血漿必須擠壓超出袋口，到達熱合頭處。 即擠壓結束的標誌就是血漿流出袋口，到達熱合頭處。設空氣擠壓完成 時液體超出袋口高度為h=H。當血袋內血漿被壓至熱合頭處時，意味著 空氣清除完成，單片機命令電機停止轉動，擠壓停止。標誌空氣擠壓完 成時數位訊號的值，稱為閾值。設當1^H時，得到y-K。那麼"就是標識擠壓結束的閾值。在擠壓過程中，上位機通過血漿重量設定的控制電機停轉的數字值用y,表示， 即當i^^時電機停轉。理想情況下r,應該設置與r,相等，才能保證電機停轉時血槳液體被擠壓至熱合頭處。只要血漿擠壓超出袋口，血漿袋內的壓強分布與袋內血槳的多少是 沒有關係的，對於血漿重量不同的血袋，只要當血漿高出袋口高度相同，比如均為H時，血漿袋內的壓強分布是相同的。即當h:H時，不管血袋內血漿有多少，血袋內壓強分布P是相同的。但是血袋內血漿的量不同，血袋與矽膠墊板13的接觸面積S不同，如圖 5(a)、圖5(b)所示。那麼在1^H時，由(5)式得到X=/'(S)， /'0S)單調遞增 (6) 從圖5(a)、圖5(b)可以看出，同一種血袋，當h相等時，血袋內血 漿越多，血袋與擠壓板的接觸面積越小，由(6)式可知X越小。通過實驗 也得知，對於同一種血袋且h-H時，血袋內血漿的量越多《越小。圖6是通過實驗得到的在血袋類型相同條件下，血漿重量與閾值關 系示意圖。從圖上可以得知，隨著血漿量的增多，標識擠壓結束的數字 閾值下降，但下降比較平緩，並且當血袋內的血漿比較多時，閾值基本 保持不變。清除空氣之前，要對血漿袋進行稱重，得到袋內血漿的重量，並把 重量數據傳給上位機，上位機利用圖6中血漿重量與閾值關係圖通過插 值等處理運算得到在該重量下的閾值，稱重完成後上位機把該重量下的 閾值傳送給單片機，命令單片機開始擠壓空氣，單片機控制空氣擠壓過 程。
權利要求
1.一種血漿袋空氣清除裝置，支撐框架一端的機座固定矽膠墊板，導杆穿過支撐框架，導杆端部與擠壓板固定連接，導杆中部與動板固定連接，動板通過其上固定的絲杆螺母連接梯形絲杆，梯形絲杆依次通過彈性聯軸器、減速器連接步進電機，其特徵在於所述矽膠墊板內封裝一個彈性鋼板，彈性鋼板中央懸空，兩端通過支承螺釘固定在機座上，呈簡支梁結構；彈性鋼板中央位置固定有發光二極體，機座上與發光二極體對應位置固定有光敏電阻；所述光敏電阻阻值變化信號轉化為電壓模擬信號通過放大電路和A/D轉換電路傳給單片機。
2. 如權利要求1所述的一種血漿袋空氣清除裝置，其特徵在於通 過所述發光二極體的電流恆定；所述光敏電阻與固定電阻串聯，固定電 阻端電壓作為輸出信號，通過放大電路和A/D轉換電路傳給單片機。
全文摘要
血漿袋空氣清除裝置，屬於絲杆傳動的擠壓裝置，克服現有的採用手動控制清除空氣所帶來的缺點，以快捷高效地清除血漿袋內所混雜的空氣。本發明支撐框架一端的機座固定矽膠墊板，導杆穿過支撐框架，導杆與擠壓板、動板固定連接，動板通過絲杆螺母連接梯形絲杆，梯形絲杆依次通過彈性聯軸器、減速器連接步進電機，矽膠墊板內封裝一個彈性鋼板，彈性鋼板固定在機座上，呈簡支梁結構；彈性鋼板中央位置固定有發光二極體，機座上與發光二極體對應位置固定有光敏電阻；光敏電阻阻值變化信號轉化為電壓模擬信號通過放大電路和A/D轉換電路傳給單片機。本發明控制實現方式簡單，提高工作效率，節約勞動力成本，並使得整個空氣擠壓過程更加可靠。
文檔編號A61J1/14GK101224168SQ20071016867
公開日2008年7月23日 申請日期2007年12月7日 優先權日2007年12月7日
發明者標 劉, 彬 周, 梁松儉, 王平江, 陳吉紅 申請人:華中科技大學