SA一7000全自動(dòng)血流變儀檢測(cè)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

林鄭春

（福建中醫(yī)藥大學(xué)附屬人民醫(yī)院設(shè)備科，福建 福州 350000）

1 研究背景

血液流變儀是醫(yī)學(xué)中一種常用的檢測(cè)儀器，其應(yīng)用的理論基礎(chǔ)為血液流變，血液流變儀能夠根據(jù)患者的血液粘度為患者疾病診斷提供依據(jù)。在臨床中，多種疾病都能夠通過(guò)血液的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行判斷，從某種意義上來(lái)說(shuō)疾病的發(fā)生與血液有著密不可分的關(guān)系。通過(guò)對(duì)患者的血液進(jìn)行深入檢查，能夠?qū)颊甙l(fā)生心腦血管疾病、惡性腫瘤等多種疾病的發(fā)病因素進(jìn)行分析，從而能夠?yàn)榛颊呒膊〉呐R床診斷提供重要依據(jù)。

在臨床中，多種疾病都能夠通過(guò)血液的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行判斷，從某種意義上來(lái)說(shuō)疾病的發(fā)生與血液有著密不可分的關(guān)系。通過(guò)對(duì)患者的血液進(jìn)行深入檢查，能夠?qū)颊甙l(fā)生心腦血管疾病、惡性腫瘤等多種疾病的發(fā)病因素進(jìn)行分析，從而能夠?yàn)榛颊呒膊〉呐R床診斷提供重要依據(jù)。

SA-7000自動(dòng)血流變測(cè)試儀采用國(guó)際先進(jìn)的錐板式、毛細(xì)管式的雙測(cè)量方式，能準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)，現(xiàn)已被各地大、中型醫(yī)院廣泛采用。

2 血流變儀檢測(cè)原理

A-7000自動(dòng)血流變測(cè)試儀最重要的零件為轉(zhuǎn)矩馬達(dá)，轉(zhuǎn)矩馬達(dá)具有低慣性的特點(diǎn)，能夠?qū)⑹芸亓κ┘佑诒粰z測(cè)的血液，驅(qū)動(dòng)軸應(yīng)始終保持在中心位置，主要是由于低阻力磁浮軸承作用的結(jié)果，能夠?qū)z測(cè)血液施加應(yīng)力，錐板式為其測(cè)試頭，計(jì)算機(jī)是檢測(cè)過(guò)程的控制中心。

切變率可設(shè)置在1～200s-1之間，并可將其與粘度二維曲線的關(guān)系圖進(jìn)行標(biāo)記，并繪制成圖。牛頓粘性定理是其檢測(cè)的原理，即理想流體在層流條件下服從下列關(guān)系：

式中：γ為切變率，s-1；η為流體的粘度系數(shù)，Pa·s；τ為切應(yīng)力，Pa。

如果流體的粘度系數(shù)η不隨切變率及相應(yīng)的切變力變化，即維持一個(gè)常數(shù)，則該流體為牛頓流體。與此相反，如果液體的粘度與切變率有關(guān)，即在不同切變率下粘度為不同數(shù)值，則該液體為非牛頓流體。血液的粘度表現(xiàn)為低切變率下粘度相當(dāng)高，隨切變率的上升粘度逐漸降低；當(dāng)切變率高到一定程度（例如200s-1之上）之后，粘度逐漸達(dá)到一個(gè)較低的穩(wěn)定數(shù)值。

SA-7000自動(dòng)血流變測(cè)試儀主要是通過(guò)椎板測(cè)試法和毛細(xì)管測(cè)試法來(lái)完成。其中椎板測(cè)試法是通過(guò)對(duì)病人全血粘度（包含高切粘度、中切粘度、低切粘度）的檢測(cè)。毛細(xì)管測(cè)試法是對(duì)病人血漿粘度的檢測(cè)。

3 血流變儀總體設(shè)計(jì)

SA-7000血流變儀主要由機(jī)械組件、電路部分、軟件部分三部分組成。其中機(jī)械組件包含：機(jī)芯、清洗桶、加樣臂、加樣針、蠕動(dòng)泵、轉(zhuǎn)盤(pán)、毛細(xì)管、負(fù)壓罐、加樣架。電路部分包括：開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源、液位報(bào)警板、通訊板（USB轉(zhuǎn)接板)、椎板測(cè)試板、電機(jī)控制板、加樣臂轉(zhuǎn)接板、泵控制板、泵轉(zhuǎn)接板、毛細(xì)管測(cè)試板、溫度顯示板、電腦、打印機(jī)等組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

部分電路圖如圖2~4。

4 控制器程序設(shè)計(jì)

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖2 溫度控制電路設(shè)計(jì)

