本实用新型涉及一种采集液体特种成分的装置，特别涉及一种具有精密转速控制的高纯度或高浓度采集液体特别是血液中特种成分的装置，还涉及一种精密转速控制的高纯度或高浓度采集液体特种成分的系统。
背景技术：
通常情况下需要对一些液体中的不同成分进行分离提取，不同的成分用作不同的用处，这种情况下一般会采用离心和沉淀的方式处理。现有的离心分离方式不能很好的区分各种成分之间的分隔界面，无法实现较高纯度或高浓度的分离提取，特别是普通的电机无法满足离心所需的稳定转速，会出现因电机转速不稳导致分离物质混淆和分离不彻底的现象。
随着医学和科技的发展，以往的输血疗法已从原来的输全血发展为成分成分浓化输血。即，将人血中的不同成分，如红细胞、血小板、白细胞和血浆，分别制成高纯度或高浓度的制品，再输回给患者。可以根据不同的患者对输血的不同需求进行成分输血，这样可以增加治疗的针对性、减少不良反应，节省血源。
血液分离技术是将抽取的全血分离成各种成分，提取并浓化所需的成分，将剩余的成分可与任选的补偿成分一同输回给供体，以补偿失去成分的量，抽取和输回的量一直持续到采集所需的成份满足一定的量为止。传统离心分离只是在旋转的转盘边上放置血袋，分层后抽取，存在成分有混合，分层界限不清晰，在高效采集血液特种成分时，合理控制离心机转速及准确提取分离出的成分是需要解决的问题。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种精密转速控制的高纯度或高浓度采集液体特种成分的装置，还提供了一种精密转速控制的高纯度或高浓度采集液体特种成分的系统，能够实现离心机转速的精密控制，并准确提取出高纯度或高浓度的特种成分。
本实用新型的技术方案是：
一种精密转速控制的高纯度或高浓度采集液体特种成分的装置，采用下列任意一种形式或两种形式的任意顺序组合：
（1）包括分离筒和用于驱动所述分离筒旋转的旋转驱动机构，所述分离筒设有至少一个液体入口并设有一个或多个液体出口，其中至少一个液体出口为特种成分浓化出口且设置在相应特种成分浓化的分离后聚集区域，所述分离筒还设有一个或多个用于检测分离筒内容物成分的探测器，其中至少一个探测器为能够探测相应特种成分浓化的分离后聚集区域内容物的特种成分探测器；
（2）为纯化壶，所述纯化壶的进口位于进口侧端面中央，出口位于出口侧端面中央，所述纯化壶设有一个或多个用于检测其内容物成分的探测器，其中至少一个探测器为能够探测相应特种成分浓化的分离后所聚集的圆筒段的内容物的特种成分探测器，所述纯化壶的中间大两端小，自中间最大处到任意一端的过渡区为逐渐减小的圆滑过渡面和/或环形阶台面。例如，所述纯化壶可以包括多个等径的圆筒段和一个缩径的锥筒段，多段圆筒的直径自进口侧向出口侧逐渐扩大，所述锥筒段位于出口侧。
优选地，所述分离筒水平设置并沿径向（过转轴中心线且与转轴垂直的方向）延伸，所述液体入口位于所述分离筒靠近所述转轴的一端，当所述液体出口为多个时，多个所述液体出口沿径向依次分布在所述分离筒的筒壁上。
优选地，所述纯化壶的进口端位于离心方向上的远端或近端，依据所要采集的特种成分确定。
优选地，所述分离筒的数量为一个或多个，当所述分离筒的数量为多个时，多个所述分离筒在周向上优选均匀分布。
优选地，所述分离筒外侧设有壳体。
优选地，所述探测器为光学传感器。
优选地，所述光学传感器为反射式或透射式，当采用透射式光学传感器时，所述光学传感器的输出端（光发射元件）与输入端（光接收元件或光敏元件）直接对称设置在其检测区域的所述分离筒壁两侧或者分别设有端口对称设置在其检测区域的所述分离筒壁两侧的光纤，当采用反射式光学传感器时，所述光学传感器的输出端与输入端集成为一体的且直接设置在所述分离筒壁的一侧或分别设有端口设置在其检测区域的所述分离筒壁一侧的光纤。
优选地，所述光学传感器的传感信号输出接入探测信息处理和显示装置。
优选地，所述液体出口设有控制阀门，所述控制阀门用于连接其他端口或管道。
优选地，所述旋转驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机设有转速控制电路，所述转速控制电路包括：
测量变送电路，用于对电机转速及相位信号进行测量，获得涉及电机实测转速及相位的反馈信号，其输出接入控制电路的比较器的输入端；
给定电路，用于接受外部输入的或生成涉及电机目标转速及相位的给定信号，其输出接入控制电路的输入端；
控制电路，设有比较器和依据比较器输出的偏差信号生成电机驱动PWM信号的控制器，所述控制器设有一路或多路PWM信号输出，所述控制器的PWM信号输出接入相应D类功率放大器的控制端；
D类功率放大器，数量为一个或多个，带有供电电源，用于对来自控制器的电机驱动PWM信号进行放大，其输出接入电机的相应驱动电源连接端；
所述测量变送电路设有转速及相位信息检测元件，所述转速及相位信息检测元件为光栅旋转编码器或光电旋转编码器，所述光电旋转编码器设有圆形的旋转编码盘，所述旋转编码盘同轴固定安装在电机的输出轴上，随电机的输出轴一同转动，所述旋转编码盘上设有分别分布在与旋转编码盘同心的多个圆上的编码通孔，其中一个圆上的编码通孔为用于测量旋转圈数和旋转方向的速向测量孔，所述速向测量孔的数量为三个或超过多个，且在该圆周上不均匀分布，其余圆上的编码通孔为相位测量孔（旋转角度测量孔），同一圆上的相位测量孔的数量为多个且沿圆周均匀分布，不同圆上的相位测量孔在周向上等角间距交替分布的相位测量孔之间的角间距相等，所述旋转编码盘的轴向两侧分别固定安装有相互对应的多个光发射元件和多个光信号接收元件，各所述光发射元件距电机的输出轴的距离与与其所对应的编码通孔距电机的输出轴的距离相同，各所述光发射元件的发射方向朝向所述旋转编码盘且平行于电机的输出轴，所述光信号接收元件为光敏元件，位于与其对应的光发射元件的光路上且其感光面朝向相应的光发射元件，所述光敏元件接入所述光电旋转编码器的电路，所述光电旋转编码器将光敏元件接收到的光信号转换为相应的电信号；
所述D类功率放大器的供电电源设有用于检测其输出信息的电源输出检测元件，包括对所述供电电源的输出电压及输出电流的检测，所述电源输出检测元件的输出接入所述控制器的相应输入端，通过所述控制器实时检测供电电源的输出稳定性，在供电电源的输出变化时，依据供电电源的电压输出值与D类功率放大器输出的矩形电压波幅值之间的对应关系，适当调整接入D类功率放大器的电机驱动PWM信号,使D类功率放大器输出的等效电压保持不变，当所述供电电源的变化超出能够通过电机驱动PWM信号调整的范围时，所述控制器依据设定的程序或规则输出电机驱动PWM信号或停止输出电机驱动PWM信号，并输出报警信号至与控制器报警输出端连接的报警装置进行报警，所述D类功率放大器的输出端设有用于检测其输出的矩形电压波幅值的放大输出传感器，所述放大输出传感器的输出接入所述控制器的相应输入端，由此，所述控制器得以实时获得D类功率放大器输出的矩形电压波幅值相对于标准值的偏差，适当调整接入D类功率放大器的电机驱动PWM信号,使D类功率放大器输出的矩形电压波幅值符合标准值。
优选地，所述驱动电机包括以下三种形式：
（1）直流有刷电机，设有一组驱动电源连接端，所述D类功率放大器的数量为一个，所述控制器的PWM信号输出为一路，所述控制器的PWM信号输出接入所述D类功率放大器的控制端，所述D类功率放大器的输出接入所述电机的驱动电源连接端。
（2）两相直流步进电机，设有两组驱动电源连接端，所述D类功率放大器的数量为两个，所述控制器的PWM信号输出为两路，所述控制器的两路PWM信号输出分别接入各自对应的一个所述D类功率放大器的控制端，各所述D类功率放大器的输出分别接入所述电机中各自对应的驱动电源连接端。