圖3 廢液檢測(cè)電

圖4 清洗液檢測(cè)電

SA-7000血流變儀控制器程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括：轉(zhuǎn)速檢測(cè)控制程序、步進(jìn)電機(jī)控制程序、計(jì)算機(jī)的通信程序、溫度采集控制程序。血流變儀通電后電腦程序自動(dòng)復(fù)位進(jìn)入初始化狀態(tài)：對(duì)血流變儀硬件系統(tǒng)進(jìn)行自檢。自檢完成后向計(jì)算機(jī)發(fā)送初始化完成的指令，計(jì)算機(jī)進(jìn)入操作主界面等待。操作人員將待測(cè)血液樣品放入轉(zhuǎn)盤(pán)對(duì)應(yīng)位置后，計(jì)算機(jī)應(yīng)對(duì)患者的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，計(jì)算完成后。方可開(kāi)始檢測(cè)，并能夠?qū)⑾嚓P(guān)指令自動(dòng)傳遞給各個(gè)控制系統(tǒng)。接到指令后，各個(gè)控制系統(tǒng)能夠根據(jù)指令進(jìn)行分析，并完成相關(guān)指令操作，指令完成后能夠返回主界面等待再次下達(dá)的指令。

5 血流變儀標(biāo)定

5.1 計(jì)算公式

計(jì)算公式如圖5。

5.2 儀器測(cè)試軟件標(biāo)定

儀器測(cè)試軟件中具有標(biāo)定功能。采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心配制的標(biāo)準(zhǔn)粘度液。

（1）何時(shí)需要標(biāo)定：①儀器安裝應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)定的各項(xiàng)指標(biāo)。②若儀器存在更換；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)改動(dòng)以及搬動(dòng)等情況，需要對(duì)儀器進(jìn)行重新標(biāo)定。③儀器使用一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)儀器測(cè)量數(shù)值有明顯偏差。

（2）零點(diǎn)標(biāo)定：不能夠在測(cè)試液體中增加任何液體，并找到【標(biāo)定界面】，同時(shí)，點(diǎn)擊按鈕“增加標(biāo)樣”，將0的粘度值輸入其中，完成上述操作后，點(diǎn)擊“確定”，檢測(cè)完成后，將標(biāo)定結(jié)構(gòu)進(jìn)行保存。

圖5 計(jì)算公式

（3）標(biāo)準(zhǔn)粘度液標(biāo)定：①將0.8ml標(biāo)準(zhǔn)粘度液放入測(cè)試液中，并找到【標(biāo)定界面】，同時(shí)，點(diǎn)擊按鈕“增加標(biāo)樣”，能夠出現(xiàn)相應(yīng)的對(duì)話框，在對(duì)話框中輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)即可，輸入完成后單擊確定即可，隨后儀器能夠測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)粘度液標(biāo)定。②標(biāo)定測(cè)試結(jié)束后，在切變率-粘度坐標(biāo)中顯示綠色的標(biāo)定曲線；③在“標(biāo)樣列表”框中顯示出所有標(biāo)定曲線對(duì)應(yīng)粘度液的粘度、參數(shù)1及參數(shù)2。

（4）刪除標(biāo)定曲線。①在“標(biāo)樣列表”框中，用鼠標(biāo)選中一組水平數(shù)據(jù)，此時(shí)數(shù)據(jù)被藍(lán)色色條覆蓋，對(duì)應(yīng)切變率-粘度坐標(biāo)中相應(yīng)曲線變?yōu)辄S色，單擊“刪除標(biāo)樣”按鈕，則此標(biāo)定曲線在坐標(biāo)中消失，“標(biāo)樣列表”框中相應(yīng)數(shù)字消失；②最少保留零點(diǎn)標(biāo)定曲線、高粘度（27.0mPa·s左右）標(biāo)定曲線及低粘度（7.0mPa·s左右）標(biāo)定曲線各一條，以保證儀器正常測(cè)試。

（5）毛細(xì)管標(biāo)定。在樣品盤(pán)1號(hào)孔內(nèi)放入空試管并加入3ml蒸餾水，點(diǎn)擊“設(shè)置”菜單，選擇“毛細(xì)管標(biāo)定”。然后點(diǎn)擊“重新標(biāo)定”、“確定”。儀器將自動(dòng)進(jìn)行3次標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)束后，點(diǎn)擊“接受”，最后點(diǎn)擊“是”，保存新的標(biāo)定參數(shù)。

6 結(jié)語(yǔ)

血流變分析儀是測(cè)量流變學(xué)指標(biāo)的主要方式。SA-7000全自動(dòng)血流變分析儀的功能優(yōu)點(diǎn)：①能夠使非牛頓流體全血的表觀粘度自動(dòng)檢測(cè)得以實(shí)驗(yàn)。②通過(guò)制定血流變分析儀器能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化，例如，取樣針的自動(dòng)清洗等。③全自動(dòng)血流變分析儀具有報(bào)警裝置，若存在清洗液不足、廢液桶滿的現(xiàn)象時(shí)能夠觸發(fā)報(bào)警裝置。④全自動(dòng)血流變分析儀能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)校準(zhǔn)，從而使檢驗(yàn)結(jié)果得到保證。⑤全自動(dòng)血流變分析儀具有檢測(cè)樣本少的優(yōu)勢(shì)，能夠降低反復(fù)采血給患者帶來(lái)的痛苦。⑥全自動(dòng)血流變分析儀具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠使患者的疾病資料得以保存。