（3）直流无刷电机，设有采用星形连接或三角形连接的三相线圈，设有三组驱动电源连接端，所述D类功率放大器的数量为三个，所述控制器的PWM信号输出为三路，所述控制器的三路PWM信号输出分别接入各自对应的一个所述D类功率放大器的控制端，各所述D类功率放大器的输出分别接入所述电机中各自对应的驱动电源连接端。
本实用新型还涉及一种精密转速控制的高纯度或高浓度采集液体特种成分的系统，包括液体采集模块、液体分离模块和液体特种成分浓化收集模块，所述液体采集模块的输出端连接所述液体分离模块的输入端，所述液体分离模块的特种液体出口连接所述液体特种成分浓化收集模块的输入端，所述液体采集模块包括一个或多个液体采集装置，所述液体分离模块为包括单个液体分离装置的单级液体分离模块，或者所述液体分离模块为包括多个液体分离装置依次串联形成的多级液体分离模块，所述液体分离装置设有或不设有提取液中转装置，当设有提取液中转装置时，所述提取液中转装置的输入端和输出端分别连接所述液体分离装置的特种液体出口和所述液体分离模块的输入端，所述分离装置采用本实用新型所述的精密转速控制的高纯度或高浓度采集液体特种成分的装置，所述液体特种成分浓化收集模块包括一个或多个液体收集容器。
本实用新型的有益效果为：
由于本实用新型的分离筒设有多个出口并设有相应的探测器，能够准确判断所述分离筒内容物成分并对各所需进行提取；由于所述分离筒的延伸方向与离心方向一致，能够很好的实现各成分的分离；由于采用光学传感器进行光谱分析，能够对已分离的各种成分进行准确分析提取；由于设有提取液中转装置可以实现浓缩和纯化两次处理，能够得到高纯度或高浓度的血液特种成分浓化的液体；由于具有转速控制系统，能够保证所述离心分离装置以特定的转速稳定旋转，使所述分离筒内容物的不同成分达到一个稳定的状态。
附图说明
图1是本实用新型分离装置剖面示意图；
图2是本实用新型光学传感器四种形式的示意图；
图3是本实用新型光学传感器四种形式的纵向剖面示意图；
图4是本实用新型不同成分成分浓化光谱特性示意图；
图5是本实用新型血液特种成分采集装置示意图；
图6是本实用新型对直流有刷电机控制的系统示意图；
图7是本实用新型对直流步进电机控制的系统示意图；
图8是本实用新型对直流无刷电机控制的系统示意图；
图9是PID数据处理反馈示意图;
图10是本实用新型采用的一种光电旋转编码器的光路示意图；
图11是图5所示光电旋转编码器中的旋转编码盘的示意图；
图12是本实用新型分离装置的另一种实施方式示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图1-图11所示，本实用新型涉及一种精密转速控制的高纯度或高浓度采集液体特种成分的装置，包括以下两种方式：
（1）包括分离筒和用于驱动所述分离筒旋转的旋转驱动机构，所述分离筒设有至少一个液体入口并设有一个或多个液体出口，其中至少一个液体出口为特种成分浓化出口且设置在相应特种成分浓化的分离后聚集区域，所述分离筒还设有一个或多个用于检测分离筒内容物成分的探测器，其中至少一个探测器为能够探测相应特种成分浓化的分离后聚集区域内容物的特种成分探测器；
（2）为纯化壶17，所述纯化壶17的进口12位于进口侧端面中央，出口13位于出口侧端面中央，所述纯化壶17设有一个或多个用于检测其内容物成分的探测器，其中至少一个探测器为能够探测相应特种成分浓化的分离后所聚集的圆筒段的内容物的特种成分探测器，所述纯化壶为自中间向两头直径逐渐减小圆滑过渡的筒状或多段变径筒状，当所述纯化壶为多段变径筒状，包括多个等径的圆筒段和一个缩径的锥筒段，多段圆筒的直径自进口侧向出口侧逐渐扩大，所述锥筒段位于出口侧。
如图1所示的分离装置剖面图，包括：壳体1，所述壳体1内设有转轴2；所述转轴2上设有分离筒4，所述分离筒筒壁上沿轴向设有三个液体输出端口7、8和9，所述液体输出端口个数可根据液体分离层设置，所述分离筒4靠近所述转轴2中心的端部设有液体输入端口10和11（如图2，图3所示）以及光学传感器3的发射端和接收端，所述光学传感器可以采用透射式或反射式：
利用透射式原理，所述分离筒4两侧对称的位置设置了所述光学传感器3引出的光纤5和6，所述光纤5和6在所述分离筒4的连接点与所述液体输出端口7、8和9分别位于与轴线垂直的同一截面上。
利用反射式原理，则所述发射端引出的光纤5和所述接收端引出的光纤6在同一侧，所述光纤5和6分别连接到所述分离筒4的筒壁上相应的探测位置，所述探测位置优选与所述液体输出端口7、8和9位于同一横截面位置。
如图3所示，所述光学传感器3可以直接放置到所述分离筒4筒壁上探测位置，不再引出光纤，所述发射端和所述接收端可利用透射式原理设置两侧，也可利用反射式原理设置在同一侧。
如图2或图3所示，待分离液体通过阀门10进入所述分离筒4，所述转轴2的转速可以根据所提取液体成分浓化的密度进行调节，在一定转速下进行离心处理，根据成分浓化密度，高密度成分浓化被推向了所述分离筒4的外侧16的位置，低密度成分浓化靠近所述分离筒4的内侧14位置，液体特种成分浓化趋于所述分离筒4的中间位置15，液体特种成分浓化的位置可以通过两端的口进出液进行调整，当液体特种成分浓化的位置比较靠近外侧16时，可以通过所述液体进口10或11加入更多的液体，增加外侧16处液体的量，从而将液体特种成分浓化向内侧移动；当液体特种成分浓化的位置比较靠近内侧14时，可以通过外侧16处的液体出口9抽取适量的液体，减小外侧16处液体的量，从而将液体特种成分浓化向外侧移动。此时，所述光学传感器探测液体成分浓化，如图4所示，首次鉴别到是液体特种成分浓化时，将此部分液体成分浓化在所述输出端口8抽取出，并存放在所述提取液中转装置中。剩余液体分别从所述输出端口7和9输出。
所述液体分离装置还可以设有提取液中转装置，当所述提取液中转装置缓存一定量的液体后，关闭所述分离筒4中的输出端口7、8和9，将所述提取液中转装置中的液体再次通过阀门11或阀门10引入所述分离筒4中，此时主要是液体特种成分浓化的提取液，调节所述转轴2的转速，将液体特种成分浓化分离，利用液体特种成分浓化对光谱的不同敏感性，分离出液体特种成分浓化，由此得到纯净的液体特种成分浓化。在处理提取液体特种成分浓化的步骤中，新抽取的液体可以直接输入到所述液体分离装置或缓存在所述液体采集装置的缓存器中，当采集完一定量的液体后，再将液体缓存器中的液体通过阀门10进入所述分离筒4，不断的重复上述的循环，直到达到需要的液体特种成分浓化的量。
图12给出了离心分离装置的另一种形式，采用多段变径筒状的纯化壶（圆滑过渡的筒状的纯化壶也采用相同的实施方式），包括多个等径的圆筒段和一个缩径的锥筒段，多段圆筒的直径自进口侧向出口侧逐渐扩大，所述锥筒段位于出口侧。不同成分浓化依据离心特性，在离心作用下，分别聚集各自对应的不同圆筒段/径向范围内，由此，可以通过出口导出分离出来的相应特种成分浓化或导出不需要的成分而将所需的特种成分浓化留在纯化壶内，可以在纯化壶的适宜位置（例如不同半径处的壶壁上）设置出口，以便引出相应的成分。
可以将获得的特种成分浓化引入浓化壶进行浓缩，具体操作如下：
（1）液体通过所述纯化壶17，经过离心分离后进入液体特种成分浓化壶18；
（2）当所述浓化壶18满后，所述浓化壶18的端口19、20和21都关闭流通，进行定时浓化；
（3）一段时间后，端口20、21口开，端口19关，端口20开始抽走一部分所述浓化壶18内的液体特种成分浓化；
（4）端口20关，端口19开，然后从端口19开始抽走一部分所述浓化壶18的液体；
（5）回到过程（2）开始下一次浓化过程。
为探测各圆筒段的相应成分浓化，可以采用与分离筒相同的上述方式设置相应的传感器。
可以将多个相同的或不同的所述液体分离装置依次串联实现多级分离提纯，从而提高液体特种成分浓化的浓度。
如图5所示为本实用新型的一个具体实施案例的流程，用于从供体中采集血液成分浓化的方法：
采集：通过静脉穿刺，抽取供体血液，利用抗混凝全血泵管使静脉血进入通道管，并进入全血缓存器，在此容器中，静脉血和抗凝剂充分混合形成抗凝全血。需要注意的是，给全血添加的抗凝血剂的量必须针对输回给供体的安全加以权衡。
分离：所述转轴在离心电机作用下，以一定的转速将抗凝全血分成血细胞层、白膜层和血浆层，白膜层即为血液特种成分浓化血小板和白细胞，利用这三类成分浓化的光谱特性，利用透射/反射原理，抽取白膜层，作为第一次的抽取液，抽取液进入所述提取液中转装置，抽取液达到一定的量时，通过泵的反转，进行第二次离心，利用血液特殊成分浓化对光谱的不同特性，抽取纯净的血液特种成分浓化血小板。
回输管路：将第一次离心和第二次离心后的剩余血液成分可与任选的补偿成分一同输回给供体，以补偿失去成分浓化的量，抽取和输回的量一直持续到采集所需的成份满足一定的量为止。
血液特种成分浓化如血小板收集装置：从分离室中提取的血液特种成分浓化血小板，可再次抗凝，以防止血液特种成分浓化血小板的凝结，如果需要更多的血液特种成分浓化如血小板，可重复上述步骤，直到采集的血液特种成分浓化血小板满足一定的量。
如图6所示，本实用新型的控制系统可以用作直流有刷电机的精密转速控制系统，包括给定信号的输入电路（给定电路）、控制器、放大器和传感器，所述控制器的输出端连接所述放大器的控制输入端，用于对放大器的工作进行控制，所述放大器的输出端连接其所控制电机的驱动（电源）输入端，所述传感器测量电机输出的转速和相位信息N并形成相应的反馈信号，接入比较器的反相端，通过输入电路人工输入或由该电路依据设定的规则自动生成相应的目标转速和相位信息Nr，接入比较器的正相端，比较器经比较运算形成相应的偏差信号并输入所述控制器的输入端，所述放大器为D类功率放大器，D类功率放大器能量转换效率高、体积小、可靠性高且动态特性好，因此可以兼顾效率和反应速度的问题，改善使用性能。
控制器根据设定的速度（给定值），还有事先测量好的电机负荷等因素变化后为恢复到原来转速所需电压的调整量以及电压调整后对速度产出影响的反映时间，利用PID方法或其他任意适宜的控制方式做出调整，得到用于纠正实际转速与设定转速之间的偏差所需要的PWM信号。
优选地，所述传感器采用光栅旋转编码器（光栅传感器），光栅传感器响应速度块、反应灵敏，其采样率小于1kHz，便于控制系统精确测定转速，D类功率放大器的频响大于16kHZ，所述光栅传感器能够满足所述D类功率放大器的频响范围，快速调整电机输出转速。
参见图10和图11，另一种优选的传感器为光电旋转编码器，其具有构造简单，加工精度要求低，特别是对环境的适应性好，安装牢固，可靠性高，不受电机振动及其他外部干扰的影响，使用寿命长、便于维护等若干特点，非常适宜于离心机电机等场合，其旋转编码盘30可以采用金属制成，在图6所示的盘面，相位测量孔32、33分布在两个圆周上，每个圆周上的测量孔数量通常应相同，也可以不相同，可以根据实际需要设置任意圈数的相位测量孔，速向测量孔31分布在相位测量孔的内侧的一个圆周上，数量为三个，任意两者之间的间距均不相同，且具有较为明显的差异，由此，即使在电机转速出现波动和变化的情况下，依然能够通过旋转一周过程中这三个速向测量孔之间的时间间隔可靠地识别出电机的旋转方向，在需要预先确定一个初始原点或参考原点时，可以以中间的竖向测量孔与光发射元件对应的位置为原点（即能够获得穿过该测量孔的光信号时的位置）。
旋转编码盘通过其中央通孔安装在电机60的输出轴61上，由此使得旋转编码盘能够随电机的输出轴同步旋转，光发射元件采用以激光光源为光源的光纤，光纤的光输出段（光输出端及其邻近区域）26、27、28通过光发射元件支架固定安装在电机座或者其他与电机座相对固定的固定件上且与电机的输出轴平行，通过光纤的端面端口发出与电机的输出轴平行的光24，将光发射元件支架安装在旋转编码盘的轴向外侧（远电机主体方向），将光信号接收元件支架40安装在旋转编码器的轴向内侧（近电机主体方向），光敏元件51安装在光信号接收元件支架上的光敏元件安装孔42内，光敏元件安装孔设有朝向旋转编码盘的开口，用于接受来自光纤的光束，光纤发出的激光光束穿过旋转编码盘上的通孔（当通孔旋转到光束位置时），射入位于相应光路上的光敏元件安装孔内，照射在光敏元件上产生光电效应，将光信号转换为电信号，用作测量变送电路的芯片可以安装在光信号接收元件支架的背面（背向旋转编码器的面），将光敏元件的引线穿出到支架背面，接入用作测量变送电路，当其受到光纤发出的激光束照射后，测量变送电路形成并送出相应的电信号，测量变送电路的具体电路设计或芯片选用可以采用任意适宜的现有技术。
参见图9，所述控制器可以为PID控制器，所述PID控制器包括比例装置 P、积分装置 I 和微分装置 D ，所述比例装置P反应及时迅速，所述积分装置I可以有效消除余差，所述微分装置D可以实现超前控制功能，当所述偏差信号出现时，微分立即大幅度动作，抑制偏差的这种跃变，比例也同时起消除偏差的作用，使偏差幅度减小，由于比例作用是持久和起主要作用的控制规律，因此可使系统比较稳定，而积分作用慢慢把余差克服掉。通过选择三个作用合理的控制参数，可充分发挥三种控制规律的优点，得到理想的控制效果。由于现有技术下涉及PWM的控制器工作很多，也可以采用其他任意适宜的方式，所述控制器可以采用现有技术下的微控制器或微控制器芯片，当涉及多路输出时，可以通过现有微控制器的定时器功能等实现所需的多路输出。
参见图7，本实用新型的控制系统也可以用作直流步进电机的精密转速控制系统，包括输入电路、控制器、驱动器和传感器，所述直流步进电机通常为两相直流步进电机，需要两组驱动输入，驱动器采用两个D类功率放大器，所述控制器的两路输出分别连接两个D类功率放大器的控制端，两个D类功率放大器的输出分别用作步进电机两相线圈的电源，使用D类功率放大器产生两路正弦波信号做驱动，既能够实现高效率又能满足体积小的要求，因此可以适用于中功率的系统。控制器可以依据现有技术生成两路PWM信号，用于分别控制两个D类功率放大器，其余部分可以采用与用作直流有刷电机的精密转速控制系统相同或类似的技术。
如步进电机的转动相位超过正常范围，可随时调整PWM信号，使步进电机的输出扭矩维持在比所需输出扭矩高5%-15%之间的水平，从而达到最佳的扭矩平稳效果和最小噪音。
参见图8，本实用新型的控制系统也可以用作直流无刷电机的精密转速控制系统，包括控制器、驱动器和传感器，电机设有三组内部以星形连接或三角形连接方式连接的线圈，需要三组驱动输入，驱动器包括三个D类功率放大器，所述控制器的三路输出分别接入三个D类功率放大器的控制端，三个D类功率放大器的输出分别用作三组线圈的电源，其余部分可以采用与用作直流有刷电机的精密转速控制系统相同或类似的技术。通过SVPWM进行调节，使D类功率放大器产生所需的准正弦波，以得到稳定的转速，随时调整输出波形的幅度，使电机速度稳定在额定范围，保证了扭矩无波动和速度误差的最小化。
本实用新型所述的实施案例是示例性的，不仅仅只针对血液特种成分浓化血小板的采集，对血液其他特种成分浓化的采集以及其他液体特种成分浓化的采集均属于本实用新型的范围。
本实用新型公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。